Etude à grande échelle des épilepsies temporales mésiales humaines pharmacorésistantes : altération de la neurotransmission et activation du système du complément dans le cortex entorhinal

Large scale expression study of human mesial temporal lobe epilepsy : evidence for dysregulation of the neurotransmission and complement systems in the entorhinal cortex

• Auteur / Autrice : Sarah Jamali
• Direction : Pierre Szepetowski, Pierre Cau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes. Aspects développementaux, génétiques et cellulaires
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transmission nerveuse

Filtres à ADN

Épilepsie temporale

Cortex cérébral

Résumé

Les épilepsies temporales mésiales (ETM) humaines sont la forme la plus fréquente et la plus sévère d’épilepsies partielles et sont très fréquemment réfractaires aux médicaments anti-épileptiques. Elles représentent à ces titres un véritable enjeu à la fois médical, scientifique et économique. Les ETM se développent généralement à la suite d’une atteinte du système nerveux central comme les traumatismes crâniens, les infections, ou les convulsions fébriles. Cet événement initial entraînerait une série d’événements cellulaires et moléculaires dans des aires spécifiques du cerveau. Ces modifications confèrent progressivement de nouvelles propriétés au tissu épileptogène, et conduiraient au développement de crises épileptiques spontanées récurrentes. Les crises limbiques sont souvent associées à la sclérose de l’hippocampe, cependant différentes études ont également souligné le rôle majeur que joue le cortex entorhinal (CE) dans le réseau épileptogène. De plus, le CE présente moins d’altérations histopathologiques que l’hippocampe et les modifications moléculaires et cellulaires qui lui sont associées sont encore peu caractérisées. Malgré les avancées dans la compréhension de la pathogenèse des épilepsies, les mécanismes physiopathologiques des ETM sont encore mal connus et parmi les quelques études à grande échelle réalisées chez l’Homme aucune n’a analysé le CE. Un premier crible à grande échelle par cDNA microarray, et dans un second temps des expériences de validation par RT-PCR quantitative ont permis d’identifier 6 gènes différentiellement exprimés dans le CE de patients ETM en comparaison avec le cortex temporal externe (CTE) (zone non épileptogène) issu des mêmes patients (contrôles internes), ainsi qu’avec quatre contrôles autopsiques non épileptiques. Deux gènes codant pour des récepteurs de neurotransmetteurs (HTR2A et NPY1R) et un gène codant pour une protéine, FHL2, s’associant à la préséniline et à la sous unité mink du canal potassium KCNE1 sont sous-exprimés et trois gènes codant pour des protéines du système immunitaire et du complément (CD99, CD74 et C3) sont sur-exprimés dans le CE des patients ETM. Les expériences de Western blot quantitatif et d’immunomarquage ont ensuite permis de confirmer la sous-expression de NPY1R dans le CE des huit patients MTLE testés et la surexpression de C3 dans le CE de 7 parmi 11 patients testés. De plus, les expériences d’immunomarquage ont révélé l’existence d’une activation locale du système du complément spécifiquement et exclusivement dans le cortex entorhinal des patients, sous forme d’infiltrats périvasculaires de leucocytes C3+ et / ou de dépôts de C3 et/ou de complexes C5b-9 (membrane attack complex : MAC) à la surface de neurones dans le CE de la majorité des patients analysés (9 sur 11). Ces résultats montrent que la dérégulation locale des systèmes de neurotransmission et l’activation du système du complément sont fréquemment associées à l’évolution des MTLE humaines. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de nouvelles stratégies préventives, diagnostiques et thérapeutiques, notamment ciblées sur les gènes candidats identifiés dans cette étude.

Human mesial temporal lobe epilepsies (MTLE) are the most frequent form of partial epilepsies and display high frequency of drug-resistance. They represent a major medical and scientific issue and a major health care problem. Generally, epilepsy may develop as a consequence of a brain-damaging insult such as head trauma, stroke, brain infection, or febrile seizure (FS). This initial insult triggers a cascade of progressive and parallel cellular and molecular events in specific areas of the brain, which may in turn confer new properties to the epileptogenic tissue, and result in the development of spontaneous recurrent seizures. While limbic seizures have often been associated with hippocampus sclerosis, several studies have also highlighted the major role that play the entorhinal cortex (EC) in MTLE. EC displays les dramatic histological changes than the hippocampus, with few or no detectable cell loss, and the molecular and cellular events have been little studied. Despite some progress in the understanding of the pathogenesis of human MTLE, their molecular bases remain mainly undetermined. Few large-scale studies have been performed in human MTLE, and none has analysed the entorhinal cortex. A two-step transcriptional analysis consisting of cDNA microarray experiment followed by quantitative RT-PCR validations was performed in the entorhinal cortex (epileptogenic area) of MTLE patients, as compared with lateral temporal neocortex (LTC)(non-epileptogenic control area) obtained from the same patients as well as to non-epileptic autopsic controls. Six consistently dysregulated genes were identified: three up-regulated genes encode proteins involved in the immune response : CD99, CD74, C3; two downregulated genes encode neurotransmitter receptors NPY1R, HTR2A and a third one FHL2 encodes a protein associating with the KCNE1 (mink) potassium channel subunit and with presenilin-2. Analysis of the qualitative and quantitative changes at the protein level, led to the confirmation of NPY1R downregulation and C3 upregulation by western blot and immunohistochemistry respectively. Furthermore, immunohistochemistry experiment revealed the existence of perivascular infiltration of C3 positive leucocytes and/or detected C3 and membrane attack complexes on a subset of neurons within the EC of nine out of the eleven MTLE patients. Overall our data indicate that local dysregulation of the neurotransmission and complement system is a frequent event in human MTLE. These data open new avenues for understanding the molecular basis of these epilepsies. It also provide new perspectives for the future development of preventive, diagnostic and therapeutic strategies, directed towards the molecular targets that we have identified.