Conséquences d'un dysfonctionnement astrocytaire sur la viabilité neuronale dans des modèles d'hypoxie/ischemie

Consequences of astrocyte dysfunction on neuronal viability in hypoxic/ischemic models

• Auteur / Autrice : Elsa Gouix
• Direction : Laurence Had-aissouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Glutathion

Récepteurs NMDA

Glutamate (ion)

Neurones

Stress oxydatif

Astrocytes

Mots clés libres

Astrocytes

Neurones

Glutamate

Récepteurs NMDA

Stress oxydant

Glutathion

Résumé

Les astrocytes ont un rôle crucial dans la modulation de l'activité neuronale contrôlant la concentration extracellulaire de glutamate grâce à des transporteurs à haute affinité et secondairement dépendants de l'ATP. Dans des conditions de crise énergétique majeure comme dans l'hypoxie/ischémie (HI), la recapture de glutamate est stoppée voire même inversée, induisant une élévation de la concentration extracellulaire de glutamate. Mes travaux de thèse montrent que l'inversion de la recapture astrocytaire de glutamate induite pas le PDC dans des cultures mixtes corticales murines de neurones et d'astrocytes conduit à une mort neuronale massive, impliquant les récepteurs NMDA extrasynaptiques, une altération du potentiel membranaire mitochondrial et l'extinction de la voie de signalisation ERK 1&2. Parallélement, une privation en oxygène et en glucose (OGD, modèle HI) de 3 heures induit la mort oxydative et apoptotique s'astrocytes striataux différenciés murins ne leur permettant plus de synthétiser le glutathion, antioxydant majeur du SNC des Mammifères. Au contraire, des astrocytes indifférenciés résistent à 3h d'OGD mais présentent transitoirement un phénotype Alzheimer type II observé dans le cerveau humain périnatal ischémié. Des neurones stratiaux naïfs en coculture pendant 3 jours avec les astrocytes différenciés soumis à 3h d'OGD semblent paradoxalement plus viables qu'en coculture avec les indifférenciés. Ceci pourrait s'expliquer par une libération de glutamate par les astrocytes indifférenciés pouvant activer les R. NMDA extrasynaptiques neuronaux et déclencher la mort neuronale. Ces résultats illustrent que les astrocytes peuvent répondre différemment à une HI, modulant de façon différentielle la viabilité des neurones

Astrocytes have a crucial function in modulating neuronal activity especially in glutamatergic synapse where they tightly control transmission through sodium and secondarily ATP dependent-high affinity glutamate transporters. In hypoxic/ischemic (HI) conditions a major energetic crisis takes place and glutamate uptake has been shown to be stopped and aven reversed leading to extracellular glutamate concentration increase. My thesis results show that reverse glial glutamate uptake pharmacologically induced by PDC triggers neuronal death through extrasynaptic NMDA receptor induced calcium entry, neuronal mitochondrial membrane potential impairment and a shut off of the neurotrophic ERK 1/2 signaling pathway. This neuronal death wa rapid and necrotic. Using an oxygen and glucose deprivation model (OGD, HI model in vitro) we evidenced the oxidative and apoptotic death of differentiated (quiescent) murine striatal astrocytes 3 days after 3h-OGD. This death war correlated with a decreased capacity to synthetise glutathione the main antioxidant of the mamml CNS. By the same time, undifferentiated striatal astrocytes were resistant to 3h-OGD but changed transiently their morphology to Alzheimer type II astrocytes, a phenotype commonly observed in perinatal ischemic humain brain. Viability of striatal naïve neurons in coculture with differentiated astrocytes seemed to be higher than in coculture with undifferentiated ones. This could be explained by glutathione release from apoptotic astrocytes during the coculture, which can be neuroprotective. On the other hand a presumed glutamate release from undifferentiated astrocytes may activate extrasynaptic NMDA receptors and tigger neuronal death. These data illustrate that astrocytes may display different responses to HI insult thus conditioning neuronal