Contrôle des activités synchrones oscillatoires pathologiques par le récepteur dopaminergique D3 et le transporteur de la dopamine.

Control of absence epilepsy by D3 dopaminergic receptor and dopamine transporter

• Auteur / Autrice : Fanny Cavarec
• Direction : Antoine Depaulis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences - Neurobiologie
• Date : Soutenance le 30/05/2016
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des neurosciences de Grenoble
• Jury : Président / Présidente : Alain Buisson
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Blum, Colin Deransart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Auvin, Pierre-Olivier Fernagut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épilepsie

Récepteurs dopaminergiques

Mots clés libres

Épilepsie

Dopamine

D3

Dat

Absence

Epilepsy

Dopamine

D3

Dat

Absence

Résumé

Les rats GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg) et NEC (Non-Epileptic-Control rats) dérivent de la lignée de rats Wistar-Hannover (WH). Chez les GAERS les premières crises d’épilepsies apparaissent vers l’âge de 25 jours puis leur nombre et leur durée augmentent pour se maintenir à l’âge adulte à raison d’une crise de 20 secondes en moyenne par minute lorsque l’animal est en veille calme. Ce développement spontané des crises d’épilepsies permet d’étudier la période silencieuse avant les premières crises ainsi que la survenue de ces premières crises (l’épileptogènese). De nombreuses études pharmacologiques et électrophysiologiques dans des modèles animaux d’épilepsie révèlent un rôle critique de la transmission dopaminergique dans la susceptibilité aux crises. Les GAERS adultes présentent une surexpression de l’ARNm des récepteurs dopaminergiques D3 comparé aux rats NEC. L’expression ainsi que la fonction du récepteur D3 et celles du transporteur de la dopamine (DAT) sont liées. Le but de ce travail a été de déterminer l’implication du RD3 et du DAT dans le développement de l’épilepsie en mesurant leur expression et fonction chez les GAERS avant l’apparition des premières crises. L’expression et la fonction du RD3 ont été mesurées par autoradiographie au [125I]-PIPAT et induction de bâillement par injection de quinpirole respectivement, dans les 3 lignées de rats (GAERS, NEC and WH) chez des rats adultes, à P14 et P21. L’expression du DAT a été analysée par imagerie SPECT à [123I]-Ioflupane chez les adultes et par autoradiographie au [3H]-GBR12935 chez les adultes, P14 et P21. Par ailleurs l’activité du DAT a été mesurée par capture de dopamine tritiée sur des synaptosomes de striatum, cortex et hippocampe de rats adultes des 3 lignées. La participation du RD3 dans les crises a été évaluée par EEG vidéo après l’injection d’agoniste D3 (quinpirole et PD128907) ou d’antagoniste (SB277011 et SR21502). Les expériences de radiographie ont révélé une surexpression des RD3 chez les GAERS dans les structures connues pour participer à l’initiation des crises (cortex somatosensoriel), à leur contrôle (noyaux accumbens) ainsi que dans d’autres structures (thalamus antérieur, tubercules olfactifs et ilots de calleja), à P14 et P21 comparé aux autres lignées. Ni le SPECT ni l’autoradiographie n’a relevé de modification d’expression du DAT chez les rats adultes, cependant à P14 et P21 le DAT est surexprimé au niveau du striatum. Ces résultats sont accompagnés d’une augmentation de la fonctionnalité du DAT aux 3 âges chez les GAERS compares aux autres lignées. Les agonistes D3 induisent une augmentation des décharges de pointes-ondes sans que les antagonistes aient un effet. De plus l’injection chronique d’aripiprazole (un neuroleptique connu pour sa capacité à stabiliser la libération de dopamine) chez les rats GAERS dès la naissance entraine une diminution des crises associée à une diminution d’expression des RD3. L’utilisation de lentivirus contenant une séquence shRNA anti-RD3 chez les GAERS adultes entraine aussi une diminution du nombre de crises d’épilepsie. Nos résultats suggèrent ainsi que l’augmentation du nombre de RD3 chez le GAERS est concomitante à une augmentation de la sensibilité du système dopaminergique, et cela avant l’apparition des premières crises épileptiques. Cette augmentation au cours de la maturation pourrait participer à l’aggravation progressive des crises d’épilepsie qui est la base de l’épileptogenèse et expliquer le déséquilibre de la tonicité dopaminergique que nous avons démontré chez l’adulte

Genetic Absence Epilepsy Rats from Strasbourg (GAERS) and Non-Epileptic-Control rats (NEC) derive from an original Wistar-Hannover rat strain (WH). The onset age of spike-and-waves discharges in GAERS is about 25 days post-natal (P25). In adult GAERS with fully developed epilepsy, dopamine plays a modulatory role in seizure expression. Adult GAERS display an over-expression of dopaminergic D3-receptors (D3R) mRNA as compared to NEC. Expression and function of D3R and dopamine transporter (DAT) are closely related. The aim of this work was to investigate the putative involvement of D3R and DAT during epileptogenesis by measuring their expression and functionality in GAERS before the onset of epilepsy (P25). D3R expression and functionality was investigated by [125I]-PIPAT autoradiography and quinpirole-induced yawning, respectively, in the three strains of rats (GAERS, NEC and WH) in adults, P14 and P21. DAT expression was investigated in GAERS and NEC by [123I]-Ioflupane SPECT imaging in adults and [3H]-GBR12935 autoradiography in adults, P14 and P21 rats. Furthermore, DAT activity was assessed by 3H-dopamine reuptake in synaptosomal living fractions of striatum, cortex and hippocampus of adult rats in the three strains. The involvement of the D3R was further investigated by video-EEG recording following systemic injections of either D3R agonist (quinpirole and PD128907) or antagonists (SB277011 and SR21502). Autoradiography showed an over-expression of D3R in GAERS in structures known to be involved in seizure initiation (somato-sensory cortex), seizure control (nucleus accumbens,) as well as in other structures (anterior thalamus, olfactory tubercles and islands of Calleja) at P14 and P21, as compared to age-matched NEC and WH. As in adults, this over-expression was associated with a higher number of quinpirole-induced yawns in GAERS at P14 and P21. Neither SPECT imaging nor autoradiographic data revealed any modification in DAT expression between the three strains in adults, however at P14 and P21 DAT is overexpressed in the striatum of GAERS rats. However, we found a consistent increase in 3H-dopamine reuptake in adult GAERS as compared to NEC and WH in the functional assay supporting an increase in dopamine translocation velocity. Administrations of D3R agonists increased spike-and-wave discharges, whereas antagonists had no effect. Furthermore, the chronic injection of aripiprazole (an atypical neuroleptic known to stabilize dopamine release) to GAERS pups reduced the number of seizures in adults along with a decreased expression of D3R. Preliminary data using lentiviral infection with shRNA anti-D3R also support reduced seizure number in adult GAERS rats. Our results suggest that an over-expression of functional D3R already exists before the onset of seizures in GAERS and that, despite a lack of changes in DAT expression, functional changes in this transporter occur in adults. They further support that a profound modification in basal ganglia function together with changes in D3R could be a conditional factor for epileptogenesis. The dopaminergic system appears persistently altered in spontaneous epileptic rats, which could contribute to the development of the chronic epileptic state and may represent a potential new target for antiepileptic therapies and/or improvement of quality of life of epileptic patients.