Mise au point d’une plateforme de tests in vitro pour l’évaluation du potentiel proconvulsivant de façon précoce au cours du développement de médicaments

Development of an in vitro platform of assays for compounds' pro-convulsive properties determination, early along drug development process

• Auteur / Autrice : Esther Steidl
• Direction : Dominique Debanne, Bruno Buisson
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 16/01/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de neurobiologie des canaux ioniques et de la synapse
• Jury : Président / Présidente : Valérie Crepel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Crepel, Michel Vignes, Christophe Mulle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Vignes, Christophe Mulle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Techniques in vitro

Électrodes

Biomarqueurs pharmacologiques

Mots clés libres

Risque épileptogène

Proconvulsivant

Pharmacologie de sécurité

Tranches d’hippocampe

Dispositif multi-Électrodes

Enregistrement extracellulaire

Seizure liability

Proconvulsive

Safety pharmacology

Hippocampal slices

Multielectrode arrays

Extracellular recording

Résumé

L’objectif des travaux de recherche présentés ici était la mise au point d’une plateforme de tests pour identifier le potentiel proconvulsivant de composés de façon précoce au cours de leur développement. Ces tests ont été réalisés in vitro à partir de tranches d’hippocampes enregistrées à l’aide de multi-electrode arrays (MEA). La technique du MEA est particulièrement adaptée pour ce type d’investigations car elle permet d’évaluer l’effet de composés sur une large partie d’un réseau neuronal natif. De plus, cette technique permet de réaliser des tests à moyen débit et à partir de faibles quantités de composé.Tout d’abord, l’évaluation de composés de référence a permis de déterminer les paramètres d’intérêt, qui sont modifiés par des composés proconvulsivants. Les composés proconvulsivants testés ont causé une augmentation de l’aire des potentiels d’action de population et l’apparition de potentiels d’action additionnels, déclenché des décharges épileptiformes et/ou augmenté la fréquence de décharge des neurones de la région CA1. Les conditions expérimentales des tests réalisés ont ensuite été modifiées pour augmenter leur sensibilité et permettre la détection de proconvulsivants faibles. Cette plateforme de 3 tests complémentaires a été nommée NS-PC set. Pour valider la plateforme NS-PC set, 15 composés fournis par des sociétés pharmaceutiques partenaires, incluant des contrôles positifs et négatifs, ont été testés à l’aveugle. Un nouveau type de test plus rapide et abordable appelé NS-PC screen a ensuite été mis au point, sur la base d’enregistrement de décharges épileptiformes induites par la 4-aminopyridine dans des tranches d’hippocampe.

The goal of the present work was to develop a platform of tests that could predict the proconvulsive potential of compounds in development as early as possible during preclinical phases. These tests were carried out in vitro from hippocampal slices recorded with multi-electrode arrays (MEAs). The MEA technology is particularly adapted because it allows to investigate compounds’ effect on a wide area of a native neural network, including all the complexity and organization of the different cell types. In addition, rapidity and low compound consumption of the MEA-based assays make them suitable for early stages of development.First, the evaluation of reference proconvulsive/seizurogenic compounds allowed to determine the parameters that should be monitored to detect proconvulsive properties. It appeared that reference compounds triggered one or several of the following effects: increase of the population spikes area and repetition of spikes, triggering of epileptiform discharges and/or increase of the CA1 neurons firing. The experimental conditions of the assays were then modified to increase their sensitivity and thus detect even weak proconvulsive compounds. This platform of 3 complementary assays was termed NS-PC set.15 compounds, including positive and negative controls, were provided by partner pharmaceutical companies to be tested under blind conditions on NS-PC set. A new faster and cheaper assay, termed NS-PC screen, was also designed based on the recording of 4-aminopyridine-induced epileptiform discharges in hippocampal slices.