Stratégies pour compenser la réduction du co-transporteur potassium-chlorure de type 2 (KCC2) dans l'épilepsie du lobe temporal mésial

Strategies to compensate for reduced potassium-chloride co-transporter type 2 (KCC2) expression in mesial temporal lobe epilepsy

• Auteur / Autrice : Jeremy Besson
• Direction : Jean-Christophe Poncer, Francine Acher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du Fer à Moulin (Paris ; 2007-2024)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Baulac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ann Lohof, Heather Mc Lean
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Sandoz, Stéphane Auvin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Prochlorpérazine

Canaux sodiques

Canaux potassiques

Lobe temporal

Épilepsie temporale

Mots clés libres

KCC2

Épilepsie

Modèles animaux

KCC2

Epilepsy

Animal models

Résumé

Les co-transporteurs cation-chlore (CCC) NKCC1 et KCC2, en régulant de façon dynamique la concentration intra-neuronale en chlorure, déterminent la polarité de la signalisation GABAergique. Dans plusieurs pathologies, notamment dans l'épilepsie, l'expression membranaire de ces derniers se voit modifiée, engendrant ainsi une signalisation GABAergique dépolarisante voire paradoxalement excitatrice. L'épilepsie du lobe temporal mésial (ELTm) est la forme la plus fréquente d'épilepsie pharmacorésistante chez l'adulte. Les traitements anti- épileptiques actuels, ciblant principalement les canaux sodiques voltage-dépendants et la signalisation GABAergique, ne permettent pas de soulager ces patients de leurs crises. En particulier, les traitements agissant en potentialisant la signalisation GABAergique peuvent conduire à des effets délétères lorsque celle-ci devient dépolarisante et excitatrice. Compenser la dérégulation de la fonction des CCCs dans la pathologie afin de restaurer une signalisation GABAergique inhibitrice apparaît alors comme être une stratégie thérapeutique prometteuse. Deux composés identifiés par criblage de banques de molécules - le CLP257 et la prochlorpérazine (PCPZ) - montrent une action positive sur la fonction de KCC2. Nos résultats obtenus in vitro sur des tissus cérébraux postopératoires de patients atteints d'ELTm et in vivo dans un modèle expérimental d'ELTm, révèlent que ces deux composés réduisent de façon significative la fréquence des crises et des activités épileptiformes, confirmant ainsi leur potentiel thérapeutique. D'autre part, certains canaux potassiques régulent l'excitabilité neuronale et semblent offrir une alternative aux canaux sodiques voltage-dépendants comme cible thérapeutique. En particulier, des composés qui potentialisent l'activité de ces canaux montrent également des effets thérapeutiques dans des pathologies associées à une hyperexcitabilité neuronale. Au cours de ma thèse, j'ai donc tout d'abord caractérisé l'effet in vitro de deux de ces composés dans les cellules granulaires du gyrus denté qui jouent le rôle de filtre régulant l'activité neuronale de l'ensemble de l'hippocampe. J'ai mis en évidence que ces deux composés réduisent l'excitabilité membranaire des cellules granulaires. De plus, en utilisant un modèle expérimental d'ELTm, j'ai mis en évidence une augmentation d'excitabilité des cellules granulaires dans ce modèle et démontré que celle-ci pouvait, au moins partiellement, être restaurée par des ouvreurs de canaux potassiques. L'ensemble de mes résultats révèlent ainsi le potentiel thérapeutique de deux nouvelles classes de molécules, ciblant respectivement le transport de chlorure et des conductances potassiques, dans une forme d'épilepsie pharmacorésistante.

The cation-chloride cotransporters (CCCs) NKCC1 and KCC2 regulate the intraneuronal chloride concentration and dynamics and thus determine the polarity of GABAergic signaling. In a number of pathologies, notably epilepsy, their membrane expression is altered, resulting in depolarizing or even paradoxically excitatory GABAergic signaling. Mesial temporal lobe epilepsy (mTLE) is the most common form of drug-resistant epilepsy in adults. Current antiepileptic treatments, which primarily target voltage-gated sodium channels and GABAergic signaling, fail to relieve seizures in these patients. In particular, treatments that potentiate GABAergic signaling may have deleterious effects if it becomes depolarizing and excitatory. Compensating for the deregulation of CCC function in pathology by restoring inhibitory GABAergic signaling therefore appears to be a promising therapeutic strategy. Two compounds identified by screening molecular libraries - CLP257 and prochlorperazine (PCPZ) - show a positive effect on KCC2 function. Our results, obtained in vitro on postoperative brain tissue from patients with mTLE and in vivo in an experimental model of mTLE, show that both compounds significantly reduce seizure frequency and epileptiform activity, confirming their therapeutic potential. On the other hand, potassium channels regulate neuronal excitability and appear to offer an alternative to voltage-gated sodium channels as a therapeutic target. In particular, compounds that potentiate the activity of the potassiuem channel also show therapeutic effects in pathologies associated with neuronal hyperexcitability. In this thesis, I first characterized the in vitro effect of two of these compounds in granule cells of the dentate gyrus, which acts as a filter regulating neuronal activity throughout the hippocampus. I have shown that these two compounds reduce the membrane excitability of dentate gyrus granule cells. In addition, using an experimental model of mTLE, I demonstrated an increase in granule cell excitability in this model and showed that this could be at least partially restored by potassium channel openers. Taken together, my results demonstrate the therapeutic potential of two new classes of molecules targeting the KCC2 transporter and potassium channels, respectively, in a form of drug-resistant epilepsy.