Ecole Doctorale

Sciences de la Vie et de la Santé

Spécialité

Biologie-Santé - Spécialité Neurosciences

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

EED,KCNQ2/Kv7.2,courant M,supression burst,

Keywords

EED,KCNQ2,M curent,Supression burst,

Titre de thèse

Etude des mécanismes physiopathologiques des encéphalopathies épileptiques et développementales précoces causées par le variant p.T274M de KCNQ2 /Kv7.2.
Study of the pathophysiological mechanisms of early epileptic and developmental encephalopathies caused by the p.T274M variant of KCNQ2 /Kv7.2.

Date

Tuesday 20 December 2022

Adresse

INMED/INSERM 163 avenue de luminy 13009 Marseille salle de conférence

Jury

Directeur de these M. Laurent ANIKSZTEJN INMED/INSERM
Rapporteur M. jérome DEVAUX institut de génomique fonctionnelle
Rapporteur M. Montegazza MASSIMO IPMC/UMR7275
Examinateur Mme rima NABBOUT hopital Necker-enfants malades
Examinateur M. frédéric BROCCARD institut de neurosciences de la timone
Examinateur M. IGOR MEDYNA INMED/INSERM

Résumé de la thèse

Les encéphalopathies épileptiques et développementales (EED) sont définies par l’association d’une épilepsie très sévère et d’un trouble du neurodéveloppement dont les mécanismes physiopathologiques sont encore inconnus. Elles peuvent avoir différentes étiologies dont l’étiologie génétique avec un rôle majeur joué par le gène KCNQ2. Les EED liées au KCNQ2 sont caractérisées par des crises épileptiques apparaissant dès la naissance et un tracé EEG intercritique dit de « suppression burst ». Si les crises sont souvent transitoires et que l’EEG se normalise, le développement neurologique des patients reste très altéré. KCNQ2 code la sous unité Kv7.2 des canaux Kv7 responsables du courant potassique IM dont l’activation limite l’excitabilité neuronale. Le variant p.T274M de KCNQ2/Kv7.2 a été souvent identifié dans les EED. Les souris portant ce variant présentent à l’âge adulte un déficit important de l’apprentissage et de la mémoire spatiale. Ma thèse a eu pour objectif d’étudier les conséquences électrophysiologiques de ce variant chez la souris. In vivo, j’ai observé que ces souris faisaient des crises d’épilepsie dont l’occurrence diminue durant le développement. En ex vivo, au niveau cellulaire, la densité de IM était réduite et associée d’une part à une hyperexcitabilité neuronale qui au sein du cortex moteur touche d’abord les cellules pyramidales des couches II/III pour affecter plus tardivement les cellules pyramidales de la couche V et d’autre part à une augmentation de l’activité de réseau portée par le GABA. Cependant les effets délétères du variant sur l’activité électrophysiologique sont transitoires suggérant qu’un mécanisme de compensation se met progressivement en place permettant un retour à une activité physiologique. Je propose que cette compensation est la cause de l’arrêt des crises et de la normalisation de l’EEG et que les déficits cognitifs ne sont pas le résultat d’une altération durable du courant M.

Thesis resume

Epileptic and developmental encephalopathies (EDE) are a group of severe and intractable diseases in which severe epilepsy is associated with an alteration of cognitive/sensory and motor functions. The pathophysiological mechanisms of EDE are still unknown. However mutations of several genes have been identified and in particular in the KCNQ2 gene which plays major role in EDE with neonatal onset. KCNQ2-related EED are characterized by epileptic seizures occurring at birth and an intercritical EEG pattern known as "suppression burst". Although seizures usually resolve during development, cognitive/motor deficits persist. KCNQ2 encodes the Kv7.2 subunit of the potassium Kv7 channels responsible for the M current which activation limits neuronal excitability. The p.T274M variant of KCNQ2/Kv7.2 has been frequently identified in EED patients. A mouse harboring this variant has recently been generated. Behavioral analyses show that these mice displayed a deficit in learning and spatial memory in adulthood. The aim of my thesis was to study the electrophysiological consequences of this variant both in vivo using EEG recordings and ex-vivo using patch-clamp recordings of pyramidal cells of the motor cortex during development. In vivo, I observed that these mice displayed epileptic seizures which occurrence decreased during development. Ex vivo, IM was reduced and pyramidal cells excitability increased. These changes were first observed in layers II/III pyramidal cells and later in layer V pyramidal cells. In addition, I observed a large increase in network activity carried by GABA. However, the effects of the variant on electrophysiological activity were observed during a limited period of development suggesting that a compensatory mechanism take place allowing the recovery of a physiological activity. I propose that this compensation is the cause of the remission of seizures and that the cognitive deficits are not the result of a durable alteration of M current.