Soutenance de thèse de Cátia PALMINHA

Le bon fonctionnement cérébral dépend de la production et du positionnement appropriés des neurones, de la formation d’une connectivité neuronale adéquate et exige un équilibre strict de la formation de synapses excitatrice et inhibitrice. Ces processus sont mis en œuvre par le biais de 3 étapes principales, étroitement réglementées: la prolifération des progéniteurs neuronaux, la migration neuronale et la maturation. Des mutations sur des gènes qui sculptent et entretiennent normalement ces processus peuvent altérer les fonctions neuronales et conduire à divers troubles du développement neurologique chez l'homme, notamment des malformations du développement cortical (MDC). Les MDC sont des causes importantes de retard mental et représentent entre 20 et 40% des cas d'épilepsie résistante aux médicaments chez les enfants. Parmi les nombreux types de MDC, l'hétérotopie nodulaire périventriculaire (HPN) est la forme la plus répandue à l'âge adulte. Elle est causée par une glie radiale défectueuse qui résulte en des nodules neuronaux ectopiques tapissant les parois des ventricules latéraux. Environ 88% des patients atteints d'HPN ont une épilepsie focale, qui peut commencer à n'importe quel âge. La gravité des crises peut varier de légère à rare fréquence et de rémission sans besoin de médicaments antiépileptiques à insoluble. Plusieurs gènes ont été identifiés comme cause génétique de l'HPN chez des patients, notamment FLNA et NR2F1. Aucune corrélation entre l'étendue de l'HPN et la sévérité de l'épilepsie n'a été trouvée, ce qui suggère que des circuits aberrants plutôt que des nodules hétérotopiques pourrait expliquer la survenue de crises. Une connectivité et une organisation corticales aberrantes peuvent conduire à un déséquilibre excitation / inhibition, ce qui a été reconnu comme un mécanisme à la base de l'épilepsie. Cependant, le rôle de FLNA ou NR2F1 dans le câblage neuronal et dans la régulation de l'équilibre Excitation / Inhibition (E / I) reste flou. Par conséquent, nous avons étudié l'impact in vivo de la perte de ces gènes lors de la dendritogénèse et de la synpatogénèse, ainsi que dans la morphologie et la maturation fonctionnelle des neurones corticaux. Nous avons constaté qu'en l'absence de FLNA, l'excroissance dendritique était accrue et que les neurones glutamatergiques présentaient une entrée inhibitrice excessive. En revanche, les neurones haploinsinsuffisants pour NR2F1 avaient une excroissance dendritique réduite et les neurones glutamatergiques avaient une activité aberrante sujette à des décharges de type épileptiforme. Globalement, nos données ont montré que le FLNA et le NR2F1 jouent un rôle régulateur strict dans la maturation neuronale mais n’ont pas révélé de mécanisme pathogène commun, ce qui concorde avec l’hétérogénéité du phénotype HPN.

Proper cerebral function depends on appropriate production and positioning of neurons, formation of adequate neuronal connectivity and requires stringent balance of excitatory and inhibitory synapse formation. These processes are set in motion through 3 major steps that are tightly regulated: proliferation of neural progenitors, neuronal migration and maturation. Mutations on genes that normally sculpt and maintain these processes can impair neural functions and lead to various human neurodevelopmental disorders including malformations of cortical development (MCD). MCDs are important causes of mental retardation and account for 20-40% of drug-resistant epilepsy in childhood. Among the many types of MCDs, Periventricular Nodular Heterotopia (PNH) is the most common form in adulthood and is caused by defective radial glia that results in ectopic neuronal nodules lining the walls of the lateral ventricles. Approximately 88% of PNH patients have focal epilepsy, which can begin at any age. The seizures may range in severity from mild, with rare frequency and remission without need of antiepileptic drugs, to intractable. Several genes have been identified as the genetic cause of PNH in patients including FLNA and NR2F1. No correlation between the extent of the PNH and epilepsy severity was found, suggesting that aberrant circuitry rather than heterotopic nodules may explain the occurrence of seizures. Aberrant cortical connectivity and organization may lead to excitation/inhibition imbalance, and this has been recognized as a mechanism at the basis of epilepsy. However, the role of FLNA or NR2F1 in neuronal wiring and in regulating the Excitation/Inhibition (E/I) balance remains unclear. Therefore, we studied the in vivo the impact of loss of these genes in dendritogenesis and synaptogenesis and in the morphology and functional maturation of cortical neurons. We found that in the absence of FLNA, the dendritic outgrowth was increased and that glutamatergic neurons had an excessive inhibitory input. In contrast, neurons haploinsufficient for NR2F1 had a reduced dendritic outgrowth and glutamatergic neurons had aberrant activity prone to epileptiform-like discharges. Overall, our data showed that both FLNA and NR2F1 have a tight regulatory role in neuronal maturation but did not reveal a common pathogenic mechanism, which goes in agreement with the heterogeneity of the PNH phenotype.