Soutenance de thèse de Louison PINEAU

L'activation excessive de la voie de signalisation mTOR peut conduire à des troubles neurodéveloppementaux et des épilepsies sévères. Ces mTORopathies incluent la sclérose tubéreuse (TSC), l’hémimégalencéphalie (HME) et les dysplasies corticales focales de type II (FCDII). Cependant, les mécanismes reliant l’hyperactivité de la voie mTOR à l’activité anormale et hypersynchrone des réseaux neuronaux ne sont pas encore clairement compris. Une précédente étude a montré que la surexpression de courants NMDA médiés par la sous-unité GluN2C était responsable de l’activité épileptique associée aux mutations des gènes TSC. Les récepteurs NMDA pourraient donc participer à un mécanisme épileptogène commun à toutes les mTORopathies. Dans les FCDII, des mutations somatiques des gènes de la voie mTOR, mTOR inclus, sont identifiées de manière récurrentes. L’objectif de mon projet de thèse consistait à étudier si le mécanisme épileptogénique impliquant les NMDAR dans la TSC pourrait être étendu à d’autres mTORopathies, notamment dans le contexte de mutations somatiques et de gènes différents. Pour ce faire, j’ai utilisé un nouveau modèle de FCDII créé, chez le rat, par électroporation in utero des progéniteurs neuronaux afin de leur faire exprimer un variant pathogénique et récurrent, mTOR-p.S2215F. Ce modèle présente une surexpression des courants NMDA médiés par GluN2C avec une cinétique de désactivation lente, dans les neurones spiny stellate de la couche 4 du néocortex. L’hyperexcitabilité locale des réseaux neuronaux induite par ces courants est bloquée par l’inhibition spécifique des courants GluN2C. Nos données montrent un mécanisme commun d’hyperexcitabilité dépendante des courants GluN2C dans les mTORopathies et permet d’envisager le développement de nouvelles stratégies de traitement ciblées pour ces pathologies associées à des épilepsies souvent sévères et réfractaires.

Excessive activation of the mTOR pathway can lead to severe neurodevelopmental disorders and to severe epilepsy, often associated with brain malformations. These mTORopathies include Tuberous Sclerosis Complex (TSC), Hemimegalencephaly (HME) and Focal Cortical Dysplasia type II (FCDII). However, how hyperactive mTOR translates into abnormal neuronal activity and hypersynchronous network remains to be better understood. Previously, it was shown that the upregulation of GluN2C-containing subtype of glutamate-gated NMDA receptors (NMDARs) was responsible for the epileptic activity associated with germline genetic defects in the TSC genes. Thus, NMDA receptors could participate in an epileptogenic mechanism common to all mTORopathies. In FCDII, somatic mutations of the mTOR pathway in various genes including mTOR are recurrently identified. The aim of my thesis project was to question whether the NMDAR-dependent mechanism of TSC-related epileptogenesis would be expandable to other mTORopathies, notably in the different contexts of somatic variants and of other mTOR proteins. To do so, I used a new rat model of FCDII created by in utero electroporation of neural progenitors to express the recurrent, pathogenic mTOR-p.S2215F variant. This resulted in overexpression of the GluN2C-mediated NMDAR currents with a slow kinetic in L4 spiny neurons in rat neocortex. The related hyperexcitability of the local neocortical neuronal circuits was sensitive to subunit GluN2C-specific blockade. Our data suggest a common, GluN2C-dependent mechanism of hyperexcitability in mTORopathies and provide a possible target for selective, focal treatment of these neurologic disorders often associated with severe refractory epilepsy.