Etude des réseaux neuronaux du cortex somatosensoriel au cours de l'épileptogenèse dans un modèle d'épilepsie génétique

Le cerveau est compose de reseaux de neurones interconnectes dont la mise en place au cours du developpement cerebral est hautement regulee par des processus cellulaires, moleculaires et fonctionnels. Un dysfonctionnement de ces processus peut perturber l’etablissement de ces reseaux et conduire a des pathologies neurologiques. L’epilepsie absence est une pathologie genetiquement determinee qui apparait au cours de l’enfance. Les crises d’absences sont caracterisees par une alteration de la conscience et par la presence de decharges de pointe-ondes (DPO) sur l’electroencephalogramme initiees au sein d’un zone restreinte du cortex. Cependant, on sait peu de choses sur les mecanismes conduisant a la mise en place des decharges epileptiques recurrentes au cours de l’enfance (i.e. l’epileptogenese). Nous avons fait l’hypothese que des anomalies du processus de maturation cerebrale sont a l’origine de l’apparition des DPO.J’ai verifie cette hypothese chez un modele genetique d’epilepsie absence, le rat GAERS. Dans un premier temps, j’ai etudie l’epileptogenese du GAERS grâce a l’enregistrement in vivo du potentiel de champs local et de l’activite intracellulaire des neurones pyramidaux au niveau du site d’initiation des DPO, le cortex somatosensoriel (SoCX). Nous avons mis en evidence que les DPO se developpent progressivement apres la fin d’une periode de maturation hautement sensible et malleable du SoCx (i.e. periode critique). La maturation des decharges epileptiques consiste en une augmentation de leur frequence, de leur duree et en l’evolution du motif de decharge jusqu’a l’âge adulte, periode a laquelle ces parametres atteignent une relative stabilite. De plus, ces changements sont associes a une alteration graduelle des proprietes intrinseques des neurones pyramidaux qui s’accompagne d’une augmentation progressive de la force de l’activite synaptique locale et d’une propension accrue des neurones du SoCx a generer des oscillations synchrones.Nous avons ensuite recherche les raisons de cette predisposition anormale des neurones du SoCx a se synchroniser chez le GAERS. Dans ce but, nous avons cherche a mettre en evidence des anomalies de la maturation corticale au niveau de la structure et de l’organisation fonctionnelle du SoCx avant l’apparition des DPO. En combinant l’IRM, des marquages immunohistochimiques et le tracage retrograde monosynaptique des connexions longue distance par le virus de la rage modifie, nous avons pu montrer qu’aucune anomalie globale du cerveau et du SoCx n’est presente chez le GAERS avant l’apparition des DPO. Afin de determiner la presence d’anomalies fonctionnelles nous avons utilise l’imagerie calcique biphoton et enregistre in vivo la dynamique de l’activite spontanee du reseau de neurones des couches 2-3 du SoCx. Chez le GAERS, nous avons mis en evidence que ces neurones sont plus actifs et devoilent une organisation fonctionnelle differente de celle des animaux controles. Enfin, pour comprendre comment cette organisation fonctionnelle anormale est mediee, nous avons etudie la structure dendritique et synaptique du SoCx en combinant la microscopie electronique et la reconstruction morphologique de neurones. Nous avons mis en evidence un elargissement des epines dendritiques associe a un allongement de la densite post-synaptique au sein du SoCx chez le GAERS.L’ensemble de ces resultats demontrent la nature progressive du developpement de l’epilepsie absence ainsi que l’existence d’anomalies de la maturation corticale qui affectent la structure et la fonction du reseau neuronal, avant l’apparition des crises epileptiques. Ces alterations constituent une predisposition a l’etablissement et l’evolution des DPO et sont une cible therapeutique potentielle qui pourrait permettre de bloquer la mise en place des crises d’absences.