Soutenance de thèse – Daniel Hunter

Les encéphalites à NMDAR et à GABAAR sont des syndromes neurologiques à médiation immunitaire qui se manifestent par des crises d’épilepsie et des complications neuropsychiatriques. Les études moléculaires ont mis en évidence une voie d’action des auto-anticorps dérivés des patients, par laquelle les NMDAR et les GABAAR sont transloqués hors des compartiments synaptiques, puis internalisés. Paradoxalement, cette diminution de l’expression de surface des canaux ioniques excitateurs ou inhibiteurs entraîne une hyperexcitation des réseaux neuronaux. Nous visons à caractériser l’impact fonctionnel à plus grande échelle de l’action des anticorps, aux niveaux synaptique, cellulaire et du circuit, afin d’élucider les mécanismes par lesquels les auto-anticorps NMDAR et GABAAR provoquent un phénotype de crise hyperexcitable dans des contextes cliniques.

En utilisant une série de techniques électrophysiologiques de patch-clamp, nous avons examiné les perturbations synaptiques induites par les actions indirectes des auto-anticorps NMDAR et GABAAR. Il s’agit d’un dysfonctionnement des entrées excitatrices et inhibitrices dans les cellules de l’hippocampe. En outre, nous avons élargi le modèle de pathogenèse de la maladie pour inclure l’altération de la fonctionnalité des interneurones GABAergiques dans les réseaux hippocampiques, en caractérisant les changements dans l’excitabilité cellulaire intrinsèque de populations discrètes de cellules hippocampiques.

Nous avons effectué des enregistrements électrophysiologiques par voltage-clamp à cellules entières de neurones pyramidaux CA1 dans des tranches organotypiques d’hippocampe afin d’étudier la neurotransmission spontanée au niveau des synapses excitatrices et inhibitrices. Nous avons démontré que l’exposition à des auto-anticorps NMDAR et GABAAR réduit l’amplitude des courants postsynaptiques médiés par AMPAR et GABAAR (sEPSC et sIPSC, respectivement). Au final, les réductions relatives observées dans les amplitudes des sIPSC des cellules exposées aux auto-anticorps NMDAR et GABAAR étaient plus importantes que celles observées dans les sEPSC. Les déficits plus prononcés de la neurotransmission inhibitrice suggèrent que, tout compte fait, les entrées synaptiques dans les cellules pyramidales sont déséquilibrées en faveur d’une hyperexcitation. Nous avons également examiné la cinétique de montée et de descente des sEPSC et sIPSC restants, ne révélant aucune altération de la forme d’onde des courants synaptiques, ce qui suggère une perte d’AMPA- et de GABAARs dans leurs compartiments postsynaptiques respectifs.

Pour comprendre comment ces entrées synaptiques aberrantes sont intégrées dans l’activité du réseau hippocampique, nous avons ensuite étudié les populations de cellules hippocampiques à la recherche d’altérations de l’excitabilité intrinsèque. Ici, nous avons utilisé une technique de courant-clamp pour caractériser les altérations possibles à travers une gamme de propriétés cellulaires intrinsèques sur les populations excitatrices et inhibitrices. Nous avons montré que les auto-anticorps GABAAR perturbent uniquement la population de cellules excitatrices, en provoquant une augmentation du potentiel de membrane au repos, ce qui entraîne une propension accrue à déclencher des potentiels d’action en réponse à l’injection de courant. Cette augmentation du potentiel peut s’expliquer par la perte de l’inhibition tonique GABAergique sur ces cellules, connue pour contribuer à l’excitabilité intrinsèque dynamique, que nous avons également observée comme étant abolie après exposition aux auto-anticorps GABAAR. De plus, nous avons démontré un impact unique des anticorps NMDAR sur les populations de cellules inhibitrices, par lequel l’excitabilité intrinsèque est significativement réduite. Dans ce cas, l’exposition aux auto-anticorps NMDAR semble hyperpolariser le potentiel de membrane au repos des interneurones GABAergiques, réduisant ainsi leur potentiel d’action. Ce phénomène est conforme à un modèle désinhibiteur classique, dans lequel un contrôle inhibiteur puissant sur les réseaux hippocampiques est aboli, ce qui entraîne une activité hyperexcitable déstabilisée dans la population de cellules excitatrices.

L’ensemble de ces résultats indique l’existence de deux modèles pathologiques distincts dans lesquels les entrées synaptiques sont dérégulées et gérées de manière différentielle par des propriétés cellulaires intrinsèques à l’échelle de la fonction du réseau hippocampique. En fin de compte, notre travail a permis d’élargir les connaissances actuelles sur les mécanismes pathologiques impliqués dans deux maladies encéphaliques auto-immunes, et aide à identifier les principaux nœuds de convergence dans ces deux conditions, ce qui explique en partie les présentations phénotypiques similaires observées à l’échelle clinique.