Modification des activités de réseaux in vivo chez un modèle murin de la maladie de Huntington

201 Pages·2017·10.51 MB·French

by  Magali Cabanas

Modification des activités de réseaux in vivo chez un
modèle murin de la maladie de Huntington
Magali Cabanas
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Magali Cabanas. Modification des activités de réseaux in vivo chez un modèle murin de la mal-
adie de Huntington. Neurosciences [q-bio.NC]. Université de Bordeaux, 2016. Français. ￿NNT:
2016BORD0345￿. ￿tel-01474725￿
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THESE
POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR DE

L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX

ÉCOLE DOCTORALE DES SCIENCES DE LA VIE
Spécialité : Neurosciences

Par Magali CABANAS

Modifications des activités de réseaux in vivo
chez un modèle murin de la maladie de Huntington

Sous la direction du Dr Yoon CHO

Soutenue le 14 décembre 2016

Membres du jury :

Pr. DE DEUWAERDERE Philippe Université de Bordeaux Président
Dr. DOYERE Valérie CNRS Paris-Saclay Rapporteur
Dr VALJENT Emmanuel INSERM Montpellier Rapporteur
Dr. CHO Yoon Université de Bordeaux Directeur de thèse

Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier les membres de mon jury de thèse Philippe De Deuwaerdère,
Valérie Doyere et Emmanuel Valjent d’avoir accepté de juger mon travail, mais surtout de
participer aux discussions des résultats.
Je remercie Jean-René Cazalets, directeur de l’Institut de Neurosciences Cognitives et
Intégratives d’Aquitaine de m’avoir permis de réaliser cette thèse au sein de son laboratoire.
Je tiens évidemment à remercier mes directeurs de thèse Yoon Cho et Maurice Garret de
m’avoir accompagné tant sur le plan professionnel qu’humain depuis mon master. Yoon
merci de m’avoir permis de réaliser cette thèse et merci à vous deux de m’avoir guidé, écouté
et soutenu au cours de ces 4 années. Merci pour ce projet que vous m’avez confié et pour
lequel vous m’avez fait confiance tout en étant toujours présents et disponibles pour en
discuter et répondre à mes interrogations avec patience et bienveillance. Merci également à
l’un et l’autre de m’avoir impliqué dans la vie de l’équipe, d’avoir toujours écouté mon avis
et de m’avoir donné le votre. Merci enfin de m’avoir permis de participer au projet en
collaboration avec Luigi et Manuel qui était particulièrement intéressant et de m’avoir permis
de rencontrer les bonnes personnes aux bons moments en fonction de mes problématiques,
cela a grandement enrichit ma thèse.
Je souhaite également sincèrement remercier Yannick Jeantet pour ses commentaires toujours
pertinents sur mon projet et d’avoir apporté un recul et un regard différent sur mes travaux ce
qui m’a permis d’envisager les choses autrement. Merci d’avoir tenté de m’initier à matlab en
prenant toujours le temps de m’expliquer les scripts que j’utilisais et de m’avoir finalement
écrit ceux dont j’avais besoin tout au long de ma thèse devant mon incapacité à pénétrer les
arcanes de ce langage. Enfin, un immense merci d’avoir développé et amélioré ce nouveau
système d’enregistrements EEG malgré la difficulté que cela représentait, ce qui a permis de
réaliser l’étude longitudinale de mon dernier projet.
Je remercie aussi les chercheurs avec qui j’ai collaboré, Nicole merci de m’avoir fait partager
tes connaissances en biomol et en particulier ton expertise sur fos, merci aussi de m’avoir fait
rire avec les histoires de tes gaffes improbables. Luigi et Manuel, merci de m’avoir impliqué
dans votre projet et de m’avoir permis d’avoir accès à la technique de DREADD, merci
également pour votre accueil et votre gentillesse lorsque je vous ai présenté mes résultats à
Madrid. Merci à Nicolas Mallet de m’avoir accueilli dans son laboratoire, de m’avoir prêté
son poste d’enregistrement et de m’avoir initié à la technique d’enregistrement EEG sur
animal anesthésié.
Merci également à Dominique, Nathalie, Jenifer, Laura, et Laurence d’avoir contribué au bon
déroulement de ces travaux mais aussi pour votre bonne humeur et nos nombreuses
discussions au café du matin. Merci aussi à Marie-Laure pour sa capacité à solutionner tous
nos problèmes administratifs avec le sourire.
Je voudrais aussi remercier très chaleureusement les étudiants du laboratoire. Merci tout
d’abord à Farès qui a réalisé une partie des manips de l’étude Fos lors de son stage de master
2, ce qui a été le point de départ de mon projet de master et par la suite de thèse. Un très très
grand merci à Laura et Lennaïg, qui sont arrivées au moment où le temps me manquait pour
tout finir et qui m’ont aidées grâce à leur totale implication et à une impressionnante quantité
de travail à compléter mes résultats sur l’orexine. Merci aussi pour la bonne humeur, les
gâteaux, et vos rires que vous avez apporté durant vos 6 mois au laboratoire, vous avez été des
stagiaires parfaites, intéressantes, intéressées, pertinentes et hyper agréables. Merci à
Cristiana qui est arrivée quand je rédigeais ma thèse et qui a pris la suite de mes travaux avec
une efficacité incroyable, merci pour ses résultats qui vont pouvoir orienter la suite de nos
recherches. Merci à Du qui m’a appris l’immuno de A à Z avec une grande patience et m’a
encadré lors de mon stage de master 1.
Un grand merci à Loïc, avec qui j’ai partagé mon bureau pendant 2 ans. Merci pour nos fous
rires, nos conversations sur tout et n’importe quoi, et surtout n’importe quoi, d’avoir partagé
les bons moments et les galères, d’avoir toujours été disponible pour me donner ton avis sur
mon projet, lors de la rédaction de cette thèse ou de la préparation de l’oral.
Je tiens aussi à remercier toutes les personnes que j’ai côtoyé au laboratoire, qui m’ont fait
profiter de leur expérience et avec qui j’ai partagé beaucoup de bons moments. Valérie merci
pour nos discussions de cavalières et pour ton soutient. Margot merci pour cette bonne
humeur communicative et ce ptit brin de folie que tu as apporté durant ton stage et qui ont
ensoleillé ce moment de ma thèse. Nadia merci pour ton énergie et ton sourire, merci de
m’avoir fait rire pendant nos pauses café mais aussi d’avoir été là quand j’avais besoin de
coups de main dans mes manips. Gaëlle merci pour nos repas partagés, nos délires, nos
apéros, nos séances de sport, mais aussi merci pour les conseils toujours avisés que tu as pu
me donner. Marie merci pour cet appartement que nous avons partagé pendant 2 ans, merci
d’avoir été celle qui m’a intégrée au laboratoire quand je venais y faire mes premières manips.
Enfin je remercie ma famille, de m’avoir toujours soutenue et encouragée dans cette voie,
d’avoir partagé mes satisfactions et mes appréhensions. Merci de m’avoir donné les moyens
d’en être là où je suis tous à votre manière. Je finirai par remercier Alban qui a été présent
tout au long de cette thèse. Merci pour ton soutient sans faille, d’avoir écouté chaque soirs
mes histoires de souris, et m’avoir fait rire en donnant un sens nouveau à Huntington, au
striatum et à l’hypothalamus.

INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................... 7
DE LA CHOREE DE SAINT VITUS A LA CHOREE DE HUNTINGTON .............................................................. 8
Une origine génétique ......................................................................................................... 9
La huntingtine ................................................................................................................... 10
TABLEAU CLINIQUE ..................................................................................................................... 11
Les symptômes moteurs ................................................................................................... 11
Les symptômes cognitifs ................................................................................................... 13
Les symptômes psychiatriques .......................................................................................... 13
Les symptômes périphériques ........................................................................................... 14
Les troubles du sommeil .................................................................................................... 15
Troubles du rythme circadien ....................................................................................... 16
Pathologies du sommeil et MH ..................................................................................... 17
Perturbations de l’électroencéphalogramme (EEG) ..................................................... 18
Conséquences des troubles du sommeil ....................................................................... 18
STRIATUM ET GANGLIONS DE LA BASE ............................................................................................. 19
Organisation et fonction des ganglions de la base ........................................................... 19
Le striatum ........................................................................................................................ 22
NEUROPATHOLOGIE DE LA MH ..................................................................................................... 24
Agrégats ............................................................................................................................ 25
Gliose ................................................................................................................................. 25
La striatum et la MH ......................................................................................................... 26
La gradation de la MH ................................................................................................... 28
Les autres structures de ganglions de la base et la MH.................................................... 28
Cortex cérébral .................................................................................................................. 29
Thalamus ........................................................................................................................... 30
Hypothalamus ................................................................................................................... 30
Le noyau suprachiasmatique, infundibulaire, paraventriculaire et tuberomamillaire . 30
Le noyau latéral ............................................................................................................. 31
Hippocampe ...................................................................................................................... 32
CONTROLE DE LA VEILLE ET DU SOMMEIL ......................................................................................... 33
Les différents états de vigilance ........................................................................................ 33
Neurophysiologie du sommeil et de la veille ..................................................................... 34
Système de veille ........................................................................................................... 34
Neurotransmetteurs impliqués dans la veille ............................................................... 36
Acétylcholine ............................................................................................................. 36
Sérotonine ................................................................................................................. 36
Noradrénaline ............................................................................................................ 36
Histamine ................................................................................................................... 37
Orexine ...................................................................................................................... 37
Neuropeptide S .......................................................................................................... 38
Dopamine .................................................................................................................. 38
GABA .......................................................................................................................... 38
Glutamate .................................................................................................................. 39
Le sommeil lent ............................................................................................................. 40
Le modèle flip-flop ..................................................................................................... 41
Sommeil paradoxal ........................................................................................................ 43
MODELES ANIMAUX DE LA MH ..................................................................................................... 46
Les modèles murins ........................................................................................................... 46
Les lignées R6 .................................................................................................................... 48
Symptômes moteurs ..................................................................................................... 49
Symptômes cognitifs ..................................................................................................... 50
Symptômes comportementaux ..................................................................................... 51
Autres symptômes ........................................................................................................ 51
Troubles du rythme circadien ....................................................................................... 52
Neuropathologie ........................................................................................................... 52
Anatomique ............................................................................................................... 52
Electrophysiologique ................................................................................................. 53
Vulnérabilité sélective des MSNs ........................................................................... 55
Vulnérabilité sélective des neurones de la voie indirecte ..................................... 56
Plasticité synaptique .............................................................................................. 57
Au sein du microcircuit striatal .............................................................................. 59
Les modifications d’activités électrophysiologiques in vivo .................................. 60
OBJECTIFS DE LA THESE................................................................................................................ 62

ETUDE 1 MODIFICATIONS DE L’ACTIVITE STRIATALE ET DES CONNECTIVITES
FONCTIONNELLE CHEZ LES SOURIS R6/1 .......................................................................... 6(cid:1007)
INTRODUCTION .......................................................................................................................... 65
RESUME DES RESULTATS .............................................................................................................. 66

ETUDE 2 EFFET DE LA MODULATION DES NEURONES DES VOIES DIRECTE ET INDIRECTE SUR
LE SOMMEIL ................................................................................................................... 97
INTRODUCTION .......................................................................................................................... 98
RESUME DES RESULTATS .............................................................................................................. 99
FIGURES EN LIEN AVEC NOS RESULTATS ......................................................................................... 100

ETUDE 3 DEREGULATION DU SYSTEME OREXINERGIQUE CHEZ LES SOURIS R6/1 ............. 117
INTRODUCTION ........................................................................................................................ 118
MATERIELS ET METHODES .......................................................................................................... 120
Animaux .......................................................................................................................... 120
Chirurgie .......................................................................................................................... 120
Enregistrements EEG expérience 1.................................................................................. 121
Enregistrements EEG expériences 2 et 3 ......................................................................... 121
Analyse des enregistrements .......................................................................................... 121
Pharmacologie ................................................................................................................ 122
Tests comportementaux ................................................................................................. 122
Open field .................................................................................................................... 123
Labyrinthe en Y ............................................................................................................ 123
Test de la grille ............................................................................................................ 123
Clasping ....................................................................................................................... 124
Rotarod ........................................................................................................................ 124
Nids .............................................................................................................................. 124
Interaction sociale directe ........................................................................................... 124
Statistiques ...................................................................................................................... 125
PROTOCOLES EXPERIMENTAUX .................................................................................................... 126
Expériences 1 et 2 Enregistrements EEG suite à l’administration d’un sédatif .............. 126
Expériences 3 et 4 Etude longitudinale de l’administration aigue de suvorexant sur l’EEG
durant 24h et sur le comportement ................................................................................ 126
Expérience 5 Etude longitudinale de l’administration de suvorexant sur le comportement
......................................................................................................................................... 126
RESULTATS ............................................................................................................................. 128
Expérience 1 Le suvorexant diminue l’intensité du rythme β et augmente la durée de
sommeil paradoxal .......................................................................................................... 128
Expérience 2 La dose minimale efficace est 30mg/kg ................................................... 131
Expérience 3 Le suvorexant diminue l’amplitude du rythme β chez les souris R6/1 et
modifie le rythme circadien ............................................................................................. 132
Expérience 4 Une administration aigue de suvorexant ne restaure pas les troubles
comportementaux observés chez les souris R6/1 ........................................................... 138
Expérience 5 Le traitement chronique avec le suvorexant débuté à un âge
présymptomatique n’a pas d’effet sur les performances comportementales des souris
R6/1 ................................................................................................................................. 140
DISCUSSION ET CONCLUSION ...................................................................................................... 144

DISCUSSION GENERALE .................................................................................................. 149
Au stade présymptomatique - hyperactivité fonctionnelle de la voie cortico-striatale .. 151
Au stade symptomatique - dysfonctionnement du système orexinergique ................... 153

ANNEXE ......................................................................................................................... 158

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................... 167