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CNRS FRE 2469, LYON
Hypocrétines/orexines et Narcolepsie
CNRS UMR5167, Université de LYONInstitut Fédératif des Neurosciences Lyonnaises
Christelle Peyron
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les états de vigilance
Sommeil lentSommeil paradoxal
Éveil exploratoire
Éveil calmeDensity
Density
R2R2R1R1
D’après D. Gervasoni, CNRS UMR5167
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
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Systèmes neuronaux impliqués dans l’éveil
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
LL’’induction et le maintien du sommeil lent est dinduction et le maintien du sommeil lent est dûû ààll’’inhibition des systinhibition des systèèmes dmes d’é’éveil par les neuronesveil par les neurones
GABAergiquesGABAergiques du VLPOdu VLPO
Eveil Sommeil
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
HypothHypothèèse actuelle: lse actuelle: l’’alternance entre lalternance entre l’é’éveil et leveil et lesommeil est duesommeil est due àà une interaction inhibitriceune interaction inhibitrice
rrééciproque entre les systciproque entre les systèèmes dmes d’é’éveil et le VLPOveil et le VLPO
D’après Saper, 2006
éveil
sommeil
Le modèle derégulation « flip-
flop »
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
voies glycinergiquesvoies GABAergiques ou monoaminergiques
Voies nerveuses responsables du SP
Mc
Motoneuronesspinauxvoies glutamatergiques ou cholinergiques
DpMe
LC
NRD
PAG
DPGiHCRtSLD
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Une pathologie: La Narcolepsie
Prévalence de 1/2000
Accès de sommeil irrépressibles
Accès de cataplexie
Hallucinations hypnagogiques
Paralysies du sommeil
D’après H Bastuji
Anomalies :Anomalies :-- MaintienMaintien dede ll’é’éveilveil-- TransitionsTransitions entreentre éétatstatsde vigilancede vigilance
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Diagnostique
American Academy of Sleep Medicine - ICSD-2 (2005)
Clinique en premier lieu: examen - interrogatoire(échelle d’Epworth)
Enregistrement de sommeil (au moins 2 SOREM)
Test iteratif des latences d’endormissement (TILE) (et/ou TME)(<8 min)
Groupage HLA (antigène Leucocytaire humain)
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hypothèse concensuelle
LaLa narcolepsie humainenarcolepsie humaine estest uneune maladiemaladie rare,rare,
SonSon ddééveloppementveloppement estest ddûû àà ll’’influenceinfluence dede nombreuxnombreux ggèènes (HLA DQB1*0602)nes (HLA DQB1*0602) dede facteurs environnementauxfacteurs environnementaux dd’’uneune interaction ginteraction gèènesnes--environnementenvironnement
LaLa narcolepsienarcolepsie estest une maladieune maladie autoimmuneautoimmune
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Modèles animaux
LesLes chiens narcoleptiqueschiens narcoleptiques ::cas familliauxcas familliaux (Lin et al, 1999)(Lin et al, 1999)
cas sporadiquescas sporadiques (Ripley et al, 2001)(Ripley et al, 2001)
LesLes sourissouris KnockKnock--outout preproprepro--hypocretinhypocretin ((ChemelliChemelli et al, 1999)et al, 1999)
hypocretin recepteurhypocretin recepteur 22double KOdouble KO recepteurrecepteur 1 et 21 et 2
LesLes souris transgsouris transgééniquesniques preprohypocretinpreprohypocretin--ataxin3ataxin3 (Hara et al,(Hara et al,
2001)2001)
Dysfonctionnement du systDysfonctionnement du systèèmeme àà hypocrhypocréétinetine//orexineorexine=>=>
phphéénotype de narcolepsienotype de narcolepsie
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Modèle animal canin:Maladie génétique autosomale récessive
avec pénétrance totale,Canarc-1
1- Recherche d’une association avec DLA => 0
2- Stratégie de clonage positionnel=> mutation du récepteur 2 Hypocrétine
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Modèle animal canin:Mutation du récepteur 2 hypocrétine
SINE => stopProtéine tronquée
G-to-A=> suppresion de l’exon 6
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les souris Knock-Out
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les souris/rat orexin-ataxin-3:Ablation génétique des neurones à Hcrt
Hara et al., 2001, NeuronBeuckmann et al., 2004, J Neurosci.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Mieda et al., 2004, PNAS
Effet de l’Hcrt-1 icv chez les souris narco
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Mieda et al., 2004, PNAS
Effet de l’Hcrt-1 icv chez les souris narco
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les hypocrétines / Orexines
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Identification du systIdentification du systèèmeme àà hypocrhypocréétinetine
Etude des gènes spécifiquement ou particulièrementexprimés dans l’hypothalamusde Lecea et al., 1998, PNAS
Hypocrétines = Orexines
Recherche de ligands pour des récepteurs orphelinsde type protéines GSakurai et al., 1998, Cell
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hybridation soustractive
ARNmhypothalamus
ARNm en excèsCervelet + hippocampe
ADNc
Hybridation
Elimine leshybrides
ADNc single strand
Clonage et séquençage
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Recherche de ligands pour les récepteursorphelins de type Protéine G
ClonesRécepteurs Prot G
Extraits protéiqueshypothalamiques
Identification desProtéines liées
Séquences
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les Hypocrétines (Orexines) et leurs récepteurs
Prépro-hypocrétine
Hypocrétine - 1(Orexine A)
Hypocrétine - 2(Orexine B)
Hypocrétine(orexine)Récepteur 1
Hypocrétine(orexine)Récepteur 2
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Distribution des neurones à Hcrt chez le rat
Nx PérifornicalNx Hypothalamique• Latéral• Dorsal• Dorsomédial
≈ 3 000 neurones
Peyron et al., 1998, J Neurosc.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Projections des neurones à Hcrt dans le SNC
Peyron et al. (1998) J. Neurosci.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Schéma d’après Baumann et Bassetti, 2005
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Effet in vitro des Hcrts surles neurones monoaminergiques
Hcrt-1 et Hcrt-2 sont excitateurs des neurones NA du LCHagan et al., 1999
Horvath et al., 1999
Hcrt-1 est excitateur des neurones 5-HT du NRDBrown et al., 2001; Liu et al., 2002
Hcrt-1 est excitateur des neurones Histamine du TM
Bayer et al., 2001; Ericksson et al., 2001
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Effet in vitro des Hcrts surles neurones cholinergiques
Excitateur des neurones Ach du LdTBurlet et al., 2002
Excitateur des neurones Ach du BF (pas des GABA)Eggermann et al., 2001
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hypocrétines et cycle veille-sommeil
Hcrt-1 (icv)
augmente l’éveil
diminue le SP
Hcrt-2 (icv)
pas d’effet
Hagan et al., 1999;
Bourgin et al., 2000
HrsHrs
Hcrt-1 25pmol
saline
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance
Lee et al., 2005, J Neurosci.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance
Mileykovskiy et al., 2005, Neuron
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance
Mileykovskiy et al., 2005, Neuron
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hypocrétines déclenchent l’éveilStimulation optique des neurones à hypocrétine
Adamantidis et al., 2007, Nature
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Stimulation optique induit une transition en éveil
Adamantidis et al., 2007, NatureDIU Sommeil et sa Pathologie 2008
L ’effet est bloqué par les antagonistesspécifiques des récepteurs
Adamantidis et al., 2007, NatureDIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Rythmes circadiens des Hcrt
Yoshida et al., 2001
Hcrt-1 (pg/ml)
EvSL (min/2hr)
SP
Tb (°C)
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Régulation homéostasique
Hcrt-1-LHA(pg/ml)
Hcrt-1-mTA(pg/ml)
E ( )SL ( )SP ( )
(min/2hrs)
SDYoshida et al., 2001©
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Convergence des mécanismesde régulation homéostatique et circadienne
sur la libération d’Hcrt-1Deboer et al., 2004, Neurosci.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les hypocrétines / Orexineset
La narcolepsie humaine
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Les Hcrt et la Narcolepsie humaine
Etude génétique de Hcrt, HcrtR-1 and HcrtR-2
15 polymorphismes : 74 sujets narcoleptiques + 118témoins
• 14 d’entre eux ne sont pas liés à la maladie
• 1 est une mutation du peptide signal de la préproHcrt= Un cas de narcolepsie-cataplexie avec une
apparition des symptômes très précoce
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hcrt sont absentes chez les patients narcoleptiquesmais pas MCH
Hcrt
MCH
Narcoleptiques témoins
Peyron et al., 2000, Nature Med.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Thannickal et al., 2000, Neuron
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Peyron et al., 2000, Nature Med.
Hcrt-1
Hcrt-1 et -2 sont absenteschez les patients narcoleptiques
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Spécificité du dosage d’Hcrt-1 dans le LCR
Ripley et al.,2001,
Neurology
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Mignot et al., 2002, Arch Rev.DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Pas de signe de lésion, d’inflammationchez les sujets narcoleptiques
Narcolepsie Narcolepsie Témoin
HLA-DR
• Pas de trace de lésion après immuno-marquage au crésyl violet, GFAP• Pas de signes d’inflammation après hybridation in situ de TNF-alpha
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hcrt+
Dynorphine
témoins
narcoleptiques
Crocker et al., 2005, NeurologyDIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Hcrt+
NARP
témoins
narcoleptiques
Crocker et al., 2005, Neurology.
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
La narcolepsie humaine est due à la dégénérescence
des neurones à Hcrt
La dégénérescence serait la conséquence d’une
attaque autoimmune
Hypothèse
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Recherche d’anticorps spécifiques
Anti- canaux calciques (de type N et Q)
Anti-Recepteur acetylcholine nictinique alpha-3
Anti-muscles striés
Anti-récepteurs cholinergiques
Anti-amphysin
Anti- GAD65
Anti-thyroglobulin Taux de cytokines est normal Activité des cellules T est inchangée Les lymphocytes CD4/CD8 sont normaux
Black et coll., 2004
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Black et coll., 2005
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
128 64 32 16 8 4 2
Facteur de dilution
Narcoleptic Control
Présence d’anticorps, dans le LCR, reconnaissantdes protéines hypothalamiques de rat
1. Adsorption des prot hypothal
3. Révélation enzymatique
2. Immuno avec LCR ou sérum denarcoleptiques et témoins
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Résultats non confirmés par d’autres équipes
•Par ELISA
•Par immunohistochimie
•Par immunoprecipitation
Pas d’auto-anticorps dirigés contre leshypocrétines
Black et al, 2005; Tanaka et al, 2006
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
22 éétudestudes franfranççaisesaises::((LecendreuxLecendreux et al., 2003;et al., 2003; DauvilliersDauvilliers et al., 2004)et al., 2004)
GarGarççon de 10on de 10 ansans
cataplexie depuiscataplexie depuis 22 moismois ((toustous lesles joursjours))
HLA+ etHLA+ et HcrtHcrt--11 indindéétectable danstectable dans le LCRle LCR
MRI normalMRI normal
PrisePrise dede poids importantepoids importante (10kg(10kg dans ldans l’’annannééee))
Pas de mutationsPas de mutations ggéénnéétiquestiques
IvIv IgGIgG perfusionperfusion àà 1mg/kg/jour pd 2jours1mg/kg/jour pd 2jours consconséécutifscutifs33 foisfois àà 44 semaines dsemaines d’’intervallesintervalles
Traitement par fortes doses d’IgG en iv
DIU Sommeil et sa Pathologie 2008
Traitement par fortes doses d’IgG en ivde 4 sujets narcoleptiques
DauvilliersDauvilliers et al, 2004, 2007et al, 2004, 2007DIU Sommeil et sa Pathologie 2008