physiopathologie, toxicité cérébrale et approche thérapeutique … · cagnon & braissant...

Physiopathologie,toxicité cérébrale et

approche thérapeutiquedevant une hyperammoniémie

Olivier Braissant Service de Biomédecine Centre Hospitalier Universitaire Vaudois Lausanne, Suisse

Cagnon & Braissant 2007

Ammonium (NH4+): un paramètre d’urgence

Hyperammoniémie : Excès d’ammonium dans le sang :

=> toxique pour le système nerveux central (développement en particulier).

- NH4+ : généré essentiellement dans l’intestin (bactéries uréase +) :

=> Veine porte => Foie => Hépatocytes

- NH4+ tissulaire : production par le métabolisme des acides aminés.

(glutamate deshydrogénase, déaminases, glutaminases, y compris γ-GT) => Transformation en glutamine => Foie => Hépatocytes => Dé-amination => NH4

+

=> Détoxification par le cycle de l’urée

=> Urée, non-toxique => Elimination / urine.

Olivier Braissant, SFEIM, 16 juin 2015

Cycle de l’urée : 6 gènes

Arg ASA Asp Carb-P Cit Fum Orn

Arginine Argininosuccinicate Aspartate Carbamoyl-Phosphate Citrulline Fumarate Ornithine

Cagnon & Braissant, 2007 ; Braissant 2010 ; Braissant 2015

Maladies génétiques du cycle de l’urée : ( UCD : urea cycle diseases )

=> 6 gènes : prévalence 1:8000 ?


Ornithine Transcarbamylase Carbamyl Phosphate Synthetase I Argininosuccinate Synthetase

OTC CPS-1 ASS

Argininosuccinate Lyase Arginase 1 N-Acetylglutamate Synthase

ASL A-1 NAGS


Cagnon & Braissant 2007 Braissant 2010 ; 2015

⇒ Hyperammoniémies : maladies du cycle de l’urée et autres EIM, encéphalopathies hépatiques (HE; causes multiples)



- A pH 7.4, ammoniac (NH3) essentiellement sous forme d’ammonium (NH4

+ ; pKa à 37°C: 9.05 ; < 3% sous NH3)

- NH3 : traverse les membranes cellulaires par diffusion - NH4

+ : traverse les membranes cellulaires par : - Canaux potassiques - Na+/K+-ATPases - Co-transporteurs Na+-K+-2Cl- - Aquaporines - Glycoprotéines Rhésus A, B, C

⇒ En excès dans le sang, NH4+ pénètre très

facilement dans le cerveau (BHE) !

⇒ Toxicité cérébrale de NH4+ !



Nouveau-né ou enfant se présentant avec :

- Somnolence - Convulsions - Coma

⇒ Considérer le diagnostique d’une hyperammoniémie :

⇒ Transfert en unité spécialisée ⇒ Glucose intraveineux ⇒ Analyses sur plasma et urine ⇒ Arrêt de toute diète protéique

⇒ Traitement de l’hyperammoniémie ⇒ Préparation à l’hémodialyse

- Perte d’appétit - Vomissements - Irritabilité

NH4+ : normal hyper-NH4

+ irréversible

SNC

sang 50 - 150 µM >150 µM >300 µM (début) (nouveau-né) >500 µM (pic)

sang <50 µM >60 µM (adulte)

SNC 40 - 50 µM => >500 µM => 5 mM ! LCR extracell.


⇒ Symptômes réversibles et irréversibles sur le SNC !


Bachmann 2003 ; Butterworth 1998


Valeurs usuelles plasma NH4+ 1-5 j: 10 -150 µM

( CHUV / Lausanne ) 6-31 j: 10 - 80 µM 1-12 mois: 10 - 50 µM adultes: 10 - 50 µM

Adapté de: Kölker et al 2015


Maladies du cycle de l’urée

Age aux 1ers symptômes - 2/3 < 7 jours.

Age au diagnostique

Taux de survie (patients non-traités) - 85% mortalité < 10 ans, - 60% mortalité < 10 ans, sans les présentations néonatales (< 28 jours).

Bachmann 2003 ; Kölker et al 2015

Maladies du cycle de l’urée


Médiane : [j] 4 3 3 - 315 (?) 690

Médiane : [j] 7 194 7 15 39 390 1094

Traitements d’une hyperammoniémie

1 : Diminuer la production de NH4+ (en particulier dans l’intestin),

2 : Eliminer le NH4+ métabolique pharmacologiquement.

Matoori & Leroux 2015



1 : Diminuer la production de NH4+ (en particulier dans l’intestin).



- Di-saccharides non-absorbables (lactulose, lactitol) - Polyéthylène glycol ⇒ Non-absorption de l’ammonium

- Probiotiques (Lactobacillus sp) et antibiotiques (rifaximin) ⇒ Remplacer ou éliminer les bactéries uréase +

- Charbon actif (absorption du NH4+)

- Inhibiteurs de glutaminase (entérocytes)

- Restriction en protéines - Baisse du NH4

+ métabolique par : Sodium benzoate Sodium phénylacétate / phénylbutyrate Glycérol phénylbutyrate

- Supplément en arginine (a.a. essentiel si synthèse endogène bloquée). - Hémodialyse ou hémofiltration


2 : Eliminer le NH4+ métabolique pharmacologiquement.



Traitement par le benzoate : - Survie meilleures les 3 premières années (benzoate + Arg/Cit), mais peu de différence >3 ans

- Survie à long terme des patients traités au benzoate : Augmentation de la proportion des retards mentaux Bachmann 2003

Traitements d’une maladie du cycle de l’urée


⇒ Dégats irréversibles au SNC malgré le traitement ? ⇒ Protéger le SNC des dégats dûs à NH4

+, pendant l’exposition à NH4

+ ?

Hyperammoniémie :

⇒ Principaux effets toxique de l’accumulation de NH4+ :

SNC !

⇒ Effets réversibles et irréversibles sur le SNC.

⇒ Sévérité dépendante de - âge au début de l’exposition, - durée de l’exposition à NH4

+, - niveaux de l’exposition à NH4

+.

NH4+

NH4+ !!

Effets réversibles sur le SNC en développement et mature ( pour autant qu’un œdème terminal n’est pas atteint) :

⇒ Activation de la glycolyse / inhibition du cycle de Krebs, ⇒ Perturbation de systèmes de neurotransmission (Glu, Chol, Ser, GABA), ⇒ Inhibition du recaptage de glutamate par les astrocytes, ⇒ Gonflement astrocytaire => œdème cérébral cytotoxique.


Effects irréversible de l’exposition à NH4+ sur le SNC en

développement :

⇒ Défauts cognitifs ⇒ Retard mentaux ⇒ Convulsions ⇒ Coma ⇒ Mort

NH4+ : normal hyper-NH4

+ irreversible effects on CNS

plasma (nouveau-né) 50 - 150 µM > 150 µM > 300 µM (presentation) > 500 µM (pic) plasma (adulte) < 50 µM > 60 µM

cerveau 40 - 50 µM => >500 µM => 5 mM ! CSF liq. extracell. (exp. in vivo) Bachmann 2003 ; Butterworth 1998

NH4+

NH4+ !!


⇒ Cortex / gangl. basaux: hypodensités cell. ⇒ Atrophie corticale ⇒ Atrophies de la matière blanche ⇒ Hypomyélinisation ⇒ Dilatations ventriculaires …

⇒ Mort cellulaire massive (neurones) ⇒ Défauts de croissance axonale / dendritique ⇒ Défauts de migration neuronale ⇒ Lésions de l’unité oligodendro-axonale ⇒ Gliose (astrocytes Alzheimer type II)


Effects irréversible de l’exposition à NH4+ sur le SNC en

développement :

Effets et sévérité dépendants de : ⇒ Age (cerveau en développement ou mature ?)

⇒ Exposition aigüe ou chronique à NH4+ ?

⇒ Niveaux de l’exposition à NH4+ ?

Rose & Bosoi 2009

Toxicité de l’excès d’ammonium sur le cerveau :

⇒ Effets NH4+-specifiques

(primaires or secondaires)

⇒ Effets EIM-spécifique (! UCD: ASS et ASL exprimées dans le cerveau (! NO !) Déficience en arginase I différente des autres UCD !)


Pathogenèse de la toxicité de l’ammonium pour le SNC

⇒ Patients : - Expérience clinique - Imagerie cérébrale ( IRM ) & SRM - Autopsies ( patients EIM) - Encéphalopathies hépatiques

⇒ Modèles expérimentaux in vivo : - souris spf / spfash ( déf. OTC ) - souris KO ( ASL, ASS, A-I, A-II, A-I + A-II ) - injection de NH4

+ / diète, uréase (rats) - shunt portocave, ligature voies biliaires - IRM et SRM sur rongeurs, etc…

⇒ Modèles expérimentaux in vitro ( cellules exposées à NH4+ ) :

- cultures primaires monotypiques ( neurones, astrocytes ) - cultures organotypiques => Tranches de tissu cérébral (multitypiques) => Agrégats 3D de cellules nerveuses


1: Acides aminés 2: Neurotransmission 3: Energie cérébrale 4: Oxyde nitrique ( NO ) 5: Croissance axonale et dendritique 6: Voies de transduction de signaux

Cagnon & Braissant 2007 Braissant 2010, 2015


Principaux mécanismes pathogènes de l’ammonium cérébral :

Glutamine :

⇒ Hyperammoniémie => NH4+ dans le SNC, rapidement converti en glutamine

(Gln) par la glutamine synthetase (GS) dans les astrocytes. (élimination à court terme de l’excès d’ammonium dans le SNC; effet très limité quantitativement…)

=> Augmentation de Gln (SNC) : - Déficience en OTC (SRM) - Souris spf - Cultures 3D de cellules nerveuses exposées à NH4

+ - Rats, infusion de NH4

+ ou ligature des voies biliaires

Inoue et al 1987 Connelly et al 1993 Bachmann et al 2004 Cudalbu et al 2011 Braissant et al 2013

⇒ Gonflement astrocytaire : => Gln osmotiquement active => Œdème cytotoxique => Relarguage de Glu dans l’espace intercellulaire ⇒ Activité GS => Consommation importante d’ATP ( !! Énergie !! )

1: NH4+ : Effets sur les acides aminés

GlnNH4+

Glu ATP ADP

GS


⇒ Conversion de NH4+ en Gln par GS

⇒ Augmentation de la Gln cérébrale sous exposition à NH4+

⇒ Perturbations du métabolisme astrocytaire (pyruvate carboxylase, cycle de Krebs) Cudalbu et al 2011 ; Braissant et al 2013

Spectres SRM du SNC in vivo (1H, 13C, 15N) chez les rats hyperammoniémiques

1H-SRM in vivo : rats sous infusion de NH4Cl, ou après ligature des voies biliaires.

15N-SRM in vivo

1H-SRM in vivo

13C-SRM in vivo


Glutamate :

⇒ Exposition des cellules cérébrales à NH4+ :

=> Conversion de NH4+ en Gln (GS, astrocytes),

=> Gonflement astrocytaire => Relarguage de Glu dans l’espace intercellulaire => Mort des neurones glutamatergiques : => Diminution du pool de Glu intracellulaire

=> Diminution du Glu cérébral : - Souris spf mice - Cultures 3D de cellules nerveuse exposées à NH4

+ Ratnakumari et al 1994 Bachmann et al 2004

=> Détoxication (faible, < GS) du NH4+ par

conversion de l’α-cétoglutarate au Glu (glutamate deshydrogénase) : => Manque potentiel d’α-cétoglutarate pour le

GlnNH4+

Glu ATP ADP

GS

GluNH4+

α-KG

GLDH

TCA cycle


http://www.argosyvirtualhumanbody.com

⇒ Foie

⇒ intestin ⇒ Rein ⇒ Muscle ⇒ Cerveau

⇒ etc…

Arginine et UCD (sauf déficience en Arginase I) :

⇒ Manque d’arginine, a.a. essentiel pour le fœtus et le nouveau-né, semi-essentiel chez l’adulte.


⇒ Mais : cellules cérébrale sous Arg normale et exposées à NH4+ :

=> augmentent leur import d’Arg !

Agrégats 3D de cellules SNC de rat sous NH4Cl

- 5 mM NH4Cl

0

5

10

Arg

[nm

ol /

mg

prot

ein]

Bachmann et al 2004

Synaptosomes cérébelleux de rat sous Na-acétate

Raghavendra Rao et al 2002

Impo

rt d

’Arg

⇒ Manque d’arginine dans les maladies du cycle de l’urée :

⇒ Patients UCD (sauf Arginase I) : Arg abaissée dans le plasma ⇒ Souris spf (déficience en OTC): Arg abaissée dans le SNC

Case Onset- age

Arg [nmol/L]

U-NOx [µmol/µmol CRT]

P-NOx [µmol/L]

1 2Y, 6M 20 0.03 62 1Y, 6M 19 0.05 63 2Y, 3M 27 0.04 44 2Y, 6M 26 0.06 75 3Y, 1M 22 0.05 5Normal ranges 54-130 0.09-0.44 10-41

Arg and NOx in plasma and urine of OTC patients

Adapted from Nagasaka et al 2004From: Ratnakumari et al 1996


Neurotransmission glutamatergique :

⇒ Excès de Glu extracellulaire sous NH4+ => Excitotoxicité !

(excès Glu par diminution du captage astrocytaire)

=> Récepteurs NMDA :

- Métabolisme du NO - Na+/K+-ATPase - Diminution d’ATP - Dysfonctions mitochondriales - Radicaux libres / stress oxidatif

=> Mort neuronale

(effets protecteurs d’antagonistes aux NMDA)

=> altérations de la neuromodulation par les récepteurs AMPA et mGluR

2: Effets de NH4+ sur la neurotransmission

Rodrigo et al 2009


Excès de Glu extracellulaire sous NH4+ :

⇒ Dépolarisation excessive des neurones glutamatergiques

⇒ Gonflement astrocytaire

⇒ Relarguage de Glu / astrocytes ( fonction de pH / Ca++ )

⇒ Inhibition de la reprise de Glu par les astrocytes (GLAST)

Rose 2006, J Neurochem

Excitotoxicité glutamatergique : ⇒ Altération aussi d’autres voies de neurotransmission (GABA, récepteurs aux benzodiazépines,…) Cauli et al 2009


⇒ Neurotransmission cholinergique :

⇒ Souris Spf : => Diminution progressive de l’activité ChAT => Perte de neurones corticaux cholinergiques

Ratnakumari et al 1995

⇒ Cultures 3D de cellules nerveuses sous NH4+ :

=> Perte de neurones cholinergiques Braissant et al 2002

Systèmes cholinergiques : Essentiels pour la mémoire et les fonctions cognitives

⇒ Altération de la neurotransmission cholinergique : => Implication dans les dysfunctions cognitives observées dans les maladies du cycle de l’urée ?

⇒ Effets protecteurs de l’acétyl-L-carnitine (souris spf) ⇒ Effets protecteurs de la créatine (cultures 3D de cellules nerveuses)


Kosenko et al 1998 Rose & Felipo 2005 Rodrigo & Felipo 2006 Rodrigo et al 2009

3: Effets de NH4+ sur l’oxyde nitrique (NO)

Neurones : exposition aigüe à NH4+ :

⇒ Activation des récepteurs postsynaptiques NMDA ⇒ Activation de nNOS Ca++-dépendante ⇒ Augmentation de la production de NO !

⇒ Augmentation du cGMP ( activation de la guanylate cyclase ) : => Effets sur la signalisation intercellulaire => Facultés d’apprentissage, LTP (mémoire),…

⇒ Altération de la respiration mitochondriale ⇒ Manque d’ATP ⇒ Radicaux libres : => Stress oxydatif => Mort cellulaire

⇒ Inhibition de GS dans les astrocytes avoisinants : => Frein de la détoxication de NH4

+ par GS dans les astrocytes

nNOS, rats avec shunt portocave Raghavendra Rao et al 2002


Astrocytes : exposition aigüe à NH4+ :

⇒ Induction de iNOS ( Ca++-indépendante ) ⇒ Augmentation très importante de la production de NO !

=> Radicaux libres : => Stress oxydatif => Mort des neurones avoisinants

=> Inhibition de GS : => Frein de la détoxication de NH4

+ par GS dans les astrocytes

Effets de NH4+ sur l’oxyde nitrique (NO)

Moncada & Bolanos 2006

Exposition chronique de cellules nerveuses à NH4+ :

⇒ Diminution adaptative de la neurotransmission NMDA : Diminution de la voie de signalisation Glu-NO-cGMP Llansola et al 2007

Exposition aigüe de cellules nerveuses à NH4+ sous Arg normale:

⇒ Augmentation de l’import d’Arg, induction astrocytaire de ASS et ASL : => Stimulation du cycle citrulline-NO

Braissant et al 1999 Raghavendra Rao et al 2002 Bachmann et al 2004


Schliess et al 2002

UCDs: Effets sur le NO

⇒ Manque d’arginine sous UCDs (sauf déficience en Arginase I) :

=> Souris Spf (OTC-déf.): diminution de l’activité NOS et de la synthèse de NO dans le SNC => Patients OTC : diminution des métabolites du NO ( plasma et urine ) => Diminution de la synthèse de NO !

Ratnakumari et al 1996

NOS activity in CNS of spf mice

Case Onset- age

Arg [nmol/L]

U-NOx [µmol/µmol CRT]

P-NOx [µmol/L]

1 2Y, 6M 20 0.03 62 1Y, 6M 19 0.05 63 2Y, 3M 27 0.04 44 2Y, 6M 26 0.06 75 3Y, 1M 22 0.05 5Normal ranges 54-130 0.09-0.44 10-41

Arg and NOx in plasma and urine of OTC patients

Adapted from Nagasaka et al 2004

⇒ Déficience en Arginase I => Arg plasmatique élevée :

=> Perturbations possibles (sur-stimulation ?) de la voie de synthèse du NO

Scaglia et al 2004


Effets de NH4+ sur l’oxyde nitrique (NO)

⇒ Effets très différents sur le NO, dépendants de :

=> Exposition aigüe ou chronique à NH4+

=> Type de cellule nerveuse => Taux d’Arg normal (HE, Arginase I) ou diminué (UCDs sauf Arginase I)

⇒ Effets protecteurs d’antagonistes aux NMDA et d’inhibiteurs de NOS sur les effets délétères du NO



⇒ Souris Spf : - Diminution de l’ATP cérébral - Diminution de l’expression et de l’activité de la cytochrome C oxidase Ratnakumari et al 1992 ; Rao et al 1997

⇒ Exposition de cellules - Inhibition du cycle de Krebs (α−KGDH) nerveuses à NH4

+ : - Diminution de l’α−KG par GLDH (=> Glu) - Consommation élevée d’ATP par GS (astrocytes) Lai & Cooper 1986

⇒ Exposition d’astrocytes à - Ouverture de la Mitochondrial Permeability Transition (MPT) : NH4

+ : => défauts dans la phosphorylation oxydative (mais pas les neurones) => arrêt de la synthèse d’ATP => ROS et mort cellulaire Bai et al 2001

⇒ Diminution de l’ATP cérébral sous UCDs / NH4+ peut-être due à :

- Altération des enzymes de la chaîne de transport des électrons - Ralentissement du cycle de Krebs - Ouverture MPT (astrocytes)

4: Effets de NH4+ sur l’énergie cérébrale


NH4+ => déficience secondaire en créatine dans les cellules SNC en

développement

⇒ Créatine SNC intracellulaire diminuée dans :

- Culture 3D organotypiques de cellules SNC exposées à NH4

+ - Souris Spf (déf. en OTC) Ratnakumari et al 1996 Braissant et al 2002 Cagnon & Braissant 2007 Braissant et al 2008

⇒ Créatine : Synthèse depuis Arg, essentielle pour le développement du SNC (ATP, cônes de croissance,…)


⇒ Exposition du tissu cérébral à NH4+ :

=> Déficit énergétique dans tous les types cellulaires (neurones, glie) => Mort astrocytaire par ouverture des MPT

⇒ Effets neuroprotecteurs de la créatine et de l’acétyl-L-carnitine évitant le déficit énergétique cérébral sous exposition à NH4

+

Effets de NH4+ sur l’énergie cérébrale



5: NH4+ affecte la croissance axonale et dendritique

Maladies du cycle de l’urée :

Effets irreversible de l’exposition à NH4+ du SNC en développement :

⇒ Cortex / ganglions basaux: hypodensités cellulaires ⇒ Atrophie corticale ⇒ Atrophies de la matière blanche ⇒ Dilatations ventriculaires ⇒ Lésions de l’unité oligodendro-axonale

⇒ Défauts de l’élongation axonale / dendritique ?

⇒ Souris Spf, pyramides de la couche V, cortex frontoparietal :

=> Diminution de la complexité de l’arbre dendritique => Diminution de la densité des épines synaptiques

Hopkins et al 1998

⇒ Rats nourris au NH4

+-acétate : => Diminution de la phosphorylation de la protéine dendritique MAP2 => Augmentation de la liaison de MAP2 à la tubuline

Felipo et al 1993 Felipo et al 1993


Cultures 3D développementales DIV 13 NH4

+ : DIV 5-13.

⇒ La croissance axonale est affectée dans des cultures 3D organotypiques de cellules cérébrales de rat exposée à NH4

+ (NH4Cl 5 mM), avant la synaptogenèse.

p-NF-160

NH4Cl 5 mM - +

0

500

1000

1500

2000

Volu

me

AU

NH4Cl 5 mM

Contrôle

NH4Cl 5 mMContrôle

Volu

me

AU

NH4Cl 5 mM - + p-NF-160

0

200

400 Cultures 3D matures 3D, DIV 28, après synaptogenèse NH4

+ : DIV 20-28.

⇒ les axones ne sont pas affectés par NH4

+ après la synaptogenèse

Braissant et al 2002Olivier Braissant, SFEIM, 16 juin 2015

NH4Cl [5 mM] - + + Créatine [1 mM] - - +

NH4Cl [5 mM] - + + Créatine [1 mM] - - +

Neurones + Glie

Neurones

Volu

me

AU

p-NF-1600

200

400

p-NF-M

p-NF-M

⇒ Créatine essentielle pour la croissance axonale (cônes de croissance) ⇒ Déficience secondaire en créatine dans les cultures cérébrales 3D exposées à NH4

+

⇒ La créatine peut-elle protéger la croissance axonale sous exposition à NH4+ ?

=> Oui ! (glie-dépendent) Braissant et al 2002 ; Braissant et al 2008


⇒ NH4+ génère une déficience secondaire en créatine dans les cellules

nerveuses

⇒ NH4+ induit le transporteur de créatine, SLC6A8, dans les astrocytes :

Braissant et al 2008

⇒ Ceci pourrait faciliter l’entrée de créatine dans le SNC hyperammoniémique !!!⇒ Travail en cours pour démontrer la protection cérébrale par la créatine sous NH4

+ pendant le développement in vivo

⇒ ? Traitement des nouveaux-nés et enfants hyperammoniémiques avec la creatine, pour protéger leur cerveau en développement ?

⇒ La créatine protège la croissance axonale sous NH4+,

uniquement en présence de cellules gliales Braissant et al 2002

SLC6A8 in astrocytes (GFAP)

Axons (NF-M)

- NH4+ NH4+ + creatine


6: Apoptose cérébrale induite par NH4+, à travers les voies cdk5 et

caspase 3⇒ NH4+ induit une mort apoptotique dans les cultures 3D organotypiques de

cellules nerveuses en développement, particulièrement les neurones et les oligodendrocytes ⇒ Caspase 3 activée dans les neurones, mais pas les astrocytes



cdk5: => Différenciation neuronale (croissance axonale), co-activator p35 => Mort neuronale (apoptose), p35 clivé en p25

=> NH4+ induit le clivage de p35 en p25 Cagnon & Braissant 2008

⇒ cdk5, une cible prometteuse pour prévenir la mort neuronale induite par NH4

+

( necessité d’inhiber spécifiquement cdk5/p25, mais pas cdk5/p35 ).

⇒ La roscovitine, inhibiteur de cdk5 sur p35 et p25, inhibits l’activation de caspase 3 par l’ammonium et protège les neurones de la mort cellulaire


6: Altération des voies MAPK sous NH4+,

et protection des oligodendrocytes par le CNTF

⇒ CNTF synthétisé par les astrocytes dans les cultures 3D de cellules nerveuses

⇒ La synthèse de CNTF augmente progressivement au cours du développement

⇒ La synthèse de CNTF est augmentée par l’exposition à NH4+



⇒ NH4+ active p38 dans les astrocytes

⇒ NH4+ active SAPK / JNK dans les oligodendrocytes

p38SAPK / JNK

SP600125 : inhibiteur SAPK/JNK SB203580 : inhibiteur p38

Inhibiteurs de p38 et SAPK/JNK sous NH4+ :

⇒ p38 et SAPK/JNK médient l’augmentation de CNTF induite par NH4

+

p38 : seule MAPK activée dans les astrocytes / NH4

+ CNTF : produit par les astrocytes : ⇒ L’induction de CNTF par NH4

+ est médiée par l’activation de p38 dans les astrocytes



⇒ CNTF, exogène ( 150 ng/ml ), protège les oligodendrocytes, mais pas les neurones, de la toxicité induite par NH4

+

(cultures 3D organotypic de cellules nerveuses)

⇒ Astrocytes exposés à NH4+ : augmentation de la synthèse de CNTF

⇒ Le CNTF exerce différents effets neuroprotecteurs ⇒ L’augmentation du CNTF cérébral induite par NH4

+ ne semble pas suffisante pour prévenir la neurotoxicité de NH4

+

=> ? Du CNTF exogène peut-il protéger les cellules nerveuses exposées à NH4

+ ?



⇒ Acides aminés (Gln, Glu, Arg). ⇒ Neurotransmission (Glu, Chol, 5-HT). ⇒ Energie cérébrale (ATP, créatine). ⇒ Synthèse de NO. ⇒ C r o i s s a n c e s a x o n a l e e t dendritique. ⇒ Voies de transduction de signaux.

Conclusion (1)



⇒ Œdème cérébral cytotoxique. ⇒ Mort cellulaire. ⇒ Altération de l’élongation des fibres nerveuses. ⇒ Défauts de migration cellulaire. ⇒ Hypomyélination.

⇒ Atrophie du tissu cérébral. ⇒ Elargissement ventriculaire. ⇒ Hypodensité des matières grises et blanches. ⇒ Demyélination.

Conclusion (2)



Conclusion (3)

Ammonium (NH4+) : un paramètre d’urgence dans

les maladies du cycle de l’urée…… pouvant gravement affecter le développement et le fonctionnement cérébral.


⇒ Stratégies de baisse de NH4+ :

1 : Diminuer la production de NH4+

2 : Elimination pharmacologique du NH4

+ métabolique

⇒ Stratégies de neuroprotection malgré l’exposition du cerveau à NH4

+

Neuroprotection face à la toxicité de l’ammonium :

⇒ Antagonistes de récepteurs NMDA. ⇒ Inhibiteurs de NOS. ⇒ Créatine. ⇒ Acétyl-L-carnitine. ⇒ Inhibition de cdk5/p25. ⇒ CNTF.

Conclusion (4)


Laurène Cagnon Marc Loup Hugues Henry Olivier BraissantService de Biomédecine, CHUV, Lausanne Cristina CuldalbuCentre d’Imagerie Biomédicale, EPFL, Lausanne Valérie McLinService de Pédiatrie, HUG, GenèveFlorianne Monnet-TschudiDépartement de Physiologie, UNIL, Lausanne

physiopathologie, toxicité cérébrale et approche thérapeutique … · cagnon & braissant...

Documents