Etude des voies de signalisations de la Na+K+-ATPase impliquées dans la mort neuronale médiée par autophagie après hypoxie-ischémie périnatale.

Ce projet vise donc à comprendre comment l’autophagie peut être dérégulée dans les neurones afin de pouvoir agir de manière ciblée sur cette activité

Pour cela, les travaux s’attacheront à :

•  Elucider comment la Na⁺K⁺-ATPase participe à la mort neuronale en se concentrant sur ses cascades de signalisation intracellulaires.
• Comprendre comment la Na⁺K⁺-ATPase est reliée à l’activation excessive et délétère de l'autophagie.

Le projet comportait 3 parties

• Définir la fenêtre thérapeutique de glycosides cardiaques et plus particulièrement de la neriifolin lors de son injection intrapéritonéale dans un modèle d’hypoxie ischémie périnatal du rat. Les résultats suggèrent qu’une dose de 110µg/kg injectés 30 minutes après la fin de l’hypoxie peut réduire le volume de la lésion cérébrale et que cette stratégie ciblant la Na⁺K⁺-ATPase pourrait être prometteuse. Une dose inférieure (55µg/kg) ou un allongement (3h) de la fenètre thérapeutique ne sont pas efficaces.
• Identifier les interactomes (interactions entre différentes molécules biochimiques) de la Na⁺K⁺-ATPase impliqués dans la régulation de l’autophagie neuronale dans des conditions d’hypoxie ischémie. La sous-unité α de la Na⁺K⁺-ATPase possède des sites de liaison pour les glycosides cardiaques. Les travaux ont étudié les interactions de la Na⁺K⁺-ATPase de la sous-unité α3 neuronale dont la régulation négative prévient l’autophagie et protège in vitro de la mort cellulaire. Les protéines qui interagissent avec cette sous-unité α3 et qui sont recrutées ou libérées après HI et ont un lien potentiel avec l’autophagie ont été identifiées (purification et spectrométrie de masse). Les 172 protéines sélectionnées dont l’interaction avec la sous-unité α3 est modulée par l’hypoxie ischémie et restaurée par la neriifolin seront évaluées dans des modèles in vitro.  
• Rôle de la Na⁺K⁺-ATPase dépendant de la voie de signalisation SRC dans la mort neuronale par hypoxie ischémie

L’interaction entre le SRC et Na⁺K⁺-ATPase α3 a été démontrée dans les deux modèles de mort cellulaire autophagique neuronale et dans le modèle in vivo d’hypoxie ischémie périnatale du rat. En outre, le traitement par la neriifline empêche à la fois l’interaction et la phosphorylation du SRC dépendant de la Na⁺K⁺-ATPase α3.

L’effet d’un peptide TAT- α3 qui mime et entre en compétition avec la Na⁺K⁺-ATPase α3 a été évalué dans des modèles in vitro et in vivo de lésions cérébrales. Les résultats préliminaires indiquent que le Tat- α 3 pourrait avoir un potentiel neuroprotecteur prometteur. Le mode d’action de ce peptide doit être exploré et une étude de neuroprotection (volume de la lésion cérébrale) devrait être menée pour évaluer l’effet du TAT- α3 en post traitement. Une fois le meilleur protocole d’injection établi, des études comportementales pour évaluer l’effet bénéfique du peptide sur la fonction motrice devraient être réalisées.

Ce travail a permis une analyse approfondie du rôle de la pompe à sodium dans les mécanismes de la mort neuronale après hypoxie ischémie et des mécanismes par lesquels les glycosides cardiaques pourraient jouer un rôle protecteur. Il a également identifié un peptide qui, en cas d’encéphalopathie de type hypoxie-ischémie (HIE), pourrait être combiné à l’hypothermie (seule stratégie thérapeutique utilisée communément en clinique à l’heure actuelle). Ces travaux fondamentaux doivent se poursuivre avant une transposition en clinique.

• Une interview de Julien Puyal, qui explique les travaux du prix Nobel de Médecine, Yoshinori Ohsumi, sur l’autophagie. Passage sur l’autophagie dans le cerveau à 5min30.Voir l'article
• Ginet V., Pittet M.P., Osterheld M.C., Meuli R., Clarke P.G., Puyal J. and Truttmann A.C Dying neurons in thalamus of preterm newborns and rats are autophagic. Annals of Neurology (2014) 76(5):695-711. Voir l'article
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• Descloux C., Ginet V., Rummel C., Truttmann A.C. and Puyal J. Enhanced autophagy contributes to excitotoxic lesions in a rat model of preterm brain injury Descloux et al. Cell Death and Disease (2018) 9:853

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  Fernández A.F., Lyu Y, Ginet V et al. Interaction between the autophagy protein Beclin 1 and Na⁺ K⁺-ATPase during starvation, exercise, and ischemia JCI Insight. 2020;5(1):e133282.

Lésion cérébrale, autophagie, mort neuronale, hypoxie, ischémie, neurone, nouveau-né.