Etude du dysfonctionnement du réseau cortical somatosensoriel au cours de l'épileptogenèse dans un modèle d'épilepsie-absence

Le cerveau est composé de nombreux neurones interconnectés qui forment des réseaux assurant des fonctions complexes. Les épilepsies sont caractérisées par des crises récurrentes associées à une hypersynchronisation et une hyperexcitabilité de réseaux neuronaux spécifiques. Ces réseaux ont été peu étudiés durant l’épileptogenèse, période de mise en place de l’épilepsie, en particulier dans les épilepsies idiopathiques. Parmi celles-ci, l’épilepsie-absence (EA) se traduit chez l’enfant par des crises caractérisées par la présence sur l’électroencéphalogramme de décharges de pointe-ondes (DPO) initiées au sein d’une zone restreinte du cortex. Nous avons fait l’hypothèse que le développement de ces réseaux corticaux est altéré favorisant ainsi l’apparition d’un circuit épileptique. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons utilisé le rat GAERS (Genetic Absence Epilepsy Rat from Strasbourg) dans lequel les DPO sont initiées dans la partie du cortex somatosensoriel qui reçoit l’information sensorielle relative aux vibrisses (wS1). Elles apparaissent vers le 25ème jour post natal (P25) et sont précédées par des oscillations anormales observables à partir de P15 définissant ainsi la période d’épileptogenèse entre P15 et P30.Nous avons tout d’abord étudié la mise en place du circuit épileptique au sein du cortex wS1 chez le GAERS. En utilisant des enregistrements électrophysiologiques in vivo de potentiels de champ locaux et d’activités multiunitaires, nous avons montré qu’à P15, l’initiation des oscillations anormales s’accompagne d’un dipôle d’activité uniquement au sein des couches L5/6 du cortex wS1. A P30, l’activité épileptique se traduit par une co-activation des couches L2/3 et L5/6. Ces résultats suggèrent une construction progressive du circuit épileptique au sein des couches du cortex wS1.Nous avons ensuite recherché si la fonction physiologique du cortex wS1 était altérée par le développement de l’EA. Nous avons réalisé des stimulations des vibrisses et analysé le traitement de l’information sensorielle dans les différentes couches du cortex wS1 ainsi que dans le noyau ventral postéromédial (VPM) et le noyau postéromédial (POM) du thalamus. Les réponses multiunitaires évoquées étaient plus faibles chez les rats GAERS à P15 et à P30 dans le cortex wS1. Ces réponses étaient au contraire plus fortes chez les rats GAERS à P15 dans le VPM et à P30 dans le POM. Ces résultats suggèrent que la fonctionnalité du circuit sensoriel des vibrisses chez le GAERS est altérée pendant la période d’épileptogenèse.Afin de déterminer l’impact de ce dysfonctionnement sur l'intégration sensorielle, nous avons étudié le comportement des ratons par le test du Gap Crossing, dépendant de l’état de fonctionnement du cortex wS1. Dans ce test, les performances des GAERS étaient altérées à P15 et, dans une moindre mesure, à P30. La modification du traitement de l’information sensorielle dans le circuit thalamo-cortical pendant l’épileptogenèse impacte le comportement du rat GAERS.Nous avons recherché les mécanismes neuronaux à l’origine des dysfonctionnements du cortex wS1 et particulièrement étudié sa connectivité intracorticale. Nous avons fait l’hypothèse qu’il existe des modifications des forces de projections synaptiques dans le cortex wS1 chez le GAERS pendant l’épileptogenèse. Grâce à la technique de Laser Scanning Photostimulation, nous avons mis en évidence que les projections excitatrices L5 vers L2/3 ainsi que les projections inhibitrices de toutes les couches vers L2/3 étaient plus faibles à P15 chez les rats GAERS. A l’inverse, à P30 les connexions excitatrices entre les cellules de L2/3 et de L5 vers L2/3 étaient plus fortes. De plus la connexion inhibitrice de L5 vers L2/3 était aussi renforcée à cet âge chez les GAERS.L’ensemble de nos résultats montrent un développement anormal du wS1 chez le GAERS, pendant l’épileptogenèse. Cette anomalie pourrait prédisposer à l’émergence des activités paroxystiques caractéristiques de l’EA.