La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative fatale caractérisée par la dégénérescence progressive des neurones moteurs entrainant la paralysie des muscles. La précocité des processus pathologiques est indicative d'un cumul de déficits qui conduit, au final, à la manifestation de symptômes cliniques et à la progression rapide de la maladie. Des déficits cellulaires, en particulier le stress du réticulum endoplasmique, l'agrégation de protéines et le stress oxydatif ont été étudiés en détail. Cependant des relations de cause à effet ont été difficiles à établir. Il est donc d'une importance capitale d'identifier des déficits précoces et de déterminer comment ils conduisent à un cycle délétère pour certains neurones moteurs. Le projet de thèse est précisément ciblé sur ce but et est inspiré par nos données démontrant 1) des déficits mesurables au niveau des motoneurones (MNs) spinaux fœtaux (stade E17,5 = un jour avant la naissance) lombaires de la souris SOD1G93A (modèle commun de la SLA), à savoir une hyperexcitabilité des MNs associée à une réduction de la longueur de leurs dendrites terminaux (Martin et al., Neurobiol. Dis. 2013), 2) une concentration intracellulaire en ions chlorure [Cl-]i plus élevée au niveau des MNs E17,5 SOD1G93A par rapport à celle observée au niveau des MNs WT de la même portée (Branchereau et al., eLife 2019) et 3) une altération de la transmission inhibitrice au niveau de ces mêmes MNs E17,5 SOD1G93A (Zhu et al., J. Physiol. 2024). Nos données non publiées montrent que l'altération de l'homéostasie chlorure est exacerbée au moment de la naissance qui est une période de développement critique au cours de laquelle une réduction transitoire de [Cl-]i a été décrite au niveau des neurones hippocampiques (Tyzio et al. 2006). Nos données montrent également un dysfonctionnement du co-transporteur K+-Cl- KCC2 au niveau des réseaux moteurs lombaires de la souris SOD1G93A (Branchereau et al., eLife 2019) mais aussi FusNLS/+ (autre modèle de la SLA) et une implication possible de l'ocytocine (OT) (travaux de M2) et de la sérotonine (5-HT) (Martin et al. IJMS 2020). Cependant l'interaction entre ces deux systèmes neurochimiques (probablement via les récepteurs 5-HT2A) dans la dérégulation de KCC2 n'a jamais été étudiée. A l'aide de technique d'électrophysiologie, de biochimie et de neuroanatomie le(a) candidat(e) déchiffrera les mécanismes moléculaires à la base de la dérégulation périnatale du chlorure et de KCC2 en examinant l'interaction synaptique des systèmes ocytocinergique et sérotonergique au niveau des MNs lombaires de souris SOD1G93A et souris FusNLS/+ mais aussi de souris SOD1G93A (et FusNLS/+) croisées avec la souris KCC2-T906A/T1007A qui présente une efficacité accrue de KCC2. Ce travail sera réalisé sur les MNs spinaux lombaires vulnérables (type-F, gros MNs) qui innervent les muscles à contraction rapides et dégénèrent au cours de la SLA, mais aussi sur les MNs résistants innervant les muscles à contraction lente (type-S, petits MNs). Ce projet, alliant électrophysiologie (patch-clamp) ex-vivo, immunohistochimie, reconstruction 3D et biochimie mettra en évidence le rôle prépondérant des voies descendantes neuro-modulatrices OT / 5-HT et leur interaction dans le dysfonctionnement périnatal de l'inhibition chlorure-dépendante au sein de motoneurones spinaux SLA vulnérables versus résistants.
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Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease characterized by the progressive degeneration of motor neurons leading to muscle paralysis. The early onset of pathological processes is indicative of an accumulation of deficits that ultimately leads to the manifestation of clinical symptoms and the rapid progression of the disease. Cellular deficits, in particular endoplasmic reticulum stress, protein aggregation and oxidative stress, have been studied in detail. However, cause and effect relationships have been difficult to establish. It is therefore of paramount importance to identify early deficits and determine how they lead to a deleterious cycle for certain motor neurons. The thesis project is precisely targeted at this goal and is inspired by our data demonstrating 1) measurable deficits in fetal (stage E17.5 = one day before birth) lumbar spinal motor neurons (MNs) of the SOD1G93A mouse (common model of ALS), namely hyperexcitability of MNs associated with a reduction in the length of their terminal dendrites (Martin et al., Neurobiol. Dis. 2013), 2) a higher intracellular concentration of chloride ions [Cl-]i in E17.5 SOD1G93A MNs compared with that observed in WT MNs of the same litter (Branchereau et al., eLife 2019) and 3) impaired inhibitory transmission in the same E17.5 SOD1G93A MNs (Zhu et al., J. Physiol. 2024). Our unpublished data show that the alteration in chloride homeostasis is exacerbated at the time of birth, which is a critical developmental period during which a transient reduction in [Cl-]i has been described in hippocampal neurons (Tyzio et al. 2006). Our data also show dysfunction of the K+-Cl- co-transporter KCC2 in the lumbar motor networks of the SOD1G93A mouse (Branchereau et al., eLife 2019) but also FusNLS/+ (another ALS model) and a possible involvement of oxytocin (OT) (M2 work) and serotonin (5-HT) (Martin et al. IJMS 2020). However, the interaction between these two neurochemical systems (probably via 5-HT2A receptors) in the deregulation of KCC2 has never been studied. Using electrophysiology, biochemistry and neuroanatomy techniques biochemistry and neuroanatomy, the candidate will decipher the molecular mechanisms underlying the perinatal deregulation of chloride homeostasis and KCC2 by examining the synaptic interaction of the oxytocinergic and serotonergic systems in the lumbar MNs of SOD1G93A mice and FusNLS/+ mice, as well as SOD1G93A (and FusNLS/+) mice crossed with the KCC2-T906A/T1007A mouse, which has increased KCC2 efficiency. This work will be carried out on vulnerable lumbar spinal MNs (type-F, large MNs) which innervate fast-twitch muscles and degenerate during ALS, but also on resistant MNs innervating slow-twitch muscles (type-S, small MNs). This project, combining ex-vivo electrophysiology (patch-clamp), immunohistochemistry, 3D reconstruction and biochemistry, will highlight the predominant role of descending OT / 5-HT neuromodulatory pathways and their interaction in the perinatal dysfunction of chloride-dependent inhibition in vulnerable versus resistant ALS spinal motor neurons.
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : http://www.als.org/understanding-als/what-is-als

Funding category:

Contrat doctoral libre