Résultats

Nous avons initialement démontré que l’administration de cycloheximide, à proximité immédiate de l’induction de la SE à la pilocarpine, bloquait la MFS supragranulaire chez le rat – mais n’empêchait pas le développement ultérieur de crises spontanées ni n’affectait leur fréquence. Ces résultats ont fourni, pour la première fois, des preuves directes contre un rôle causal de la MFS supragranulaire dans l’épileptogenèse du lobe temporal. Une explication possible de cette dissociation est que la génération de crises dans les modèles d’épilepsie à la pilocarpine et au kaïnate pourrait provenir de sources extra-hippocampiques. En effet, les contributions relatives du thalamus, de l’amygdale et du cortex piriforme dans l’initiation des crises spontanées dans ces modèles ont été indiquées dans un certain nombre d’études.

Pour aborder cette question, nous avons ensuite utilisé l’application intrahippocampique de petites doses d’acide kaïnique. Là encore, le cycloheximide a pu bloquer complètement la MFS supragranulaire chez la plupart des animaux, sans modifier la fréquence et l’intensité des événements EEG spontanés ictaux et interictaux. Nous avons conclu qu’également dans le modèle de kaïnate intrahippocampique à faible dose, où les crises spontanées étaient plus susceptibles d’être initiées dans l’hippocampe injecté, la MFS supragranulaire n’est pas nécessaire pour l’apparition d’événements ictaux.

Compte tenu du fait que la plupart de nos analyses dans les expériences initiales ont évalué les animaux 2 mois après la blessure initiale précipitante, nous avons ensuite cherché à étudier comment la MFS supragranulaire serait affectée par les crises spontanées. Certaines publications sur ce sujet ont montré que les animaux ayant des crises plus fréquentes ont une MFS supragranulaire plus intense, suggérant ainsi que cette forme de réorganisation synaptique est en quelque sorte associée à une plus grande propension à avoir des crises (même si elle ne détermine pas si des crises apparaissent ou non). D’autres chercheurs ont fait valoir que la densité de la MFS supragranulaire n’est pas associée au nombre total de crises au cours de la vie ou à la fréquence des crises (dans l’épilepsie du lobe temporal expérimentale ou humaine), et de nombreux auteurs ne considèrent plus la MFS comme un événement nécessaire ou suffisant dans l’épilepsie du lobe temporal. Cependant, chez l’homme, nous n’avons aucun contrôle sur l’état de fond du tissu. Et dans la plupart des études expérimentales, le SE était nécessaire pour l’émergence des crises – où il ne fait aucun doute que la MFS supragranulaire est en grande partie le reflet d’un épisode de SE précédent. En créant une condition expérimentale dans laquelle aucune MFS supragranulaire n’est dérivée de l’épisode initial de SE, nous avons pu étudier la contribution relative des crises spontanées ultérieures à cette réorganisation synaptique. Nous avons conclu que la MFS supragranulaire ne présentait aucune association avec la fréquence des crises spontanées, et semblait dépendre de manière plus critique du temps écoulé après la lésion initiale. En effet, dans cette condition, la MFS supragranulaire a fini par se développer chez tous les animaux, même si c’était à un rythme beaucoup plus lent ; de plus, elle ne semblait pas être plus robuste chez les animaux ayant une plus grande fréquence de crises spontanées récurrentes.

La description de la dispersion des cellules granulaires dans les tissus humains de patients atteints d’épilepsie du lobe temporal a donné lieu à la suggestion que des changements développementaux pourraient être à la base de l’épilepsie ultérieure chez ces patients. La démonstration, d’abord dans le modèle de rat à la pilocarpine, puis chez les souris traitées au kaïnate, que les rongeurs adultes pouvaient développer une dispersion des cellules granulaires a indiqué que ces changements cytoarchitoniques pouvaient également être la conséquence de l’épisode initial de précipitation de l’ES. La démonstration ultérieure de l’augmentation de la neurogenèse des cellules du granule denté après une SE a introduit une possibilité supplémentaire : la plasticité du réseau hippocampique associée à l’épileptogenèse pourrait provenir de connexions aberrantes formées par les cellules du granule denté nouvellement nées. Nous avons donc cherché à savoir si le cycloheximide pouvait affecter l’apparition de la MFS supragranulaire en bloquant la neurogenèse des cellules granuleuses. À notre grande surprise, nous avons observé que la prolifération cellulaire dans le DG est considérablement accrue chez les animaux épileptiques traités au cycloheximide. L’induction d’une SE chez des animaux auxquels on a injecté de la pilocarpine seule a entraîné une augmentation de 2 à 7 fois du taux de mitose des cellules du granule denté, comparativement à une augmentation de 5 à 30 fois chez les animaux traités à la pilocarpine et au cycloheximide. Nous avons suggéré que ces taux de mitose accrus étaient associés à une protection par le cycloheximide d’une population de cellules précurseurs vulnérables qui, autrement, auraient dégénéré après une SE induite par la pilocarpine. Nous avons également suggéré que la SFM et la neurogenèse des cellules de granule ne sont pas nécessairement liées l’une à l’autre. Cette dissociation est cohérente avec la constatation que l’irradiation des animaux soumis à un SE induit par la pilocarpine abolit essentiellement la neurogenèse des cellules du granule denté, mais ne parvient pas à empêcher la réorganisation des fibres moussues dans la couche moléculaire dentée.

Les enregistrements par patch-clamp en cellules entières dans des tranches d’hippocampe avaient montré que l’amplitude et la fréquence des courants postsynaptiques excitateurs spontanés dans les cellules du granule augmentaient avec le temps après un traitement au kainate. Cette augmentation de l’apport synaptique excitateur était corrélée à l’intensité de la coloration de Timm dans la couche moléculaire interne. Lorsque l’inhibition a été réduite par la bicuculline dans des tranches provenant d’animaux traités par le kaïnate, la photolyse flash du glutamate encagé appliqué dans la couche des cellules granuleuses a provoqué des salves épileptiformes de potentiels d’action (effet non observé dans les cellules granuleuses de rats témoins). Ces données ont appuyé l’hypothèse selon laquelle la MFS supragranulaire induite par le kainate entraîne la formation progressive de connexions excitatrices aberrantes entre les cellules granuleuses. Pour évaluer les modifications du profil électrophysiologique qui résulteraient d’un traitement au cycloheximide, une électrophysiologie in vitro (enregistrements extracellulaires) a été réalisée 2 mois après le SE induit par la pilocarpine. Les potentiels évoqués dans les tranches de rats traités à la pilocarpine et à la pilocarpine/cycloheximide ont montré une activité polyspiking de petite amplitude (réponses épileptiformes) dans CA1 et un pic de population isolé apparemment normal dans DG. Plus important encore, le DG dans les tranches provenant d’animaux sous pilocarpine et sous pilocarpine/cycloheximide ne différait pas en ce qui concerne les anomalies électrophysiologiques, même sous K+ élevé ou K+ élevé/bicuculline. L’analyse de la coloration néo-Timm a révélé, comme prévu, une forte MFS supragranulaire chez les rats ayant reçu une injection de pilocarpine et une coloration nettement moindre chez les rats ayant reçu une injection de pilocarpine/cycloheximide. Ainsi, l’apparition de réponses anormales aux stimuli, et d’activités épileptiformes induites par des taux élevés de K+ ou de K+/bicuculline, ne dépendait pas du degré de MFS supragranulaire.

Une question de longue date concernant le développement de la MFS dans les modèles animaux de SE est de savoir si les fibres moussues germées ajouteraient de nouvelles synapses aux dendrites dans la couche moléculaire – ou si ces fibres germées remplacent simplement les synapses vacantes (en raison de la dégénérescence des cellules hilaires). En effet, la plupart des études sur le sujet suggèrent que la perte des cellules moussues hilaires, normalement une cible hilaire majeure des fibres moussues des cellules granuleuses, est un facteur important dans l’initiation de la MFS supragranulaire. Le SE induit par la pilocarpine en présence de cycloheximide a entraîné une réduction du nombre de cellules hilaires lésées par rapport aux rats non prétraités par le cycloheximide. Les cellules moussues présumées, identifiées par l’immunohistochimie du peptide lié au gène de la calcitonine (CGRP), n’étaient pas significativement réduites dans les deux groupes 60 jours après la SE (étant donné l’incohérence apparente de ce résultat avec une prépondérance de preuves indiquant une perte de cellules moussues dans la SE, nous supposons que le CGRP pourrait constituer un marqueur d’une sous-population de cellules moussues). Alors que les témoins présentaient une forte bande de fibres positives au CGRP (axones putatifs des cellules moussues) et aucune fibre colorée au néo-Timm dans la couche moléculaire interne, les rats traités à la pilocarpine ne présentaient aucune fibre CGRP et une forte coloration au néo-Timm. Les animaux traités par cycloheximide-pilocarpine, en revanche, présentaient une coloration du CGRP et du néo-Timm similaire à celle des témoins. Nous avons conclu que le cycloheximide pouvait protéger les cellules hilaires CGRP-positives pendant la SE ; en permettant à ces cellules de conserver leur projection axonale normale, la MFS a été évitée – un scénario cohérent avec l’hypothèse des cellules moussues  » irritables  » qui repose sur la survie des cellules moussues pour l’hyperexcitabilité du réseau. Nous avons suggéré que le cycloheximide prévient la MFS supragranulaire induite par le SE en empêchant la perte de cellules hilaires CGRP-positives (cellules moussues putatives).

Le fait que le cycloheximide protège les cellules hilaires et augmente encore la prolifération cellulaire dans le DG après le SE a créé le cadre pour une hypothèse qui intègre les observations actuelles. Les chercheurs ont montré que certaines cellules granuleuses nouvellement nées se développent à des endroits anormaux dans le hile. Ces cellules de granule ectopiques présentent des salves régulières de potentiels d’action qui sont synchronisées avec les décharges en salves des cellules pyramidales CA3 et les salves des neurones hilaires (y compris les cellules moussues). Outre la formation de cellules granuleuses hilaires ectopiques, plusieurs articles ont caractérisé la formation de dendrites basales hilaires sur les cellules granuleuses chez les animaux épileptiques. Ces deux caractéristiques permettent certainement la formation de synapses aberrantes dans le hile, soit par des cellules ectopiques ou irritables, soit par des dendrites basales aberrantes, ce qui peut expliquer les modifications de l’hyperexcitabilité – indépendamment de la présence d’une MFS supragranulaire.