Equipes :

 Detail Equipe

Epilepsies et pathologies infantiles

 Responsable

BURNASHEV Nail (Directeur de recherche INSERM (DR2)), BEN-ARI Yehezkel (Directeur de recherche INSERM (DRCE))

 Membres

BROUCHOUD Corinne (Technicien)
KHALILOV Ilgam (Chargé de recherche INSERM (CR1))
TSINTSADZE Vira (Postdoctorant)
TYZIO Roman (Ingénieur INSERM (IR))

L'Equipe

Thème de recherche

Projets spécifiques
Nos projets spécifiques sont les suivants :

[A] La dynamique de régulation du Chlore (DRC) dans les réseaux corticaux : maturation et altération au moment de la naissance

[B]  La dynamique de régulation du Chlore (DRC) dans l’autisme, l’épilepsie et  les maladies développementales

[C] Identification des générateurs de crises

[D] Homéostasie du glutamate et encéphalopathies épileptiques précoces avec suppression bursts

[E] Théorie de la Neuroarchéologie

[A] La dynamique de régulation du Chlore (DRC) dans les réseaux corticaux : maturation et altération au moment de la naissance
Responsables du projet Y Ben-Ari, R Tyzio
Aujourd’hui, le passage progressif du GABA excitateur vers le GABA inhibiteur est largement accepté. Nous avons récemment découvert que ce changement est intimement lié à la diminution drastique de chlore au moment de la naissance (Tyzio et al. 2006-Figure 1). Pour réaliser ce projet, nous utiliserons la technique « Clomeleon Chloride Imaging » afin de déterminer si la force électromotrice (DF) du GABA et la DRC sont âges et types cellulaires spécifiques. Nous étudierons ces propriétés sur des animaux sauvages [R Tyzio] et des modèles animaux d’épilepsie (KCC2 et NKCC1) [I Khalilov, G Chazal, S Yamamoto, R Nardou].
Figure 1: Maternal oxytocin triggers a transient inhibitory switch in GABA signaling in the fetal brain during delivery

[B] La dynamique de régulation du Chlore (DRC) dans l’autisme, l’épilepsie et maladies développementales
L’altération de l’action du GABA a été observée dans diverses maladies mais son mécanisme demeure indéterminé. Afin d’éclaircir ce point, nous étudierons la DRC dans : i) Les réseaux épileptiques [I Khalilov, G Chazal, R Nardou]: En utilisant notre système de perfusion à trois chambres (Figure2),  nous avons pu montrer que des crises épileptiques pouvaient se propager vers un tissu sain. Nous avons également montrer que NKCC1 n’est pas indispensable à la génération des crises ni à la dérégulation chronique du chlore. Nous utiliserons cette technique sur d’autres modèles épileptiques tel que le modèle TBOA. ii) L’autisme [Y Ben-Ari, G Chazal, D Ferrari, C Brouchoud]: Un essai clinique récemment pratiqué chez des enfants autistes a pu montrer que le bumétanide, agent diurétique qui bloque le transporteur NKCC1, permet d’améliorer les performances de ces enfants. Dans le but de confirmer les effets du bumétanide sur les symptômes autistiques, nous utiliserons le modèle animal « valproate » afin d’étudier les courants GABA, la DRC en présence ou non de bumétanide. iii) La Sclerose Tubereuse de Bourneville (STB) [N Burnashev, N Lozovaya, S Gataullina]: La DRC et les courants GABA sont perturbés dans le tissu de malades STB ainsi que dans les modèles animaux. En utilisant un modèle murin TSC1 ainsi que divers tissus humains obtenus de patients STB, nous établirons les caractéristiques électrophysiologiques des cellules épileptiques (DRC, les courants GABA et glutamate,…). En parallèle, nous étudierons plus précisément les neurones interconnectés impliqués dans la formation des tubers corticaux afin de comprendre comment sont générées les crises.
Figure 2   Hippocampes sains interconnectés(A), Chambre-triple (B) et profils électrographiques (C).

[C] Identification des générateurs de crises
Y Ben-Ari, T Marissal, en collaboration avec l’équipe de R Cossart
Grâce à la microscopie bi-photonique et l’imagerie calcique, nous avons pu montrer qu’il existait des neurones GABAergiques « hub » qui permettaient d’orchestrer la génération des GDPs (Giant Depolarization Potentials, Bonifazi et al; 2009). Nous utiliserons cette même technique dans différents modèles épileptiques afin d’identifier la présence de telles cellules qui pourraient expliquer la génération et la synchronisation des crises

[D] Homéostasie du glutamate et encéphalopathies épileptiques précoces avec suppression bursts (EEPSB)
L Aniksztejn, F Molinari
Nos travaux précédents ont permis de montrer que l’inhibition des transporteurs membranaires du glutamate par le TBOA entraînait l’apparition de crises partielles associées à un EEG de type « suppression burst » chez l’animal in vivo (Mihl.et al. 2007). De plus, des mutations dans le transporteur mitochondrial de glutamate, SLC25A22 (Molinari et al. 2005, 2009), et dans la sous-unité NR2A du recepteur NMDA (GRIN2A, Endele et al. 2010) ont été associées à des EEPSB. Ces résultats pointent le rôle potentiel de l’homéostasie du glutamate dans ces maladies. Notre projet repose sur : i) l’étude des mécanismes cellulaires entraînant la génération de ces crises dans le modèle in vitro TBOA ; et ii) L’étude de modèles in vitro où le catabolisme du glutamate est perturbé afin d’établir s’il existe un lien entre le catabolisme du glutamate astrocytaire, la fonction des transporteurs de glutamate et les EEPSB. Légende: L’inhibition des transporteurs membranaires du glutamate par le TBOA génère un EEG avec SB et des crises partielles chez le rat nouveau né

[E] La Neuroarchéologie
Y Ben-Ari
Le principe de Neuroarchéologie repose sur l’idée que les neurones suivent un programme génétique contrôlé à divers moment du développement  pour s’assurer de la bonne réalisation de ce programme. Nous proposons que les neurones qui ne mâturent pas correctement et/ou ne connectent pas leurs cellules cibles, à cause d’un défaut de migration ou d’un mauvais développement, pourraient rester figés dans un état « immature ». De façon intéressante, nous avons observé que dans des modèles génétiques de défaut de migration, le modèle DCX, les neurones « mal placés » gardent des propriétés immatures et donc une signature spécifique faisant d’eux de potentielles cibles thérapeutiques. Dans le but de vérifier cette théorie, nous étudierons divers modèles animaux, dont le DCX, la STB et le modèle valproate, en combinant toutes les technologies performantes de l’INMED (patch clamp, imagerie bi-photonique,…) afin de déterminer le mécanisme de génération des crises et l’implication de ces neurones « mal placés ».

Mots clés
GABA, Epilepsies néonatales et infantiles, Maladies neurodévelopementales, Sclérose Tubereuse de Bourneville (STB), NKCC1, KCC2, Génération et propagation des crises épileptiques, Transporteurs du glutamate, TBOA, Astrocyte, SLC25A22.

Approches expérimentales
Nous utilisons une combinaison de diverses approches : Biologie cellulaire et moléculaire (ARN interférence, modèles animaux KO, immunohisto et cytochimie) ; Electrophysiologie (patch clamp) et Imagerie calcique (bi-photon) sur des tranches de cerveaux de rats.

Collaborateurs:

Internes
- P Chavis - Autism: physiological tests
- R Cossart - Imaging of seizures
- R Khazipov - delivery and insults
- C.Cardoso - siRNA tools and expertise
- I Medina - KCC2 KO 

Externes
- E Lemonnier (Brest Hospital) autism clinical tests using a diuretic
- A Bordey (Yale) TSC animal models 
- G Fishell (NYU) genetic tools and animals (cell dating and fate determination)
- E Cherubini (Italy) Metabolism and GABA
- C Monaghan (UC, USA): Subunit-specific NMDA pharmacology
- R Miller (Imperial College, London, UK): Lipidomics, endocannabinoid-like drugs
- F Palmieri (Italy): mitochondrial glutamate carrier
 
Financements

ANR
Oxytocine and protection, 2007-2010

Union européenne
Epicure (EU FP6), 2008- 2011
NEMO (EU FP7), 2009 -2012

FRC
Neuroprotective actions of oxytocine
Glutamate transporters in early epileptic encephalopathy, 2008-2010

FRM
Activity during brain development
Tuberous Sclerosis 
 
Stages, Thèses, post-doctorants
L’équipe accueille des étudiants niveau M1, M2, doctorat et post-doctorat.Les candidatures doivent être adressées par courriel aux responsables des différents projets.

 Publications

Lemonnier E, Degrez C, Phelep M, Tyzio R, Josse F, Grangeorge M, Hadjikhani N, Ben-ari Y, (2012) A randomized controlled trial of bumetanide in the treatment of autism in children (Translational Psychiatry) [PDF 692.9 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, Woodin MA, Sernagor E, Cancedda L, Vinay L, Rivera C, Legendre P, Luhmann HJ, Bordey A, Wenner P, Fukuda A, van den Pol AN, Gaiarsa JL, Cherubini E, (2012) Refuting the challenges of the developmental shift of polarity of GABA actions: GABA more exciting than ever! (Frontiers in Cellular Neuroscience) [PDF 1331.4 Ko ] En savoir plus

Tyzio R, Allène C, Nardou R, ..., Minlebaev M, Milh M, ..., Khazipov R, Cossart R, Ben-ari Y, (2011) Depolarizing Actions of GABA in Immature Neurons Depend Neither on Ketone Bodies Nor on Pyruvate (The Journal of neuroscience) [PDF 1776.4 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, Tyzio R, Nehlig A, (2011) Excitatory action of GABA on immature neurons is not due to absence of ketone bodies metabolites or other energy substrates (Epilepsia) [PDF 519.2 Ko ] En savoir plus

Nardou R, Yamamoto S., Chazal G., Bhar A., Ferrand N, Dulac O., Ben-ari Y, Khalilov I, (2011) Neuronal chloride accumulation and excitatory GABA underlie aggravation of neonatal epileptiform activities by phenobarbital (Brain) [PDF 1624.8 Ko ] En savoir plus

Nardou R, Yamamoto S., Bhar A., Ben-ari Y, Khalilov I, (2011) Phenobarbital but Not Diazepam Reduces AMPA/kainate Receptor Mediated Currents and Exerts Opposite Actions on Initial Seizures in the Neonatal Rat Hippocampus (Frontiers in cellular neuroscience) [PDF 1733.2 Ko ] En savoir plus

MOLINARI F, (2010) Mitochondria and neonatal epileptic encephalopathies with suppression burst ( J Bioenerg Biomembr) En savoir plus

Ben-ari Y, Spitzer NC, (2010) Phenotypic checkpoints regulate neuronal development (Trends in Neuroscience) [PDF 626.2 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, Dudek FE, (2010) Primary and secondary mechanisms of epileptogenesis in the temporal lobe: there is a before and an after. (Epilepsy Curr) En savoir plus

Ben-ari Y, (2010) Research administration, gene therapy and bench to bed research translation (Medecine Science ) En savoir plus

Valeeva G, Abdullin A, Tyzio R, Skorinkin A, Ben-ari Y, Khazipov R, (2010) Temporal coding at the immature depolarizing GABAergic synapse. (Frontiers in Cellular neurosciences) En savoir plus

Lemonnier E., Ben-ari Y, (2010) The diuretic bumetanide decreases autistic behaviour in 5 infants treated during 3 months with no side effects. (ACTA PAEDIATRICA) [PDF 90.5 Ko ] En savoir plus

Nardou R, Ben-ari Y, Khalilov I, (2009) Bumetanide, an NKCC1 Antagonist, Does Not Prevent Formation of Epileptogenic Focus but Blocks Epileptic Focus Seizures in Immature Rat Hippocampus (J Neurophysiol) [PDF 582.5 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2009) Fast ripples: what do new data about gap junctions and disrupted spike firing reveal about underlying mechanisms ? (EPC) En savoir plus

Ben-ari Y, (2009) GABA-A Receptors: Developmental Roles (Encyclopedia Of Neuroscience) [PDF 3766.2 Ko ] En savoir plus

Khazipov R, Tyzio R, Ben-ari Y, (2008) Effects of oxytocin on GABA signalling in the foetal brain during delivery (Prog Brain Res) En savoir plus

Ben-ari Y, (2008) Epilepsies and neuronal plasticity: for better or for worse? (Dialogues in Clinical Neuroscience) [PDF 524.6 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2008) GABA: Role in Neural Circuit Development (The New Encyclopedia of Neuroscience) [PDF 676.6 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2008) Neuro-archaeology : pre-symptomatic architecture and signature of neurological disorders (Trends in neurosciences) [PDF 1227 Ko ] En savoir plus

Tyzio R, Minlebaev M, Rheims S, Ivanov A, Jorquera I, Holmes GL, Zilberter Y, Ben-ari Y, Khazipov R, (2008) Postnatal changes in somatic gamma-aminobutyric acid signalling in the rat hippocampus. (Eur J Neurosci. ) En savoir plus

Ben-ari Y, Holmes GL, (2008) Relevance of basic research to clinical data: good answers, wrong questions! (Epilepsy Curr.) En savoir plus

Ben-ari Y, Gaiarsa JL, Tyzio R, Khazipov R, (2007) GABA: a pioneer transmitter that excites immature neurons and generates primitive oscillations. (Physiol Rev) [PDF 1888.6 Ko ] En savoir plus

Tyzio R, Holmes GL, Ben-ari Y, Khazipov R, (2007) Timing of the developmental switch in GABA(A) mediated signaling from excitation to inhibition in CA3 rat hippocampus using gramicidin perforated patch and extracellular recordings. (Epilepsia.) En savoir plus

Medina I, Chudotvorova I, (2006) GABA neurotransmission and neural cation-chloride co-transporters: actions beyond ion transport. (Crit Rev Neurobiol) En savoir plus

Tyzio R, Cossart R, Khalilov I, Milh M, Hubner CA, Represa A, Ben-ari Y, Khazipov R, (2006) Maternal oxytocin triggers a transient inhibitory switch in GABA signaling in the fetal brain during delivery (Science) [PDF 388.2 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2006) Seizures beget seizures: the quest for GABA as a key player. (Crit Rev Neurobiol) En savoir plus

Khalilov I, Le Van Quyen M, Gozlan H, Ben-ari Y, (2005) Epileptogenic actions of GABA and fast oscillations in the developing hippocampus (Neuron) [PDF 1585 Ko ] En savoir plus

Demarque M, Villeneuve N, Manent JB, Becq H, Represa A, Ben-ari Y, Aniksztejn L, (2004) Glutamate transporters prevent the generation of seizures in the developing rat neocortex (Journal of Neuroscience) [PDF 295.9 Ko ] En savoir plus

Khalilov I, Holmes GL, Ben-ari Y, (2003) In vitro formation of a secondary epileptogenic mirror focus by inter-hippocampal propagation of seizures (NATURE NEUROSCIENCE) [PDF 784.6 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2002) Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture. (Nat Rev Neurosci.) [PDF 1971.8 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, (2002) Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture. ( Nat Rev Neurosci.) En savoir plus

Rafiki A, Bernard A, Medina I, Gozlan H, Khrestchatisky M, (2000) Characterization in cultured cerebellar granule cells and in the developing rat brain of mRNA variants for the NMDA receptor 2C subunit (Journal of Neurochemistry) En savoir plus

Khalilov I, Esclapez M, Medina I, Aggoun D, Lamsa K, Khazipov R, Ben-ari Y, (1997) A Novel In Vitro Preparation: the Intact Hippocampal Formation (Neuron) [PDF 1920.7 Ko ] En savoir plus

Ben-ari Y, () Research administration, gene therapy and bench to bed research translation (Medecine science) En savoir plus

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