Mécanismes cellulaires des encéphalopathies épileptogènes associées au gène PIGB : importance des ancres GPI

Abstract

Des mutations du gène PIGB ont été récemment identifiées chez des patients avec une épilepsie précoce et une déficience intellectuelle. Ce gène code pour une enzyme impliquée dans la synthèse des ancres glycoprotéiques, essentielle à plusieurs protéines critiques pour la fonction neuronale. Néanmoins, les mécanismes cellulaires par lesquelles la perte de PIGB entraine un phénotype clinique neurodéveloppemental sévère ne sont pas connus.

Des études chez le rongeur suggèrent qu'une altération du développement des interneurones GABAergiques (INs) corticaux est suffisante pour engendrer une désinhibition corticale et une épilepsie. Puisque la majorité des patients investigués ne présentent pas de malformation corticale à l’imagerie cérébrale, suggérant une migration intacte des neurones excitateurs du cortex, nous avons postulé qu’une perte de fonction de PIGB affecte le développement des INs.

Afin de valider cette hypothèse, un modèle murin fut généré, portant une délétion conditionnelle de Pigb sélective aux INs. Via une approche multimodale incluant l’imagerie cellulaire à haute résolution, l’immunohistochimie, les enregistrements vidéoEEG et certains tests comportementaux, nous avons pu démontrer que la délétion de Pigb dans les INs chez la souris résulte en l’apparition de convulsions spontanées et de déficits cognitifs accompagnés d’une réduction du nombre d’INs corticaux, causée par un déficit de migration des neurones inhibiteurs.

Les résultats de cette étude ont permis d’établir les conséquences fonctionnelles de la perte du gène PIGB sur le développement des INs afin d’identifier les mécanismes altérés par une perte des ancres glycoprotéiques résultant en un trouble du neurodéveloppement avec épilepsie, et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

We recently identified recessive mutations in the PIGB gene, encoding a protein member of the glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchor biosynthesis pathway, in patients with global developmental delay and early epilepsy. However, the exact mechanisms by which deficits in GPI anchors result in such a striking neurodevelopmental phenotype are still unclear. Recent data from our group suggest that impairments in the early development or function of inhibitory GABAergic interneurons (INs) result in epilepsy and cognitive deficits in mice, implying a role for cortical disinhibition in the pathophysiology of specific genetic forms of epileptic encephalopathies (EE). We thus postulated that GPI anchor deficit results in an EE phenotype by impairing INs development. To investigate this hypothesis, we generated a murine model carrying a targeted deletion of Pigb specifically in INs. We combined high-resolution cell imaging, immunohistochemistry with video-EEG recordings and behavioral analysis to characterize the model and investigate the underlying mechanisms. While constitutive knock-out are not viable, mice with GPI deficiency carrying a targeted deletion of Pigb in MGE-derived INs are viable and develop spontaneous seizures as well as behavioral deficits. Furthermore, the targeted deletion of Pigb delayed INs migration during embryonic development, resulting in a reduction of INs numbers at postnatal stages. Moreover, live-imaging of MGE explants revealed a reduction in INs migration and branching dynamics. Our results demonstrate that Pigb recessive mutations impairs INs migration, resulting in epilepsy and cognitive deficits. Subsequent studies will help unveil the specific GPI-anchored proteins required to sustain INs migration, further clarifying the underlying disease mechanisms