Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

Hépatite B et migrants : Doit-on mieux faire ?

L'hépatite B chronique touche plus de 5% de la population mondiale. Les migrants, et en particulier les requérants d'asile font partie d'une population à risque d'être infectée puisque la plupart viennent de pays à moyenne ou haute endémicité. Pourtant, en Suisse, aucun dépistage de cette infection chronique ne leur est proposé systématiquement. Dans une résolution émise en 2010, l'OMS appelle à promouvoir la vaccination, mais aussi le dépistage des individus à risque, ainsi que la prise en charge des individus infectés. Sur la base d'une enquête bidirectionnelle chez des requérants d'asile du canton de Vaud, le taux de positivité pour les Ac anti-HBc est estimé à 42% et celui des AgHBs à 8%. Les stratégies de dépistage et de prise en charge possibles sont discutées à la lumière de ces données. L'identification des migrants infectés permettrait leur prise en charge, diminuant les complications, ainsi que la transmission du virus entre migrants et à la population locale.

Epileptogenic zone, electrode location and clinical outcome in hippocampal electrical stimulation for mesial temporal lobe epilepsy : a correlation study

Objectif : Etudier les résultats cliniques du traitement de patients atteints pai- une épilepsie mésiale du lobe temporal (MTLE) réfractaire, par stimulation cérébrale profonde (DBS) de l'hippocampe, en fonction de l'emplacement de l'électrode. Méthodes : Huit patients atteints de MTLE implantés dans l'hippocampe et stimulés par DBS à haute fréquence ont été inclus dans cette étude. Cinq ont subi des enregistrements invasifs avec des électrodes profondes dans le but d'estimer la localisation du foyer ictal avant de procéder à une DBS chronique. La position des contacts actifs de l'électrode a été mesurée en utilisant une imagerie post-opératoire. Les distances par rapport au foyer ictal ont été calculées, et les structures hippocampiques influencées par la stimulation ont été identifiées au moyen d'un atlas neuro-anatomique. Ces deux paramètres ont été corrélés avec la réduction de la fréquence d'apparition des crises. Résultats : Les distances entre la localisation estimée des contacts actifs de l'électrode et le foyer ictal étaient respectivement 11.0 +/- 4.3 ou 9.1 +/- 2.3 mm pour les patients présentant une réduction de > 50% ou < 50% de la fréquence des crises. Chez les patients (N = 6) montrant une réduction de > 50% de la fréquence des crises, 100% avaient des contacts actifs situés à < 3 mm du subiculum (p < 0,05). Les 2 patients ne répondant pas au traitement étaient stimulés par des contacts situés à > 3mm du subiculum. Conclusion : La diminution de l'activité épileptogène induite par DBS sur l'hippocampe dans les cas de MTLE réfractaires : 1) ne semble pas directement liée à la proximité des contacts actifs de l'électrode au foyer ictal déterminé par les enregistrements invasifs ; 2) pourrait être obtenue par une neuro-modulation du subiculum.

Imagerie de diffusion (DWI) dans la caractérisation de l'échinococcose alvéolaire hépatique.

Objectifs: Etudier l'utilité de DWI dans l'échinococcose alveolaire (EA) hépatique. Matériels et méthodes: Dix-sept patients (10 hommes, âge moyen 64.3) avec 55 lésions hépatiques ont été examinés par IRM. La sémiologie des lésions a été étudiée après classification selon Kodama. Les coefficients apparent de diffusion (ADCmax, ADCmin, ADCtot) ont été mesurés. Résultats: Trois lésions de Kodama de type 1, 13 de type 2, 15 de type 3, 3 de type 4, et 21 de type 5. L'ADCtot des lésions mesurait 1.23±0.18 x 10-3 mm2/s. L'ADCtot de Kodama type 1, 2, 3, 4 et 5 mesuraient 1.97±0.27, 1.66±0.13, 1.73±0.12, 1.15±0.27 et 1.76±0.10 x 10-3 mm2/s, respectivement. Il n'y avait pas de différence significative de l'ADCtot entre les types (p=0.25) hormis le type 4 qui représente une lésion solide (p=0.035). Conclusion: Les valeurs d'ADC des lésions d'EA ne se révèlent pas utiles pour différencier les différents types selon Kodama, hormis pour le type 4 ce qui suggère la présence d'une composante solide. Celles-ci sont relativement basses comparées à d'autres lésions kystiques hépatiques, ce qui peut aider à suggérer le diagnostic.