The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Definition and diagnostic criteria of sleep-related hypermotor epilepsy

The syndrome known as nocturnal frontal lobe epilepsy is recognized worldwide and has been studied in a wide range of clinical and scientific settings (epilepsy, sleep medicine, neurosurgery, pediatric neurology, epidemiology, genetics). Though uncommon, it is of considerable interest to practicing neurologists because of complexity in differential diagnosis from more common, benign sleep disorders such as parasomnias, or other disorders like psychogenic nonepileptic seizures. Moreover, misdiagnosis can have substantial adverse consequences on patients' lives. At present, there is no consensus definition of this disorder and disagreement persists about its core electroclinical features and the spectrum of etiologies involved. To improve the definition of the disorder and establish diagnostic criteria with levels of certainty, a consensus conference using formal recommended methodology was held in Bologna in September 2014. It was recommended that the name be changed to sleep-related hypermotor epilepsy (SHE), reflecting evidence that the attacks are associated with sleep rather than time of day, the seizures may arise from extrafrontal sites, and the motor aspects of the seizures are characteristic. The etiology may be genetic or due to structural pathology, but in most cases remains unknown. Diagnostic criteria were developed with 3 levels of certainty: witnessed (possible) SHE, video-documented (clinical) SHE, and video-EEG-documented (confirmed) SHE. The main research gaps involve epidemiology, pathophysiology, treatment, and prognosis.

Virtual car accidents of epilepsy patients, interictal epileptic activity, and medication.

OBJECTIVE To investigate effects of interictal epileptic activity (IEA) and antiepileptic drugs (AEDs) on reactivity and aspects of the fitness to drive for epilepsy patients. METHODS Forty-six adult patients with demonstration of focal or generalized bursts of IEA in electroencephalography (EEG) readings within 1 year prior to inclusion irrespective of medication performed a car driving computer test or a single light flash test (39 patients performed both). Reaction times (RTs), virtual crashes, or lapses (RT ≥ 1 s in the car or flash test) were measured in an IEA burst-triggered fashion during IEA and compared with RT-measurements during unremarkable EEG findings in the same session. RESULTS IEA prolonged RTs both in the flash and car test (p < 0.001) in individual patients up to 200 ms. Generalized IEA with spike/waves (s/w) had the largest effect on RT prolongation (p < 0.001, both tests), whereas mean RT during normal EEG, age, gender, and number of AEDs had no effect. The car test was better than the flash test in detecting RT prolongations (p = 0.030). IEA increased crashes/lapses >26% in sessions with generalized IEA with s/w. The frequency of IEA-associated RT >1 s exceeded predictions (p < 0.001) based on simple RT shift, suggesting functional impairment beyond progressive RT prolongation by IEA. The number of AEDs correlated with prolonged RTs during normal EEG (p < 0.021) but not with IEA-associated RT prolongation or crashes/lapses. SIGNIFICANCE IEA prolonged RTs to varying extents, dependent on IEA type. IEA-associated RTs >1 s were more frequent than predicted, suggesting beginning cerebral decompensation of visual stimulus processing. AEDs somewhat reduced psychomotor speed, but it was mainly the IEA that contributed to an excess of virtual accidents.

De epilepsia, seu comitiali morbo : lectionum Bononiensium libri tres in quib. praeter magni illius morbi theoriam, hoc est definitionem, eiusq[ue] probationem, differentias, caussas, & signa, veterum quoque loca explanata ... /

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Cases of insanity : the epilepsy, hypochondriacal affection, hysteric passion, and nervous disorders, successfully treated /

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Plan for nationwide action on epilepsy /

Includes bibliographies.

Epilepsy, and some nervous affections, its precursors; being twenty-two cases, successfully treated

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Lectures on epilepsy, pain, paralysis, and certain other disorders of the nervous system.

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How the uncared-for epileptic fares in Illinois; colony care the remedy; a plea for immediate legislative action; how you can help.

Includes bibliography.

THE SILENT FORM OF EPILEPSY

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Professor Schroeder van der Kolk on the minute structure and functions of the spinal cord and medulla oblongata : and on the proximate cause and rational treatment of epilepsy /

Translation of two memoirs: Anatomisch physiologisch onderzoek over het fijnere zamenstel en de werking van het ruggemerg, published 1854, and Over het fijnere zamenstel en de werking van het verlangde ruggemerg en over de naaste oorzaak van epilepsie en hare rationele behandeling, published 1858.

Epilepsy: its pathology and treatment

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On epilepsy; anatomo-pathological and clinical notes.

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Abolition of valproate-derived choleresis in the Mrp2 transporter-deficient rat

Valproic acid (VPA) is a major therapeutic agent in the treatment of epilepsy and other neurological disorders. It is metabolized in humans and rats primarily along two pathways: direct glucuronidation to yield the acyl glucuronide (VPA-G) and beta-oxidation. We have shown much earlier in the Sprague-Dawley rat that i.v. administration of sodium valproate (NaVPA) caused a marked choleresis ( mean of 3.3 times basal bile flow after doses of 150 mg/kg), ascribed to the passive osmotic flow of bile water following excretion of VPA-G across the canalicular membrane. Active biliary pumping of anionic drug conjugates across the canalicular membrane is now believed to be attributable to transporter proteins, in particular Mrp2, which is deficient in the TR- ( a mutant Wistar) rat. In the present study, normal Wistar and Mrp2-deficient TR- rats were dosed i.v. with NaVPA at 150 mg/kg. In the Wistar rats, there was a peak choleretic effect of about 3.2 times basal bile flow, occurring at about 30 to 45 min postdose ( as seen previously with Sprague-Dawley rats). In TR- rats given the same i.v. dose, there was no evidence of postdose choleresis. The choleresis was correlated with the excretion of VPA-G into bile. In Wistar rats, 62.8 +/- 7.7% of the NaVPA dose was excreted in bile as VPA-G, whereas in TR- rats, only 2.0 +/- 0.6% of the same dose was excreted as VPA-G in bile ( with partial compensatory excretion of VPA-G in urine). This study underlines the functional ( bile flow) consequences of biliary transport of xenobiotic conjugated metabolites.

Critical relationship between sodium valproate dose and human teratogenicity: results of the Australian register of anti-epileptic drugs in pregnancy

To compare the incidence of foetal malformations (FMs) in pregnant women with epilepsy treated with different anti-epileptic drugs (AED) and doses, and the influence of seizures, family and personal history, and environmental factors. A prospective, observational, community-based cohort study. Methods. A voluntary, Australia-wide, telephone-interview-based register prospectively enrolling three groups of pregnant women: taking AEDs for epilepsy; with epilepsy not taking AEDs; taking AEDs for a non-epileptic indication. Four hundred and fifty eligible women were enrolled over 40 months. Three hundred and ninety six pregnancies had been completed, with 7 sets of twins, for a total of 403 pregnancy outcomes. Results. 354 (87.8%) pregnancy outcomes resulted in a healthy live birth, 26 (6.5%) had a FM, 4 (1%) a death in utero, 1 (0.2%) a premature labour with stillbirth, 14 (3.5%) a spontaneous abortion and 4 lost to follow-up. The FM rate was greater in pregnancies exposed to sodium valproate (VPA) in the first trimester (116.0%) compared with those exposed to all other AEDs (16.0% vs. 2.4%, P < 0.01) or no AEDs (16.0% vs. 3.1 %, P < 0.01). The mean daily dose of VPA taken in pregnancy with FMs was significantly greater than in those without (11975 vs: 1128 mg, P < 0.01). The incidence of FM with VPA doses greater than or equal to 1100 mg was 30.2% vs. 3.2% with doses < 1100 mg (P < 0.01). Conclusions. There is a dose-effect relationship for FM and exposure to VPA during the first trimester of pregnancy, with higher doses of VPA associated with a significantly greater risk than with lower doses or with other AEDs. These results highlight the need to limit, where possible, the dose of VPA in pregnancy. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.