DIU2008 NP-Peyron hypocrétine - sfrms-sommeil.org · CNRS FRE 2469, LYON Hypocrétines/orexines et...

CNRS FRE 2469, LYON

Hypocrétines/orexines et Narcolepsie

CNRS UMR5167, Université de LYONInstitut Fédératif des Neurosciences Lyonnaises

Christelle Peyron

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les états de vigilance

Sommeil lentSommeil paradoxal

Éveil exploratoire

Éveil calmeDensity

Density

R2R2R1R1

D’après D. Gervasoni, CNRS UMR5167

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

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Systèmes neuronaux impliqués dans l’éveil

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

LL’’induction et le maintien du sommeil lent est dinduction et le maintien du sommeil lent est dûû ààll’’inhibition des systinhibition des systèèmes dmes d’é’éveil par les neuronesveil par les neurones

GABAergiquesGABAergiques du VLPOdu VLPO

Eveil Sommeil

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

HypothHypothèèse actuelle: lse actuelle: l’’alternance entre lalternance entre l’é’éveil et leveil et lesommeil est duesommeil est due àà une interaction inhibitriceune interaction inhibitrice

rrééciproque entre les systciproque entre les systèèmes dmes d’é’éveil et le VLPOveil et le VLPO

D’après Saper, 2006

éveil

sommeil

Le modèle derégulation « flip-

flop »

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

voies glycinergiquesvoies GABAergiques ou monoaminergiques

Voies nerveuses responsables du SP

Mc

Motoneuronesspinauxvoies glutamatergiques ou cholinergiques

DpMe

LC

NRD

PAG

DPGiHCRtSLD

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Une pathologie: La Narcolepsie

Prévalence de 1/2000

Accès de sommeil irrépressibles

Accès de cataplexie

Hallucinations hypnagogiques

Paralysies du sommeil

D’après H Bastuji

Anomalies :Anomalies :-- MaintienMaintien dede ll’é’éveilveil-- TransitionsTransitions entreentre éétatstatsde vigilancede vigilance

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Diagnostique

American Academy of Sleep Medicine - ICSD-2 (2005)

Clinique en premier lieu: examen - interrogatoire(échelle d’Epworth)

Enregistrement de sommeil (au moins 2 SOREM)

Test iteratif des latences d’endormissement (TILE) (et/ou TME)(<8 min)

Groupage HLA (antigène Leucocytaire humain)

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hypothèse concensuelle

LaLa narcolepsie humainenarcolepsie humaine estest uneune maladiemaladie rare,rare,

SonSon ddééveloppementveloppement estest ddûû àà ll’’influenceinfluence dede nombreuxnombreux ggèènes (HLA DQB1*0602)nes (HLA DQB1*0602) dede facteurs environnementauxfacteurs environnementaux dd’’uneune interaction ginteraction gèènesnes--environnementenvironnement

LaLa narcolepsienarcolepsie estest une maladieune maladie autoimmuneautoimmune

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Modèles animaux

LesLes chiens narcoleptiqueschiens narcoleptiques ::cas familliauxcas familliaux (Lin et al, 1999)(Lin et al, 1999)

cas sporadiquescas sporadiques (Ripley et al, 2001)(Ripley et al, 2001)

LesLes sourissouris KnockKnock--outout preproprepro--hypocretinhypocretin ((ChemelliChemelli et al, 1999)et al, 1999)

hypocretin recepteurhypocretin recepteur 22double KOdouble KO recepteurrecepteur 1 et 21 et 2

LesLes souris transgsouris transgééniquesniques preprohypocretinpreprohypocretin--ataxin3ataxin3 (Hara et al,(Hara et al,

2001)2001)

Dysfonctionnement du systDysfonctionnement du systèèmeme àà hypocrhypocréétinetine//orexineorexine=>=>

phphéénotype de narcolepsienotype de narcolepsie

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Modèle animal canin:Maladie génétique autosomale récessive

avec pénétrance totale,Canarc-1

1- Recherche d’une association avec DLA => 0

2- Stratégie de clonage positionnel=> mutation du récepteur 2 Hypocrétine

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Modèle animal canin:Mutation du récepteur 2 hypocrétine

SINE => stopProtéine tronquée

G-to-A=> suppresion de l’exon 6

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les souris Knock-Out

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les souris/rat orexin-ataxin-3:Ablation génétique des neurones à Hcrt

Hara et al., 2001, NeuronBeuckmann et al., 2004, J Neurosci.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Mieda et al., 2004, PNAS

Effet de l’Hcrt-1 icv chez les souris narco

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Mieda et al., 2004, PNAS

Effet de l’Hcrt-1 icv chez les souris narco

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les hypocrétines / Orexines

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Identification du systIdentification du systèèmeme àà hypocrhypocréétinetine

Etude des gènes spécifiquement ou particulièrementexprimés dans l’hypothalamusde Lecea et al., 1998, PNAS

Hypocrétines = Orexines

Recherche de ligands pour des récepteurs orphelinsde type protéines GSakurai et al., 1998, Cell

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hybridation soustractive

ARNmhypothalamus

ARNm en excèsCervelet + hippocampe

ADNc

Hybridation

Elimine leshybrides

ADNc single strand

Clonage et séquençage

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Recherche de ligands pour les récepteursorphelins de type Protéine G

ClonesRécepteurs Prot G

Extraits protéiqueshypothalamiques

Identification desProtéines liées

Séquences

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Les Hypocrétines (Orexines) et leurs récepteurs

Prépro-hypocrétine

Hypocrétine - 1(Orexine A)

Hypocrétine - 2(Orexine B)

Hypocrétine(orexine)Récepteur 1

Hypocrétine(orexine)Récepteur 2

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Distribution des neurones à Hcrt chez le rat

Nx PérifornicalNx Hypothalamique• Latéral• Dorsal• Dorsomédial

≈ 3 000 neurones

Peyron et al., 1998, J Neurosc.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Projections des neurones à Hcrt dans le SNC

Peyron et al. (1998) J. Neurosci.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Schéma d’après Baumann et Bassetti, 2005

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Effet in vitro des Hcrts surles neurones monoaminergiques

Hcrt-1 et Hcrt-2 sont excitateurs des neurones NA du LCHagan et al., 1999

Horvath et al., 1999

Hcrt-1 est excitateur des neurones 5-HT du NRDBrown et al., 2001; Liu et al., 2002

Hcrt-1 est excitateur des neurones Histamine du TM

Bayer et al., 2001; Ericksson et al., 2001

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Effet in vitro des Hcrts surles neurones cholinergiques

Excitateur des neurones Ach du LdTBurlet et al., 2002

Excitateur des neurones Ach du BF (pas des GABA)Eggermann et al., 2001

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hypocrétines et cycle veille-sommeil

Hcrt-1 (icv)

augmente l’éveil

diminue le SP

Hcrt-2 (icv)

pas d’effet

Hagan et al., 1999;

Bourgin et al., 2000

HrsHrs

Hcrt-1 25pmol

saline

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Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance

Lee et al., 2005, J Neurosci.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance

Mileykovskiy et al., 2005, Neuron

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Activité des neurones à Hcrten fonction des états de vigilance

Mileykovskiy et al., 2005, Neuron

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hypocrétines déclenchent l’éveilStimulation optique des neurones à hypocrétine

Adamantidis et al., 2007, Nature

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Stimulation optique induit une transition en éveil

Adamantidis et al., 2007, NatureDIU Sommeil et sa Pathologie 2008

L ’effet est bloqué par les antagonistesspécifiques des récepteurs

Adamantidis et al., 2007, NatureDIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Rythmes circadiens des Hcrt

Yoshida et al., 2001

Hcrt-1 (pg/ml)

EvSL (min/2hr)

SP

Tb (°C)

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Régulation homéostasique

Hcrt-1-LHA(pg/ml)

Hcrt-1-mTA(pg/ml)

E ( )SL ( )SP ( )

(min/2hrs)

SDYoshida et al., 2001©

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Convergence des mécanismesde régulation homéostatique et circadienne

sur la libération d’Hcrt-1Deboer et al., 2004, Neurosci.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les hypocrétines / Orexineset

La narcolepsie humaine

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Les Hcrt et la Narcolepsie humaine

Etude génétique de Hcrt, HcrtR-1 and HcrtR-2

15 polymorphismes : 74 sujets narcoleptiques + 118témoins

• 14 d’entre eux ne sont pas liés à la maladie

• 1 est une mutation du peptide signal de la préproHcrt= Un cas de narcolepsie-cataplexie avec une

apparition des symptômes très précoce

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hcrt sont absentes chez les patients narcoleptiquesmais pas MCH

Hcrt

MCH

Narcoleptiques témoins

Peyron et al., 2000, Nature Med.

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Thannickal et al., 2000, Neuron

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Peyron et al., 2000, Nature Med.

Hcrt-1

Hcrt-1 et -2 sont absenteschez les patients narcoleptiques

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Spécificité du dosage d’Hcrt-1 dans le LCR

Ripley et al.,2001,

Neurology

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Mignot et al., 2002, Arch Rev.DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Pas de signe de lésion, d’inflammationchez les sujets narcoleptiques

Narcolepsie Narcolepsie Témoin

HLA-DR

• Pas de trace de lésion après immuno-marquage au crésyl violet, GFAP• Pas de signes d’inflammation après hybridation in situ de TNF-alpha

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hcrt+

Dynorphine

témoins

narcoleptiques

Crocker et al., 2005, NeurologyDIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Hcrt+

NARP

témoins

narcoleptiques

Crocker et al., 2005, Neurology.

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La narcolepsie humaine est due à la dégénérescence

des neurones à Hcrt

La dégénérescence serait la conséquence d’une

attaque autoimmune

Hypothèse

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Recherche d’anticorps spécifiques

Anti- canaux calciques (de type N et Q)

Anti-Recepteur acetylcholine nictinique alpha-3

Anti-muscles striés

Anti-récepteurs cholinergiques

Anti-amphysin

Anti- GAD65

Anti-thyroglobulin Taux de cytokines est normal Activité des cellules T est inchangée Les lymphocytes CD4/CD8 sont normaux

Black et coll., 2004

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Black et coll., 2005

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

128 64 32 16 8 4 2

Facteur de dilution

Narcoleptic Control

Présence d’anticorps, dans le LCR, reconnaissantdes protéines hypothalamiques de rat

1. Adsorption des prot hypothal

3. Révélation enzymatique

2. Immuno avec LCR ou sérum denarcoleptiques et témoins

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Résultats non confirmés par d’autres équipes

•Par ELISA

•Par immunohistochimie

•Par immunoprecipitation

Pas d’auto-anticorps dirigés contre leshypocrétines

Black et al, 2005; Tanaka et al, 2006

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

22 éétudestudes franfranççaisesaises::((LecendreuxLecendreux et al., 2003;et al., 2003; DauvilliersDauvilliers et al., 2004)et al., 2004)

GarGarççon de 10on de 10 ansans

cataplexie depuiscataplexie depuis 22 moismois ((toustous lesles joursjours))

HLA+ etHLA+ et HcrtHcrt--11 indindéétectable danstectable dans le LCRle LCR

MRI normalMRI normal

PrisePrise dede poids importantepoids importante (10kg(10kg dans ldans l’’annannééee))

Pas de mutationsPas de mutations ggéénnéétiquestiques

IvIv IgGIgG perfusionperfusion àà 1mg/kg/jour pd 2jours1mg/kg/jour pd 2jours consconséécutifscutifs33 foisfois àà 44 semaines dsemaines d’’intervallesintervalles

Traitement par fortes doses d’IgG en iv

DIU Sommeil et sa Pathologie 2008

Traitement par fortes doses d’IgG en ivde 4 sujets narcoleptiques

DauvilliersDauvilliers et al, 2004, 2007et al, 2004, 2007DIU Sommeil et sa Pathologie 2008