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Unité de recherche en neuro-énergétique et maladies psychiatriques

PROF. PIERRE J. MAGISTRETTI

Introduction

Depuis plusieurs années le laboratoire du Prof. Magistretti étudie le rôle des astrocytes dans le couplage neuro-métabolique, c'est-à-dire l'adaptation énergétique aux variations d'activité des neurones. Ces études ont permis de mettre en évidence les mécanismes de mobilisation du glycogène (seule réserve énergétique du cerveau contenu dans les astrocytes) par les neurotransmetteurs, ainsi qu'un mécanisme de couplage entre la libération neuronale de glutamate (neurotransmetteur excitateur) et la formation de lactate dénomé « Astrocyte-Neuron Lactate Shuttle » ou ANLS. Dans ce modèle, le lactate libéré par les astrocytes peut être ensuite transféré aux terminaisons neuronales qui peuvent l'utiliser comme source d'énergie.

Plus récemment, des données expérimentales in vivo ont montré l’importance de ces interactions métaboliques Neurone-Glie au cours du cycle veille sommeil et également lors des processus cognitifs (apprentissage, mémoire), deux types de mécanismes cérébraux altérés dans les principaux troubles psychiatriques comme la dépression, les troubles bipolaires ou la schizophrénie. De plus, les études post-mortem montrant une perte de cellules gliales dans le cortex préfrontal des patients dépressifs, ainsi qu’une altération de l’expression des gènes codant pour des protéines astrocytaires, renforcent l’idée d’une implication gliale dans ces pathologies. Basée sur ces résultats, notre recherche est principalement centrée sur l’étude des interactions Neurone-Glie dans les pathologies psychiatriques.

Recherche

Nos investigations portent plus précisément sur :

  • L’effet des antidépresseurs sur le métabolisme énergétique astrocytaire et neuronal in vitro.
  • L’implication du métabolisme énergétique dans les effets antidépresseurs des traitements pharmacologiques et des manipulations environnementales (privation de sommeil, stress) in vivo chez le rongeur.
  • Le rôle du métabolisme énergétique astrocytaire sur les conduites addictives chez le rat.

Ces projets sont menés en collaboration avec les Drs. J-L. Martin, J-R Cardinaux et B. Boutrel et J.-M. Petit au CNP.

Certains de ces projets sont menés dans le cadre du « Pôle de Recherche National (PRN) Synapsy, (NCCR “Bases synaptiques des maladies mentales”) financé par le “Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique” et soutenu par la Fondation Préfargier.

Techniques

  • Effet des antidépresseurs sur le métabolisme énergétique astrocytaire et neuronal in vitro.
    Pour ce projet nous utilisons des cultures primaires d'astrocytes et de neurones corticaux. La consommation de glucose est mesurée par la technique du 2DG. Les concentrations extra- et intra-cellulaire de glucose, la libération de lactate ainsi que et les taux astrocytaires de glycogène sont déterminé par des techniques biochimiques.
  • Implication du métabolisme énergétique dans les effets antidépresseurs des traitements pharmacologiques et des manipulations environnementales in vivo chez le rongeur.
    Pour évaluer les changements dynamiques des concentrations extra-cellulaires de glucose et de lactate nous utilisons des biosenseurs implantables dans une zone cérébrale particulière, l'animal restant libre de ces mouvements.
    Cette technique permet d'évaluer les effets métaboliques centraux suite à des injections périphériques d'antidépresseurs. Nous évaluons également les effets métaboliques de manipulations environnementales telles que l'exercice physique spontané ou la privation aiguë de sommeil (4-6h). Pour cette dernière, l'éveil est maintenu en enrichissant l'environnement de l'animal sans le manipuler ni le stresser. Toutes ces manipulations sont connues pour exercer des effets antidépresseurs chez l'homme. 
    L'expression des gènes et des protéines impliqués dans les effets antidépresseurs et dans le métabolisme énergétique est également étudié grâce aux techniques de PCR quantitative, de Western blot et d'immuno-histochimie. Couplée à la technique de FACS, l'utilisation d'animaux transgéniques exprimant la GFP dans certaines sous-populations de neurones ou d'astrocytes est utilisée pour identifier les cibles cellulaires des antidépresseurs.
Vue schématique d'un biosenseur
  • Le rôle du métabolisme énergétique astrocytaire sur les conduites addictives chez le rat.
    De façon similaire aux études in vivo sur les antidépresseurs, les mêmes techniques sont appliquées dans des modèles d'addiction (« place preference test », auto-administration).
       

Publications

Articles originaux

  • In Vivo Evidence for a Lactate Gradient from Astrocytes to Neurons.
    Mächler P, Wyss MT, Elsayed M, Stobart J, Gutierrez R, von Faber-Castell A, Kaelin V, Zuend M, San Martín A, Romero-Gómez I, Baeza-Lehnert F, Lengacher S, Schneider BL, Aebischer P, Magistretti PJ, Barros LF, Weber B.
    Cell Metab. 2016 Jan 12;23(1):94-102. doi: 10.1016/j.cmet.2015.10.010.
  • Channel-mediated lactate release by K⁺-stimulated astrocytes.
    Sotelo-Hitschfeld T, Niemeyer MI, Mächler P, Ruminot I, Lerchundi R, Wyss MT, Stobart J, Fernández-Moncada I, Valdebenito R, Garrido-Gerter P, Contreras-Baeza Y, Schneider BL, Aebischer P, Lengacher S, San Martín A, Le Douce J, Bonvento G, Magistretti PJ, Sepúlveda FV, Weber B, Barros LF.
    J Neurosci. 2015. 35(10):4168-78. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5036-14.2015.

Revues

Contact

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Site de Cery
CH - 1008 Prilly
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EPFL SV BMI LNDC
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 Dernière mise à jour le 28/06/2021 à 15:05