Étude de la régulation de la concentration extracellulaire de D-sérine et de son implication dans l’excitotoxicité

D-serine, an endogenous agonist of the N-methyl-D aspartate receptor, is implicated both in physiological functions like learning, aging and in psychiatric and neurodegenerative diseases like schizophrenia and amyotrophic lateral sclerosis. This thesis work is composed of two parts. First, I studied the mechanisms regulating D-serine extracellular concentration in the brain. With biosensors developed in the laboratory, we evaluated D-serine diffusion across the blood brain barrier and estimated its concentration in different compartments in vivo. We have shown that D-serine reuptake is mediated by ASC transporters and that its degradation relies on D-amino Acid oxidase in the cerebellum and on serine racemase in the cortex. Second, I have study the implication of D-serine in neuronal lesions produced by status epilepticus, a pathological model in which excitotoxicity is demonstrated. We have developed an automatic software to determine the density of neurons in a brain slice and identify the brain regions with most neuronal lesions following status epilepticus. We have then recorded the extracellular D-serine and glutamate concentration during status epilepticus and demonstrated that the concentration of both transmitters is increased in piriform cortex/amygdala, area corresponding to extended excitotoxic neuronal death. However, in the cortex, an area without excitotoxic neuronal death, D-serine and glutamate concentration are constant. Understanding D-serine regulation and its pathological implication is essential to develop new treatment for protecting the neuronal tissue against excitotoxic insultLa D-sérine, co-agoniste endogène du récepteur N-Méthyl D-Aspartate, est impliquée à la fois dans des fonctions physiologiques telles que l'apprentissage et le vieillissement et dans des pathologies psychiatriques et neurodégénératives comme la schizophrénie ou la sclérose latérale amyotrophique. Ce travail de thèse est composé de deux parties. Premièrement, je me suis intéressée aux mécanismes de régulation de la D-sérine extracellulaire. A l'aide de biocapteurs enzymatiques développés au laboratoire, nous avons évalué, in vivo, la diffusion de la D-sérine à travers la barrière hématoencéphalique et estimé sa concentration dans différents compartiments. Nous avons aussi montré que la recapture de la D-sérine est assurée par les transporteurs de type ASC et que sa dégradation est effectuée par la D-amino acide oxydase dans le cervelet et par la sérine racémase dans le cortex. Deuxièmement, j'ai étudié l'implication de la D-sérine dans le status épilepticus, un modèle présentant une forte excitotoxicité avérée. Nous avons tout d'abord développé une méthode de comptage automatique pour quantifier précisément la mort neuronale. Puis nous avons enregistré les concentrations de D-sérine et de glutamate extracellulaires lors du status épilepticus et nous avons montré que ces deux transmetteurs ont leur concentration augmentée dans le cortex piriforme/amygdale, zones fortement touchées par l'excitotoxicité. En revanche dans le cortex où il n'y a pas de perte neuronale excitotoxique, leur concentration reste inchangée. Mieux comprendre la régulation de la D-sérine et son rôle pathologique est essentiel pour développer et adapter des traitement