Les patients atteints de la MA souffrent d'altérations métaboliques et synaptiques précoces. Via la glycolyse et le cycle de Krebs, le métabolisme du glucose permet la production d'ATP, essentielle à l'activité et la plasticité synaptique. Contrairement aux neurones, les astrocytes utilisent majoritairement la glycolyse pour métaboliser le glucose. En plus de la production d'énergie, la glycolyse fournit les précurseurs indispensables à la synthèse de biomolécules comme la L-sérine. Cet acide aminé est produit à partir du glucose par la déviation du 3-phosphoglycérate (3PG), un intermédiaire glycolytique, via l'enzyme 3-phosphoglycérate déshydrogénase (PHGDH), exprimée spécifiquement dans les astrocytes. La L-sérine est le précurseur de la D-sérine, le principal co-agoniste des NMDAR nécessaires à l'activité et la plasticité synaptique.Nous avons utilisé des souris 3xTg-AD, un modèle développant une MA progressive, afin d'étudier si une altération de la production de L-/D-sérine pouvait contribuer à des déficits synaptiques.A 6 mois, lorsque les souris 3xTg-AD ne possèdent pas encore de plaques amyloïdes dans l'hippocampe, nous avons observé in vivo une diminution du métabolisme du glucose, de la concentration de L-sérine et des déficits synaptiques (LTP). L'expression locale de la PHGDH est aussi altérée. L'application de D-sérine restaure complètement les déficits de LTP chez les souris 3xTg-AD.Ces données supportent l'hypothèse qu'un déficit de production de L-sérine par les astrocytes médié par une diminution du flux glycolytique serait responsable de l'altération synaptique observée dans l'hippocampe des souris 3xTg-AD. / An early alteration of both cerebral glucose metabolism and synaptic activity has been consistently described in Alzheimer's disease (AD) patients. Metabolism of glucose via glycolysis and the citric acid cycle produces ATP that is essential for synaptic activity and plasticity. In the brain, glucose is predominantly processed glycolytically into astrocytes and not by neurons. Beyond ATP production, a major function of aerobic glycolysis is to provide precursors to support macromolecular synthesis. L-serine, generated from glucose through diversion of the glycolytic intermediate 3-phosphoglycerate (3PG) into the phosphorylated pathway, is only produced in astrocytes by 3-phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH), selectively expressed in those glial cells. L-serine is the precursor of D-serine, the main co-agonist of synaptic NMDAR, required for synaptic activity and plasticity. We used 3xTg-AD mice, which develop a progressive pathology, to investigate whether a defective production of L-/D-serine contributes to early synaptic deficits in AD. We found that 3xTg-AD mice display early in vivo alterations of glucose metabolism, synaptic deficits (LTP) in the CA1 region and also lower concentration of L-serine. The local expression of PHGDH was significantly altered. Exogenous D-serine completely rescued LTP in 3xTg-AD mice. These data support the hypothesis that a deficit of L-serine synthesis by astrocytes likely mediated by a decreased glycolytic flux may be responsible for the synaptic alteration mediated by NMDAR in the hippocampus of 3xTg-AD mice.

Les réseaux vasculaires et nerveux présentent des similitudes frappantes (points de branchements, superposition, voies afférentes/efférentes, …) et tous deux interagissent lors du développement ou dans le cadre de pathologies.Dans un premier projet, nous avons voulu déterminer si un facteur pro-angiogénique, c'est-à-dire induisant la formation de nouveaux vaisseaux, peut avoir un effet direct sur le réseau neuronal. Des études menées in vitro ou in vivo chez l’adulte, ont montré une implication directe du Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) sur le système nerveux (survie, prolifération neuronale, croissance axonale, …). Nous avons cherché à savoir si ce facteur a un effet sur le développement ou l’activité des réseaux neuronaux lors de la vie embryonnaire alors que les systèmes vasculaires et nerveux se mettent progressivement en place. Avec une approche électrophysiologique, nous avons focalisé notre attention sur les motoneurones de la moelle épinière de souris entre les stades E13,5 et P0. Nos résultats montrent que le VEGF augmente de façon significative la fréquence des activités synaptiques liées à la libération de GABA et de Glycine pendant une fenêtre temporelle correspondant à la mise en place de ces mêmes activités (E13,5 et E15,5). Cet effet modulateur met en évidence un nouveau rôle du VEGF dans la maturation fonctionnelle des réseaux neuronaux et ouvre de nouvelles perspectives dans l’étude des neurodégénérescences précoces. Dans un second projet, nous nous sommes intéressés au glioblastome, cancer cérébral très invasif. Nous montrons que l’inhibition d’IRE1 (Inositol Requiring-Enzyme 1, senseur du stress du réticulum endoplasmique) dans un modèle d’implantation orthotopique chez la souris induit la formation de tumeurs plus petites, moins vascularisées et plus dispersées avec un meilleur pronostic de survie. Nous observons aussi des altérations du microenvironnement tumoral (matrice extracellulaire, réaction astrocytaire) avec des modifications de l’expression de nombreux facteurs de croissance dont le TGFß. / The nervous and the vascular systems share similarities (branching points, afferent/efferent parts …) and are closely connected during development and pathology.In the first part of this project, we questioned whether the pro-angiogenic key factor VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor), which promotes new blood vessels formation, can directly interact with neural networks while nervous and vascular systems are developing. In the present study, using an electrophysiological approach, we focused on the effect of VEGF on embryonic spinal lumbar motoneurons (MNs). Our results demonstrate that VEGF increases the frequency of the GABA/glycinergic events at early developmental stages (E13.5 and E15.5) but not at the perinatal stage E17.5. Our data highlight a new role for VEGF which can control both the maturation of the vascular and neuronal networks and may likely be involved in early MNs degeneration.In the second part, we focused on glioblastoma, the most agressive form of brain cancer. Our results show that inhibition of IRE1 (Inositol Requiring-Enzyme 1, stress sensor of endoplasmic reticulum) leads to formation of smaller, less vascularized, more invasive tumors with a better prognosis. We also observe that tumoral microenvironnement is altered (reactive astrogliosis, extracellular matrix) and expression of several growth factors like TGFß is modified.