La Sclérose Tubéreuse de Bourneville est une pathologie génétique rare qui se caractérise par la survenue de crises épileptiques précoces à l’origine du développement de nombreux troubles neurologiques tels que des symptômes autistiques ou des retards mentaux. Les épilepsies retrouvées dans la Sclérose Tubéreuse de Bourneville sont souvent résistantes aux traitements pharmacologiques disponibles soulevant la nécessité de trouver de nouvelles approches médicamenteuses plus efficaces pour traiter les patients. Dans cette étude nous avons mis en évidence que l’AppCH2ppA est une molécule efficace pour bloquer la survenue des crises épileptiques dans un modèle de souris pour la Sclérose Tubéreuse de Bourneville ainsi que sur des résections chirurgicales de tissu provenant de patients humains atteints par la Sclérose Tubéreuse de Bourneville. Nous avons montré que les propriétés antiépileptiques de l’AppCH2ppA s’appuient sur une libération autocrine d’adénosine par les neurones de la couche IV du cortex somatosensoriel et d’une activation consécutive des récepteurs à l’adénosine de type A1. Cette activation a lieu spécifiquement au niveau du compartiment postsynaptique et est responsable d’une activation de conductances potassiques et d’une diminution de l’excitabilité des neurones. L’administration d’AppCH2ppA n’est associé à aucun effet secondaire notables sur la santé des souris. Ainsi l’AppCH2ppA semble être un outil thérapeutique prometteur et peu risqué qui stimule des mécanismes antiépileptiques endogènes naturellement sollicités par le cerveau et efficaces pour stopper et limiter la survenue des crises épileptiques. / Tuberous Sclerosis Complex (TSC) is a rare genetic disease characterized by the presence of epilepsies that appear early and in the life of patients and are responsible for the development of several neurological disorders such as autistic symptoms or mental retardations.In TSC, epileptic seizures often resist to pharmacological approaches raising the importance to find new molecules to treat more efficiently the patients.In this study we showed that AppCH2ppA is an effective molecule to block the onset of epileptic seizures in a mouse model for Tuberous Sclerosis as well as on human patients tissues.We have shown that AppCH2ppA nduce an autocrine release of adenosine by the spiny stellate cells present in the layer IV of the somatosensory cortex. This release is responsible for a subsequent activation of adenosine A1 receptors that occur specifically in the postsynaptic compartment of neurons and is responsible for an activation of potassium channels and a decrease of the excitability of neurons. The administration of AppCH2ppA is not associated with any significant side effects on mouse health. Thus, AppCH2ppA appears to be a promising and low-risk therapeutic tool that stimulates an endogenous antiepileptic pathway that is naturally used in the brain and that is efficient to stop and limit the appearance of epileptic seizures.

Novartis a subventionné ce projet de recherche / La sclérose tubéreuse de Bourneville (STB) est une affection caractérisée par la formation de tumeurs bénignes dans différents organes dont le cœur. Elle est due à la désinhibition de la cible mammalienne de la rapamycine (mTOR). Ces tumeurs encore appelées rhabdomyomes (RHM) au niveau cardiaque régressent spontanément dans la plupart des cas mais peuvent se compliquer d’arythmie ou d’obstruction ce qui peut compromettre le débit cardiaque et nécessiter un traitement. Les objectifs généraux de ce travail étaient d’étudier les perturbations des paramètres fonctionnels cardiaques et d’analyser la variabilité de la fréquece cardiaque chez une population porteuse de rhabdomyomes cardiaques dans la sclérose tubéreuse de Bourneville. Méthodes : Nous avons mené cette étude transversale entre février 2013 et mars 2015 afin de déterminer l'impact de la RHM sur le système de conduction cardiaque, sur l'homéostasie nerveuse autonome et sur le fonctionnement du coeur. Trente sujets avec TSC ont été recrutés pour participer à cette étude et ils ont été comparés à 13 contrôles sains qui étaient des membres de la famille libres de RHM. Les séries d’échocardiogrammes qui ont été précédemment enregistrées ont servi à documenter la taille de la tumeur au cours de la petite enfance. Un enregistrement Holter de 24 heures a été effectué pour la détection éventuelle d'arythmies et l'analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC). Nous avons aussi rapporté quatre cas de régression de gros rhabdomyomes obstructifs chez des nouveaux nés sous everolimus par rapport à dix contrôles historiques non traités de notre centre. Résultats : La durée moyenne du suivi était de 4.5 ans. La prévalence des RHM était de 46.8% (37 RHM) entre 0-5 ans, 13.9% (11 RHM) entre 6-11 ans et 39.2% (31 RHM) entre 12- 33 ans. Dans 20% des cas, les RHM étaient responsables d’obstacles à l’éjection ou au remplissage du cœur. Les troubles du rythme retrouvés étaient de bénignes extrasystoles ventriculaires (55%) et des extrasystoles supraventriculaires (50%), Ces extrasystoles étaient plus fréquentes chez ces patients comparés à la population générale. Des arythmies significatives étaient notées chez 3 patients (30%) porteurs de large RHM: l’un présentait une tachycardie supraventriculaire sur syndrome de Wolff Parkinson White, l’autre une fibrillation auriculaire et le dernier des tachycardies supraventriculaires paroxystiques. Dans ii cette étude, nous avons aussi noté une augmentation de la variabilité de la fréquence cardiaque chez les cas dans les domaines et temporels spatial. En analyse régression linéaire on note une inversion de la pente de la courbe de variabilité de la fréquence cardiaque selon l'âge comparée à celle des témoins sains. Chez quatre patients pour qui les RHM obstructifs étaient traités par everolimus, la régression était en moyenne 11.8 fois plus rapide (droite de régression linéaire -0.0285 vs. -0.0024; p<0.001). La durée moyenne de régression de 50% de la taille des masses était de 1.13 ± 0.33 mois (extrêmes 0.66 à 1.4 mois) pour les patients traités par everolimus comparée à 72.9 ± 53.03 mois dans le groupe contrôle historique (p = 0.026). Aucun effet secondaire significatif n’a été observé. Conclusion: Dans cette série les arythmies cardiaques sont plus fréquentes chez les porteurs de sclérose tubéreuse de Bourneville comparés à la population générale avec une tendance plus importante chez les cas avec de gros rhabdomyomes. Pour ces derniers, l’everolimus est efficace pour la réduction de leur taille durant la période néonatale. Mais avec le peu de données de sécurité et d’innocuité disponibles cette approche thérapeutique ne doit être considérée que pour un nombre de cas limités. / Background: Tuberous Sclerosis Complex is caracterised by the formation of benign tumors in various organs, including the heart. It is caused by the disinhibition of the mammalian target of rapamycin (mTOR) protein. RHM (rhabdomyomas) regress spontaneously in most cases but can be complicated by serious arrhythmias or obstruction that may compromise cardiac output requiring treatement. The main objectives of this work were to study functional and electrical cardiac desorders and to analyze the heart rate variability in population of TSC with cardiac rhabdomyoma. Methods: We conducted this cross-sectional study between February 2013 and March 2015 to determine the impact of HMR on the cardiac conduction system and on autonomic nervous homeostasis. Thirty subjects with TSC were recruited to participate in this study and compared to 13 healthy controls that were free family members of RHM. The serial echocardiograms that were previously recorded were used to document the size of the tumor during early childhood. A 24-hour Holter record was performed for possible arrhythmia detection and heart rate variability (VFC) analysis. Results: The median follow-up time was 4.5 years. The prevalence of RHM was 46.8% (37 RHM) between 0-5 years, 39.2% (31 RHM) between 12-33 years and 13.9% (11 RHM) between 6-11 years. RHM causes in 20% an obstacle to inflow or outflow tract. The encountered benign arrhythmias founded were isolated ventricular premature beats (55%) and supraventricular premature beats (50%), which were 2 times fold and 4 times fold more compared to reported prevalence in the general pediatric population, respectively (p<0.05). Significant arrhythmias were noted in 3 (30%) patients with large RHM: one patient with Wolff Parkinson White syndrome had supraventricular tachycardia, one with atrial fibrillation, a third patient had symptomatic paroxysmal supraventricular tachycardia. There was a trend which did not reach statistical significance difference in the prevalence of cardiac arrhythmias between cases with small versus large RHM (p=0.07). In this study heart rate variability was increased in patients with TSC according to time, frequency and non-linear domains. For this heart rate variabity TSC patients with RHM showed an inversed relationship towards age compared to controls, Studies from four everolimus treated cases were compared to 10 controls. Compared to historic controls, everolimus treated patients had a RHM size regression rate 11.8 times faster (linear regression slope -0.0285 vs. -0.0024; p<0.001). The average time to 50% size reduction was 1.13 ± 0.33 month (range 0.66 to 1.4 months) for everolimus treated patients compared to 72.9 ± 53.03 months in the historic controls (p = 0.026). No significant side effect were observed. Conclusion: In this series, arrhythmia was more prevalent in TSC compared to general pediatric population, with a trend towards higher prevalence in cases with larger RHM. Everolimus is effective for size reduction of RHM during the neonatal period. With limited safety data this approach should be used with caution, only in selective cases.

La trisomie 21 (T21), le Syndrome X Fragile (SXF), la Sclérose tubéreuse de Bourneville (STB) et les mutations SYNGAP1 sont causés par des dysfonctionnements des voies moléculaires qui entraînent notamment un déséquilibre dans l’excitation et l’inhibition de l’activité neuronale qui aurait des impacts sur le développement et le fonctionnement du cerveau. Toutefois, il est difficile de faire le pont entre les déséquilibres moléculaires observés dans les modèles animaux et les particularités structurelles, fonctionnelles et cognitives observées dans ces syndromes chez l’humain. À notre connaissance, peu d’études ont comparé différents syndromes génétiques sur les processus sensoriels, l’apprentissage de base ou encore leurs caractéristiques comportementales en utilisant des paradigmes similaires et translationnels, permettant de mieux comprendre leurs particularités. Le premier volet de cette thèse vise à identifier si l’activité électroencéphalographique serait un biomarqueur adéquat représentant les altérations neurobiologiques tant des processus sensoriels que d’apprentissage chez les humains présentant ces syndromes. L’étude #1 avait comme objectif de décrire le traitement sensoriel auditif, comme il s’agit d’un processus élémentaire, et ce, chez les mutations SYNGAP1 qui représentent une condition génétique encore peu étudiée chez l’humain. Les résultats ont d’ailleurs permis d’identifier une diminution de la synchronisation de phase et une augmentation de la puissance dans la bande gamma qui distinguent cette condition génétique tant des participants sans DI que de la T21. Toujours dans l’esprit d’identifier des biomarqueurs électroencéphalographiques, mais cette fois au niveau d’un processus cognitif de base, l’étude #2 avait pour objectif de comparer tous ces syndromes dans un paradigme de suppression neuronale (SN) afin de vérifier la présence de SN et de comparer l’apprentissage de base chez ces populations. Les résultats ont identifiés que la T21 et le SXF présentaient tous les deux un patron de SN et que le SXF présentait relativement une plus forte habituation indiquant des particularités spécifiques selon les syndromes. Le deuxième volet, davantage clinique, permet de comparer les profils comportementaux associés au fonctionnement adaptatif entre les syndromes et à décrire les pistes d’intervention existantes. L’étude #3 a notamment mis en évidence que le QI et les symptômes de TDAH sont associés au fonctionnement adaptatif auprès de ces différents syndromes dont le SXF et la STB. Cet article a aussi permis de décrire les profils comportementaux de ces mêmes conditions en révélant davantage de difficultés rapportées chez les individus présentant un SXF, alors que la T21 présentait moins de particularités cliniques au niveau comportemental. Enfin, l’article #4 a mis en lumière diverses interventions utilisées auprès de la population présentant une DI notamment des stratégies cognitivo-comportementales et compensatoires. Cette thèse permet donc de dresser un portrait spécifique de ces syndromes génétiques concernant leur signature électrophysiologique lors du traitement sensoriel et de l’apprentissage ainsi que sur le plan des comorbidités comportementales et de leur relation avec le fonctionnement adaptatif, pour ensuite aborder les interventions actuelles en DI. Les diverses particularités identifiées à plusieurs niveaux ont permis de générer des suggestions pouvant guider certaines interventions futures. / Down syndrome (DS), Fragile X syndrome (FXS), Tuberous sclerosis complex (TSC) and SYNGAP1 mutations are caused by dysfunctions of the molecular pathways which lead among others to an imbalance in excitation and inhibition of the neuronal activity that would impact the brain development and its functioning. However, it is difficult to directly bridge the gap between the molecular imbalances observed in animal models with the structural, functional and cognitive characteristics observed in human with these syndromes. To our knowledge, few studies have compared those different genetic syndromes on sensory processing, basic learning or on their behavioural issues using similar and translational paradigms then allowing a better understanding of their specificities. The first part of this thesis aims to identify whether electroencephalographic activity would be an adequate biomarker representing neurobiological alterations both in sensory processing and learning in humans with these syndromes. The goal of study #1 was to describe auditory sensory processing, as a very first basic process, in SYNGAP1 mutations being a genetic condition still little studied in humans. Results showed a decrease in phase synchronization and an increase in the power of gamma band which distinguish this genetic condition both from participants without ID and from DS. Still in order to identify electroencephalographic biomarkers, but this time at a basic cognitive level, study #2 aimed to compare all these syndromes in a repetition suppression (RS) paradigm in order to observe the presence of RS and compare basic learning in these populations. The results identified a RS pattern in both DS and FXS. FXS also exhibited relatively higher habituation then indicating specific features according to the syndrome. The second part, addressing clinical aspects, permits to compare the behavioural profiles associated with adaptive functioning between syndromes and to describe existing interventions on ID population. Study #3 notably highlighted that IQ and ADHD symptoms are associated with adaptive functioning especially in FXS and TSC. This article also made it possible to describe the behavioural profiles of these syndromes, revealing more difficulties reported in individuals with FXS, while DS presented fewer behavioural issues. Finally, article #4 highlighted various interventions used with ID population, notably cognitive-behavioural and compensatory strategies. This thesis therefore makes it possible to gain a better understanding of these genetic syndromes concerning their electrophysiological signature during sensory processing and learning as well as in terms of behavioural comorbidities and their relationship with adaptive functioning, to then address current ID interventions. These different syndromic particularities identified at several levels made it possible to generate suggestions that could guide future interventions in this field.