TSC, MTOR, S6K, TREK1, Épilepsie, Taille des cellules, Rapamycine, Phosphorylation, Excitabilité neuronale

L'épilepsie est la manifestation neurologique la plus fréquente du complexe de Sclérose Tubéreuse de Bourneville (ST), une maladie génétique causée par des mutations de perte de fonction sur les gènes TSC1 ou TSC2 qui entraînent une hyperactivation de la voie mTOR. La kinase S6 (S6K) est une sérine/thréonine kinase et elle est l'effecteur en aval de mTOR. Il est bien établi que la S6K joue un rôle clé dans la régulation de la taille des cellules et que la suppression de la S6K rétablit le phénotype de croissance excessive des cellules TSC-null. Cependant, les mécanismes moléculaires en aval de la signalisation aberrante mTOR-S6K qui sont responsables des altérations de l'excitabilité neuronale sont largement inconnus. Pour étudier le rôle de la S6 Kinase (S6K), l'effecteur en aval de la voie mTOR, nous avons généré un modèle de SCT basé sur la délétion du gène TSC1 par AAV9-Cre dans le cerveau des souris TSC1f/f et TSC1f/fS6K-/-. Il est intéressant de noter que le développement de l'épilepsie et la mort prématurée des souris TSC sont complètement inversés par la suppression des gènes S6K1/2. Afin d'identifier de nouvelles cibles potentielles en aval des S6K, nous avons effectué, en collaboration avec Cell Signaling Technology, une analyse phosphoprotéomique et nous avons observé un enrichissement des protéines connues pour être impliquées dans l'autisme et les crises d'épilepsie avec une séquence consensus de phosphorylation spécifique pour les S6K (RXXS*/T*). Nous nous sommes concentrés sur TREK-1, un canal potassique dont la suppression augmente la susceptibilité aux crises d'épilepsie. Nous avons démontré que TREK-1 est phosphorylé sur Ser333 de manière sensible à la rapamycine par S6K dans les cellules HEK293 et dans les neurones corticaux primaires lors d'une stimulation glutamatergique. De plus, par enregistrement électrophysiologique, nous avons observé que TREK-1 est phosphorylé et maintenu dans une conformation fermée après stimulation par des acides aminés, alors qu'il est ouvert en présence de rapamycine. Enfin, la surexpression de TREK-1-S333A est capable d'inverser l'induction de cFos - un marqueur commun de l'activité neuronale - dans un modèle in vitro de TSC. Nos travaux suggèrent un mécanisme de développement de l'épilepsie et pourraient fournir de nouvelles approches thérapeutiques potentielles pour les patients atteints de SCT.