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08 août 2019

L'Interaction entre un gène de risque de trouble mental et un changement de polarité de développement de l'action GABA conduit à un déséquilibre excitation-inhibition

Aperçu: G.M.
Le déséquilibre excitation-inhibition (E-I) est considéré comme une caractéristique de divers troubles du développement neurologique, notamment la schizophrénie et l'autisme. 
La manière dont les facteurs de risque génétiques perturbent la formation coordonnée des synapses glutamatergique et GABAergique pour provoquer un déséquilibre E-I n'est pas bien comprise. 
Ici, nous montrons que l'inactivation de Disrupted-in-schizophrenia 1 (DISC1), un gène de risque de troubles mentaux majeurs, conduit à un déséquilibre E-I dans les neurones à granules dentés matures. Nous avons constaté que des apports excessifs en GABAergique d'interneurones exprimant la parvalbumine, mais non la somatostatine, favorisent la formation de synapses glutamatergique et gABAergique dans des neurones immatures mutants. Suite au passage de la polarité de signalisation GABAergique de dépolarisation à hyperpolarisation au cours de la maturation neuronale, une inhibition accrue des entrées excessives parvalbumine + GABAergique entraîne une perte des synapses glutamatergiques excitatrices dans les neurones mutants matures, entraînant un déséquilibre E-I. 
Nos résultats fournissent des informations sur le rôle de dépolarisation du GABA dans le développement de la balance E-I et sur la manière dont il peut être influencé par les facteurs de risque génétiques des troubles mentaux.

2019 Aug 6;28(6):1419-1428.e3. doi: 10.1016/j.celrep.2019.07.024.

Interplay between a Mental Disorder Risk Gene and Developmental Polarity Switch of GABA Action Leads to Excitation-Inhibition Imbalance

Author information

1
Department of Neuroscience and Mahoney Institute for Neurosciences, Perelman School for Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Institute for Cell Engineering, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA.
2
Institute for Cell Engineering, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA; Department of Pharmacology, School of Medicine, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA; Neuroscience Center, School of Medicine, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.
3
Department of Pharmacology, College of Medicine, National Cheng Kung University, No. 1, University Road, Tainan City 701, Taiwan.
4
Institute for Cell Engineering, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD 21205, USA.
5
Department of Neurobiology and Behavior, State University of New York at Stony Brook, Stony Brook, NY 11794, USA.
6
Bio-X Institute, Key Laboratory for the Genetics of Developmental and Neuropsychiatric Disorders, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China.
7
Center for Developmental Neurobiology, King's College London, London SE1UL, UK.
8
Department of Neuroscience and Mahoney Institute for Neurosciences, Perelman School for Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA.
9
Department of Neuroscience and Mahoney Institute for Neurosciences, Perelman School for Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Department of Cell and Developmental Biology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Institute for Regenerative Medicine, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; The Epigenetics Institute, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA.
10
Department of Neuroscience and Mahoney Institute for Neurosciences, Perelman School for Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Department of Cell and Developmental Biology, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Institute for Regenerative Medicine, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA; Department of Psychiatry, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA. Electronic address: gming@pennmedicine.upenn.edu.

Abstract

Excitation-inhibition (E-I) imbalance is considered a hallmark of various neurodevelopmental disorders, including schizophrenia and autism. How genetic risk factors disrupt coordinated glutamatergic and GABAergic synapse formation to cause an E-I imbalance is not well understood. Here, we show that knockdown of Disrupted-in-schizophrenia 1 (DISC1), a risk gene for major mental disorders, leads to E-I imbalance in mature dentate granule neurons. We found that excessive GABAergic inputs from parvalbumin-, but not somatostatin-, expressing interneurons enhance the formation of both glutamatergic and GABAergic synapses in immature mutant neurons. Following the switch in GABAergic signaling polarity from depolarizing to hyperpolarizing during neuronal maturation, heightened inhibition from excessive parvalbumin+ GABAergic inputs causes loss of excitatory glutamatergic synapses in mature mutant neurons, resulting in an E-I imbalance. Our findings provide insights into the developmental role of depolarizing GABA in establishing E-I balance and how it can be influenced by genetic risk factors for mental disorders.
PMID: 31390557
DOI: 10.1016/j.celrep.2019.07.024

14 janvier 2018

Expression enrichie de gènes associés aux "troubles du spectre de l'autisme" dans les neurones inhibiteurs humains

Aperçu: G.M.
Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est hautement héréditaire mais génétiquement hétérogène. Les circuits neuronaux affectés et les types de cellules restent flous et peuvent varier à différents stades de développement.  
En analysant plusieurs ensembles de profils de transcriptome monocellulaire humain, les chercheurs ont constaté que les candidats TSA ont montré une expression de gènes relativement enrichie dans les neurones, en particulier dans les neurones inhibiteurs.  
Les candidats TSA étaient également plus susceptibles d'être les centres du module du gène de co-expression qui est fortement exprimé dans les neurones inhibiteurs, une caractéristique non détectée pour les neurones excitateurs.  
En outre, ils ont trouvé que les gènes régulés dans plusieurs échantillons de cortex TSA étaient enrichis avec des gènes hautement exprimés dans les neurones inhibiteurs, suggérant une augmentation potentielle des neurones inhibiteurs et un déséquilibre entre les neurones excitateurs et inhibiteurs dans les cerveaux TSA.  
De plus, les cibles en aval de plusieurs candidats TSA, tels que CHD8, EHMT1 et SATB2, ont également affiché une expression enrichie dans les neurones inhibiteurs.  
Pris ensemble, ces analyses de données transcriptomiques monocellulaires suggèrent que les neurones inhibiteurs peuvent être un sous-type neuronal majeur affecté par la perturbation des réseaux de gènes TSA, fournissant une preuve fonctionnelle cellulaire unique pour soutenir l'hypothèse de déséquilibre excitateur / inhibiteur (E / I).

Transl Psychiatry. 2018 Jan 10;8(1):13. doi: 10.1038/s41398-017-0058-6.

Enriched expression of genes associated with autism spectrum disorders in human inhibitory neurons

Wang P1, Zhao D1, Lachman HM1,2,3,4, Zheng D5,6,7.

Author information

1
Department of Genetics, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA.
2
Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA.
3
Department of Neuroscience, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA.
4
Department of Medicine, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA.
5
Department of Genetics, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA. deyou.zheng@einstein.yu.edu.
6
Department of Neuroscience, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA. deyou.zheng@einstein.yu.edu.
7
Department of Neurology, Albert Einstein College of Medicine, 1300 Morris Park Ave., Bronx, NY, USA. deyou.zheng@einstein.yu.edu.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is highly heritable but genetically heterogeneous. The affected neural circuits and cell types remain unclear and may vary at different developmental stages. By analyzing multiple sets of human single cell transcriptome profiles, we found that ASD candidates showed relatively enriched gene expression in neurons, especially in inhibitory neurons. ASD candidates were also more likely to be the hubs of the co-expression gene module that is highly expressed in inhibitory neurons, a feature not detected for excitatory neurons. In addition, we found that upregulated genes in multiple ASD cortex samples were enriched with genes highly expressed in inhibitory neurons, suggesting a potential increase of inhibitory neurons and an imbalance in the ratio between excitatory and inhibitory neurons in ASD brains. Furthermore, the downstream targets of several ASD candidates, such as CHD8, EHMT1 and SATB2, also displayed enriched expression in inhibitory neurons. Taken together, our analyses of single cell transcriptomic data suggest that inhibitory neurons may be a major neuron subtype affected by the disruption of ASD gene networks, providing single cell functional evidence to support the excitatory/inhibitory (E/I) imbalance hypothesis.
PMID:29317598
DOI:10.1038/s41398-017-0058-6

14 août 2017

L'inhibition de l'imitation chez les enfants avec un syndrome de Tourette

Aperçu: G.M.
L'échopraxie, c'est-à-dire l'imitation ouverte et automatique des actions d'autres personnes, est fréquente chez les "patients" avec un diagnostic de syndrome de Gilles de la Tourette, de "trouble du spectre de l'autisme" et chez ceux qui ont des lésions frontales. 
Bien que les tâches de temps de réaction systématique aient confirmé une augmentation de l'imitation automatique dans les deux derniers groupes, les patients adultes avec un syndrome de Tourette semblent compenser les tendances d'imitation automatiques par un ralentissement général des temps de réponse.  
Les résultats suggèrent que les enfants atteints du syndrome de Tourette utilisent déjà des stratégies d'inhibition différentes ou supplémentaires par rapport aux enfants en bonne santé.


J Neuropsychol. 2017 Aug 12. doi: 10.1111/jnp.12132.

Imitation inhibition in children with Tourette syndrome

Author information

1
Department of Paediatric and Adult Movement Disorders and Neuropsychiatry, Institute of Neurogenetics, University of Lübeck, Germany.
2
Department of Psychology, University of Southampton, UK.
3
Department of Neurology, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Germany.
4
Department of Human Resources, Health and Social Affairs, University of Applied Sciences, Cologne, Germany.
5
Department of Neurology, Julius-Maximilians-University, Würzburg, Germany.
6
Department of Experimental Psychology, Ghent University, Belgium.

Abstract

OBJECTIVE:

Echopraxia, that is, the open and automatic imitation of other peoples' actions, is common in patients with Gilles de la Tourette syndrome, autism spectrum disorder, and also those with frontal lobe lesions. While systematic reaction time tasks have confirmed increased automatic imitation in the latter two groups, adult patients with Tourette syndrome appear to compensate for automatic imitation tendencies by an overall slowing in response times. However, whether children with Tourette syndrome are already able to inhibit automatic imitation tendencies has not been investigated.

METHOD:

Fifteen children with Tourette syndrome and 15 healthy children (aged 7-12 years) performed an imitation inhibition paradigm. Participants were asked to respond to an auditory cue by lifting their index finger or their little finger. Participants were simultaneously presented with either compatible or incompatible visual stimuli.

RESULTS:

Overall responses in children with Tourette syndrome were slower than in healthy children. Although responses were faster in compatible than in incompatible trials in both groups, this 'interference effect' was smaller in children with Tourette syndrome.

CONCLUSIONS:

Children with Tourette syndrome have a smaller interference effect than healthy children, indicating an enhanced ability to behaviourally control automatic imitation tendencies at the cost of reacting slower. The results suggest that children with Tourette syndrome already employ different or additional inhibition strategies compared to healthy children.

PMID:28801946
DOI:10.1111/jnp.12132

19 juin 2017

Engrammes inhibitrices dans la perception et la mémoire

Traduction: G.M.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Jun 13. pii: 201701812. doi: 10.1073/pnas.1701812114.

Inhibitory engrams in perception and memory

Author information

1
The Oxford Centre for Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain, University of Oxford, Oxford OX3 9DU, United Kingdom; helen.barron@merton.ox.ac.uk tim.vogels@cncb.ox.ac.uk behrens@fmrib.ox.ac.uk mani.ramaswami@tcd.ie.
2
Medical Research Council Brain Network Dynamics Unit, Department of Pharmacology, University of Oxford, Oxford OX1 3QT, United Kingdom.
3
Centre for Neural Circuits and Behaviour, University of Oxford, Oxford OX1 3SR, United Kingdom; helen.barron@merton.ox.ac.uk tim.vogels@cncb.ox.ac.uk behrens@fmrib.ox.ac.uk mani.ramaswami@tcd.ie.
4
The Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, Institute of Neurology, University College London, London WC1N 3BG, United Kingdom.
5
Trinity College Institute of Neuroscience, School of Genetics and Microbiology and School of Natural Sciences, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland; helen.barron@merton.ox.ac.uk tim.vogels@cncb.ox.ac.uk behrens@fmrib.ox.ac.uk mani.ramaswami@tcd.ie.
6
National Centre for Biological Sciences, Tata Institute of Fundamental Research, Bangalore 560065, India.

Abstract

Les systèmes nerveux utilisent des assemblages de cellules excitatrices pour coder et représenter les perceptions sensorielles. De même, les assemblages de cellules syntaxiquement connectés ou les "engrammes" sont censés représenter des souvenirs de l'expérience passée. Plusieurs lignes de preuves récentes indiquent que les systèmes cérébraux créent et utilisent des répliques inhibitrices de représentations excitatrices pour des fonctions cognitives importantes. De telles «engrammes inhibitrices » compatibles peuvent se former à travers une potentialisation homéostatique de l'inhibition sur des cellules postsynaptiques qui présentent des niveaux d'excitation accrus. Les engrammes inhibitrices peuvent réduire les réponses comportementales à des stimuli familiers, ce qui entraîne une accoutumance comportementale. De plus, en empêchant une activation inappropriée des engrammes à mémoire excitatrice, les engrammes inhibitrices peuvent rendre les mémoires à l'état de repos, stockées sous une forme latente disponible pour une activation contextuelle. Dans les réseaux de neurones avec des engrammes excitatrices et inhibitrices équilibrées, la libération de réponses innées et le rappel des souvenirs associatifs peuvent se produire par désinhibition ciblée. La compréhension des mécanismes qui régulent la formation et l'expression des engrammes inhibitrices in vivo peut aider non seulement à expliquer les caractéristiques clés de la cognition, mais aussi à fournir un aperçu des traits transdiagnostiques associés à des affections psychiatriques telles que l'autisme, la schizophrénie et le syndrome de stress post-traumatique.
Nervous systems use excitatory cell assemblies to encode and represent sensory percepts. Similarly, synaptically connected cell assemblies or "engrams" are thought to represent memories of past experience. Multiple lines of recent evidence indicate that brain systems create and use inhibitory replicas of excitatory representations for important cognitive functions. Such matched "inhibitory engrams" can form through homeostatic potentiation of inhibition onto postsynaptic cells that show increased levels of excitation. Inhibitory engrams can reduce behavioral responses to familiar stimuli, thereby resulting in behavioral habituation. In addition, by preventing inappropriate activation of excitatory memory engrams, inhibitory engrams can make memories quiescent, stored in a latent form that is available for context-relevant activation. In neural networks with balanced excitatory and inhibitory engrams, the release of innate responses and recall of associative memories can occur through focused disinhibition. Understanding mechanisms that regulate the formation and expression of inhibitory engrams in vivo may help not only to explain key features of cognition but also to provide insight into transdiagnostic traits associated with psychiatric conditions such as autism, schizophrenia, and posttraumatic stress disorder.
PMID:2811219
DOI:1.1073/pnas.1701812114

17 juin 2017

Réponse à la gêne acoustique et sa modulation dans la schizophrénie et le "trouble du spectre de l'autisme" chez les sujets asiatiques

Aperçu: G.M.
La réponse à la gêne acoustique (ASR) et sa modulation, comprenant l'inhibition de la réponse (PPI) sont considérés comme des indices neurophysiologiques prometteurs pour la recherche translationnelle en psychiatrie. La déficience du PPI a été signalée dans plusieurs troubles psychiatriques, mais surtout dans la schizophrénie, où le PPI est considéré comme un endophénotype candidat du trouble.
On sait que le PPI de l'ASR se développe avant 8 ans et que la déficience en PPI n'a été signalée que chez les adultes (et non les enfants) avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme" (TSA), ce qui implique des caractéristiques atypiques présentes lors du développement précoce. 
Les récentes études asiatiques sur les enfants avec un diagnostic de TSA suggèrent qu'une étude approfondie de l'ASR et de sa modulation, peuvent contribuer à une compréhension de la déficience des circuits neuronaux chez les enfants avec un diagnostic de TSA et de ses problèmes de comportement comorbide. 
Dans cet examen, les chercheurs examinent les résultats récents sur l'ASR et sa modulation dans les pays asiatiques et discutent de son utilisation potentielle pour l'étude de la détection sensoriomotrice et de sa relation avec la schizophrénie et le TSA. En conclusion, l'ASR et sa modulation peuvent fournir un indice neurophysiologique global bien établi pour la recherche translationnelle dans les troubles psychiatriques.  

Schizophr Res. 2017 Jun 1. pii: S0920-9964(17)30308-0. doi: 10.1016/j.schres.2017.05.034.

Acoustic startle response and its modulation in schizophrenia and autism spectrum disorder in Asian subjects

Author information

1
Department of Child and Adolescent Mental Health, National Institute of Mental Health, National Center of Neurology and Psychiatry, 4-1-1 Ogawahigashicho, Kodaira, Tokyo 187-8553, Japan; Department of Advanced Neuroimaging, Integrative Brain Imaging Center, National Center of Neurology and Psychiatry, 4-1-1 Ogawahigashicho, Kodaira, Tokyo 187-8551, Japan. Electronic address: htakahashi@ncnp.go.jp.
2
Department of Child and Adolescent Mental Health, National Institute of Mental Health, National Center of Neurology and Psychiatry, 4-1-1 Ogawahigashicho, Kodaira, Tokyo 187-8553, Japan. Electronic address: kamio@ncnp.go.jp.

Abstract

The acoustic startle response (ASR) and its modulation, including prepulse inhibition (PPI), are considered to be promising neurophysiological indices for translational research in psychiatry. Impairment of the PPI has been reported in several psychiatric disorders, but particularly in schizophrenia, where PPI is considered to be a candidate endophenotype of the disorder. Although the profiles of the ASR differ between races, recent studies of single ethnicity samples in Asia were in accord with a number of studies from Western countries, in reporting that patients with schizophrenia exhibit impaired PPI. The PPI of the ASR is known to develop before 8years of age, and PPI impairment has only been reported in adults (not children) with autism spectrum disorder (ASD), which involves atypical features that are present from early development. Recent Asian studies of children with ASD suggest that comprehensive investigation of the ASR and its modulation, including the startle response to weak startle stimuli, peak startle latency, and PPI, may contribute to an understanding of the impairment of the neural circuitry in children with ASD and its comorbid behavioral problems. In this review, we review recent findings on the ASR and its modulation from Asian countries, and discuss its potential use for studying sensorimotor gating and its relationship to schizophrenia and ASD. In conclusion, the ASR and its modulation can provide a well-established global neurophysiological index for translational research in psychiatric disorders. Future studies investigating the development of sensorimotor gating in early development may contribute to prevention of psychiatric disorders.
PMID:28578923
DOI:10.1016/j.schres.2017.05.034

31 mai 2017

La stimulation du courant continu transcrânien de la jonction temporopariétale et du cortex frontal inférieur améliore l'inhibition de l'imitation et le point de vue d'autrui sans effet sur le score de quotient du spectre autistique

Aperçu: G.M.
On pense que les lésions vers des régions cérébrales telles que la jonction temporopariétale (TPJ) et le cortex frontal inférieur (IFC) provoquent un trouble du spectre de l'autisme.
Des études antérieures ont indiqué que la stimulation du courant continu transcrânien (TDCS) de la droite TPJ améliore les fonctions cognitives sociales telles que l'inhibition de l'imitation et de point de vue d'autrui.
Bien que les travaux antérieurs montrent que le TDCS de la IFC droite améliore l'inhibition de l'imitation, ses effets sur le point de vue d'autrui n'ont pas encore été déterminés. 
En outre, le rôle du TPJ et de l'IFC dans la détermination du Quotient du spectre autistique (AQ), qui est une mesure des traits du spectre autistique, n'est toujours pas clair.
Ainsi, l'étude actuelle a réalisé le TDCS sur le TPJ droit et l'IFC droite des adultes en bonne santé, et a examiné ses effets sur l'inhibition de l'imitation, la prise de perspective et les scores AQ.  
Sur la base d'études antérieures, nous avons émis l'hypothèse que les tDCS anodaux de la droite IFC et de droite TPJ amélioreraient l'inhibition de l'imitation, la perspective d'autrui et le score AQ.   
Le TDCS anodal de la TPJ ou IFC droite a considérablement diminué l'effet d'interférence dans une tâche d'inhibition d'imitation et le coût de la perspective d'autrui dans une tâche idoine, par rapport au contrôle de stimulation simulée. 


Front Behav Neurosci. 2017 May 9;11:84. doi: 10.3389/fnbeh.2017.00084. eCollection 2017.

Transcranial Direct Current Stimulation of the Temporoparietal Junction and Inferior Frontal Cortex Improves Imitation-Inhibition and Perspective-Taking with no Effect on the Autism-Spectrum Quotient Score

Author information

1
Neurorehabilitation Research Center, Kio UniversityNara, Japan.
2
Graduate School of Health Science, Kio UniversityNara, Japan.
3
Department of Rehabilitation, Nishiyamato Rehabilitation HospitalOsaka, Japan.
4
Department of Home-Visit Rehabilitation, Ishida ClinicOsaka, Japan.
5
Department of Rehabilitation, Nogami HospitalOsaka, Japan.
6
Department of Rehabilitation, Japan Baptist HospitalOsaka, Japan.

Abstract

Lesions to brain regions such as the temporoparietal junction (TPJ) and inferior frontal cortex (IFC) are thought to cause autism-spectrum disorder (ASD). Previous studies indicated that transcranial direct current stimulation (tDCS) of the right TPJ improves social cognitive functions such as imitation-inhibition and perspective-taking. Although previous work shows that tDCS of the right IFC improves imitation-inhibition, its effects on perspective-taking have yet to be determined. In addition, the role of the TPJ and IFC in determining the Autism-Spectrum Quotient (AQ), which is a measure of autism spectrum traits, is still unclear. Thus, the current study performed tDCS on the right TPJ and the right IFC of healthy adults, and examined its effects on imitation-inhibition, perspective-taking and AQ scores. Based on previous studies, we hypothesized that anodal tDCS of the right IFC and right TPJ would improve imitation-inhibition, perspective-taking and the AQ score. Anodal tDCS of the right TPJ or IFC significantly decreased the interference effect in an imitation-inhibition task and the cost of perspective-taking in a perspective-taking task, in comparison to the sham stimulation control. These findings indicated that both the TPJ and the IFC play a role in imitation-inhibition and perspective-taking, i.e., control of self and other representations. However, anodal stimulation of the right TPJ and the right IFC did not alter participants' AQ. This finding conflicts with results from previous brain imaging studies, which could be attributed to methodological differences such as variation in sex, age and ASD. Therefore, further research is necessary to determine the relationship between the TPJ and IFC, and the AQ.
PMID: 28536512
PMCID: PMC5422472
DOI: 10.3389/fnbeh.2017.00084

29 mai 2017

Décalage dans l'équilibre de l'inhibition cérébrale et de la connectivité du cortex préfrontal des adultes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme"

Aperçu: G.M.
Actuellement, il n'existe aucun traitement pharmacologique efficace pour les symptômes de base du "trouble du spectre de l'autisme" (TSA). Il existe néanmoins un potentiel de progrès. Par exemple, des données récentes suggèrent que les systèmes GABA excitateur (E) et inhibiteur (I) peuvent être modifiés dans les TSA. Cependant, aucune étude antérieure de TSA n'a examiné la «responsivité» du système E-I à un défi pharmacologique; Ou si la modulation E-I modifie les anomalies de la connectivité fonctionnelle des régions cérébrales impliquées dans le "trouble".  
L'équipe a donc utilisé la spectroscopie de résonance magnétique ([1H] MRS) pour mesurer le flux E-I préfrontal en réponse au glutamate et au médicament GABA agissant dans le riluzole chez les hommes adultes avec et sans diagnostic de "TSA". Elle a aussi comparé la variation de l'indice inhibiteur préfrontal - la fraction GABA dans l'ensemble glutamate plus les métabolites GABA - post riluzole ; Et l'impact du riluzole sur les différences dans la connectivité fonctionnelle à l'état de repos. 
Malgré les différences de base dans le bilan E-I, il y a eu une importante différence de groupe en réponse à un défi pharmacologique. Le riluzole a augmenté l'indice inhibiteur du cortex préfrontal chez les personnes TSA, mais l'a diminué chez les témoins. Il y avait également une importante différence de groupe dans la connectivité fonctionnelle préfrontale à la ligne de base, qui a été abolie par le riluzole dans le groupe TSA.
Les résultats montrent montrent que le flux E-I peut être «déplacé» avec un défi pharmacologique, mais cette réactivité est significativement différente des contrôles. En outre, les preuves initiales suggèrent que les anomalies de la connectivité fonctionnelle peuvent être «normalisées» en ciblant E-I, même chez les adultes. 

Transl Psychiatry. 2017 May 23;7(5):e1137. doi: 10.1038/tp.2017.104.

Shifting brain inhibitory balance and connectivity of the prefrontal cortex of adults with autism spectrum disorder

Author information

1
Department of Forensic and Neurodevelopmental Sciences, The Sackler Centre for Translational Neurodevelopment, Institute of Psychiatry, Psychology and Neuroscience, King's College London, London, UK.
2
Behavioural and Developmental Psychiatry Clinical Academic Group, South London and Maudsley NHS Trust, London, UK.
3
Pharmacy Department, South London and Maudsley NHS Foundation Trust, London, UK.
4
Department of Neuroimaging, Institute of Psychiatry, Psychology and Neuroscience, King's College London, London, UK.
5
Department of Radiology and Radiological Science, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, MD, USA.

Abstract

Currently, there are no effective pharmacologic treatments for the core symptoms of autism spectrum disorder (ASD). There is, nevertheless, potential for progress. For example, recent evidence suggests that the excitatory (E) glutamate and inhibitory (I) GABA systems may be altered in ASD. However, no prior studies of ASD have examined the 'responsivity' of the E-I system to pharmacologic challenge; or whether E-I modulation alters abnormalities in functional connectivity of brain regions implicated in the disorder. Therefore, we used magnetic resonance spectroscopy ([1H]MRS) to measure prefrontal E-I flux in response to the glutamate and GABA acting drug riluzole in adult men with and without ASD. We compared the change in prefrontal 'Inhibitory Index'-the GABA fraction within the pool of glutamate plus GABA metabolites-post riluzole challenge; and the impact of riluzole on differences in resting-state functional connectivity. Despite no baseline differences in E-I balance, there was a significant group difference in response to pharmacologic challenge. Riluzole increased the prefrontal cortex inhibitory index in ASD but decreased it in controls. There was also a significant group difference in prefrontal functional connectivity at baseline, which was abolished by riluzole within the ASD group. Our results also show, for we believe the first time in ASD, that E-I flux can be 'shifted' with a pharmacologic challenge, but that responsivity is significantly different from controls. Further, our initial evidence suggests that abnormalities in functional connectivity can be 'normalised' by targeting E-I, even in adults.
PMID: 28534874
DOI: 10.1038/tp.2017.104

09 mai 2017

Déséquilibre entre l'excitation et l'inhibition dans la phénylcétonurie, une maladie métabolique génétique associée à l'autisme

Aperçu: G.M.
La phénylcétonurie (PKU) est la maladie métabolique génétique la plus fréquente avec une association bien documentée avec des troubles du spectre de l'autisme. Elle se caractérise par la déficience de l'activité de la phénylalanine hydroxylase, provoquant une hyperphénylalaninémie plasmatique et des déficiences neurologiques et cognitives variables.  Parmi les mécanismes pathophysiologiques potentiels impliqués dans les troubles du spectre de l'autisme , on trouve le déséquilibre d'excitation / inhibition (E / I) qui pourrait résulter d'altérations du développement de la synapse excitatrice / inhibitrice, de la transmission synaptique et de la plasticité, des voies de signalisation en aval et de l'excitabilité neuronale intrinsèque. L'équipe a étudié les altérations fonctionnelles et moléculaires dans le cortex préfrontal (pFC) des souris BTBR-Pahenu2 (ENU2), le modèle animal de PKU.
Les données montrent une fréquence plus élevée de transmissions inhibitrices et une fréquence significativement réduite de transmissions excitatrices chez les souris affectées par la PKU par rapport au type sauvage. Dans le pFC des souris ENU2, des niveaux plus élevés des protéines d'adhésion cellulaire post-synaptique neuroligine1 et 2 sont signalés.
Les données indiquent donc un déséquilibre dans la neurotransmission E / I favorisant l'inhibition dans le pFC des souris ENU2, avec des altérations des composants moléculaires impliqués dans l'organisation de la synapse corticale et fournit donc des preuves supplémentaires du déséquilibre E / I dans les modèles animaux de pathologie associés aux troubles du spectre de l'autisme.

Int J Mol Sci. 2017 Apr 29;18(5). pii: E941. doi: 10.3390/ijms18050941.

Unbalance between Excitation and Inhibition in Phenylketonuria, a Genetic Metabolic Disease Associated with Autism

Author information

1
Department of Biology and Biotechnologies "Charles Darwin", Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. antonella.dejaco@uniroma1.it.
2
EBRI-European Brain Research Institute, 00143 Rome, Italy. dalilamango@gmail.com.
3
Department of Biology and Biotechnologies "Charles Darwin", Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. federica.deangelis@uniroma1.it.
4
Department of Biology and Biotechnologies "Charles Darwin", Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. floresl@libero.it.
5
Department of Psychology, "Daniel Bovet", Neurobiology Research Center, Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. diego.andolina@uniroma1.it.
6
Foundation Santa Lucia, IRCCS, 00143 Rome, Italy. diego.andolina@uniroma1.it.
7
Department of Biology, University of Tor Vergata, 00133 Rome, Italy. robert.nistico@uniroma1.it.
8
EBRI-European Brain Research Institute, 00143 Rome, Italy. elena.fiori@uniroma1.it.
9
Department of Psychology, "Daniel Bovet", Neurobiology Research Center, Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. elena.fiori@uniroma1.it.
10
Cell Biology and Neurobiology Institute, National Research Council, 00143 Rome, Italy. elena.fiori@uniroma1.it.
11
Department of Psychology, "Daniel Bovet", Neurobiology Research Center, Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. marco.colamartino@uniroma1.it.
12
Foundation Santa Lucia, IRCCS, 00143 Rome, Italy. marco.colamartino@uniroma1.it.
13
Department of Psychology, "Daniel Bovet", Neurobiology Research Center, Sapienza University of Rome, 00185 Rome, Italy. tiziana.pascucci@uniroma1.it.
14
Foundation Santa Lucia, IRCCS, 00143 Rome, Italy. tiziana.pascucci@uniroma1.it.

Abstract

Phenylketonuria (PKU) is the most common genetic metabolic disease with a well-documented association with autism spectrum disorders. It is characterized by the deficiency of the phenylalanine hydroxylase activity, causing plasmatic hyperphenylalaninemia and variable neurological and cognitive impairments. Among the potential pathophysiological mechanisms implicated in autism spectrum disorders is the excitation/inhibition (E/I) imbalance which might result from alterations in excitatory/inhibitory synapse development, synaptic transmission and plasticity, downstream signalling pathways, and intrinsic neuronal excitability. Here, we investigated functional and molecular alterations in the prefrontal cortex (pFC) of BTBR-Pahenu2 (ENU2) mice, the animal model of PKU. Our data show higher frequency of inhibitory transmissions and significant reduced frequency of excitatory transmissions in the PKU-affected mice in comparison to wild type. Moreover, in the pFC of ENU2 mice, we reported higher levels of the post-synaptic cell-adhesion proteins neuroligin1 and 2. Altogether, our data point toward an imbalance in the E/I neurotransmission favouring inhibition in the pFC of ENU2 mice, along with alterations of the molecular components involved in the organization of cortical synapse. In addition to being the first evidence of E/I imbalance within cortical areas of a mouse model of PKU, our study provides further evidence of E/I imbalance in animal models of pathology associated with autism spectrum disorders.

PMID: 28468253
DOI: 10.3390/ijms18050941