Glucose vs Lactate Neurones vs astrocytes Yvan Vuille et Johan Schürch Superviseurs: Prof. Luc Pellerin et Aitana Morton de Lachapelle.

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1 Glucose vs Lactate Neurones vs astrocytes Yvan Vuille et Johan Schürch Superviseurs: Prof. Luc Pellerin et Aitana Morton de Lachapelle

2 Buts Déterminer si le transport du glucose est limitant pour son utilisation Caractériser les phénotypes métaboliques « astrocyte » et « neurone » Démontrer si le transport du lactate est limitant pour son utilisation

3 NEURONASTROCYTE CAPILLARY Glucose Glutamine Glutamate Glycolysis Lactate Pyruvate ATP Glutamine Glutamate Glutamate Lactate Pyruvate Glycolysis Glucose transporter GLUT-1 in capillaries and in astrocytes GLUT-3 in neurons Monocarboxylate transporter MCT1 in astrocytes MCT2 in neurons Glutamine transporter SN-1 System N transporter 1 in astrocytes SAT Sodium-dependentaminoacid transporter in neurons Glutamate transporter EAAT (excitatoryaminoacidtrasporter) in astrocytes ATP Cycle énergétique neurone astrocyte

4 Ordinary differential equation (ODE)‏ Exemple: P(t)=S 0 /α + (P 0 - S 0 /α)e (-αt) ‏ dP/dt = S 0 -αP Conditions initiales: P 0 =P(t=0) ‏ Équilibre: dP/dt=0  P=S 0 /α

5 Méthode de résolution: Analytique VS Numérique

6 Michaelis-Menten: Réversible-irréversible k 1 k 2 k 3 Se + T ↔ SeT ↔ SiT ↔ Si + T k -1 k -2 k -3 k 1 k 3 E + S ↔ ES → P + E k 2 Vt=((Vmax i *(Se/ke))-Vmax o *(Si/ki)))/(1+(Si/ki)+(Si/ke) ‏ Vm =(Vmax*S)/(Km+S) ‏ Partie réversible dS/dt = -k1*E*S + k2*ES Partie irréversible: dP/dt=[ES]k 3

7 Résultats Transport: Vt=((VmaxiT*(Ge/keT))- (VmaxoT*(Gi/kiT)))./(1+(Gi/kiT)+(Ge/keT)) ‏ Métabolisme: v =(VmaxM.*Gi)./(KmM+Gi) ‏ Introduction des différents scénario dans Matlab Résultats graphiques

8 Résultat de la simulation Repris de: Why glucose transport in the brain matters for PET, L. Felipe Barros, Omar H. Porras and Carla X. Bittner, TRENDS in Neurosciences Vol.28 No.3 March 2005

9 Transport du lactate Ecriture des équations Vt=((Vmax i *(Se/ke))- Vmax o *(Si/ki)))/(1+(Si/ki)+(Si/ke) ‏ …

10 La modélisation Utilité de la modélisation avant et après manipulations expérimentales Modélisation Mesures, manipulations et Hypothèses Vérifications expérimentales Modélisation

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