neuroenergetics: modeling brain cell metabolic phenotypes

Neuroenergetics: Modeling brain cell metabolic

phenotypes“Solving biological problems that require Maths”

Project supervised by:Luc Pellerin

Aitana Morton de Lachapelle

Plan général du projet

• Introduction à la neuroénergétique- rôle du glucose

- rôle du lactate

• Buts du projet- reproduire les résultats dans Barros et al. sur le rôle du transport

du glucose- modélisation de profils métaboliques différents (neurone vs

astrocyte)- rôle du transport de lactate pour le métabolisme des neurones

• Outils mathématiques- équations différentielles ordinaires- Matlab

NEURONNEURON ASTROCYTEASTROCYTE CAPILLARYCAPILLARY

Glucose

Glucose

GlutamineGlutamine

GlutamateGlutamate

Glucose

GlycolysisGlycolysis

Lactate

Pyruvate

ATP

GlutamineGlutamine

GlutamateGlutamate

GlutamateGlutamate

Lactate

Pyruvate

GlycolysisGlycolysis

Glucose transporterGLUT-1 in capillaries and in astrocytesGLUT-3 in neurons

Monocarboxylate transporterMCT1 in astrocytesMCT2 in neurons

Glutamine transporterSN-1 System N transporter 1 in astrocytesSAT Sodium-dependent aminoacid transporter in neuronsGlutamate transporterEAAT (excitatory aminoacid trasporter) in astrocytes

ATP

Astrocyte-Neuron Lactate ShuttleAstrocyte-Neuron Lactate Shuttle

Plan général du projet

• Introduction à la neuroénergétique- rôle du glucose

- rôle du lactate

• Buts du projet- reproduire les résultats dans Barros et al. sur le rôle du transport

du glucose- modélisation de profils métaboliques différents (neurone vs

astrocyte)- rôle du transport de lactate pour le métabolisme des neurones

• Outils mathématiques- équations différentielles ordinaires- Matlab

Barros et al. (2005) TINS 28:117-119Barros et al. (2005) TINS 28:117-119

RRôôle du transport du glucose pour son utilisation par les cellulesle du transport du glucose pour son utilisation par les cellules

Modélisation de phénotypes métaboliques différentsModélisation de phénotypes métaboliques différentsNeurone vs AstrocyteNeurone vs Astrocyte

Plan général du projet

• Introduction à la neuroénergétique- rôle du glucose

- rôle du lactate

• Buts du projet- reproduire les résultats dans Barros et al. sur le rôle du transport

du glucose- modélisation de profils métaboliques différents (neurone vs

astrocyte)- rôle du transport de lactate pour le métabolisme des neurones

• Outils mathématiques- équations différentielles ordinaires- Matlab

Outils mathématiques• Une équation différentielle est une relation

entre une ou plusieurs fonctions inconnues et leurs dérivées.

• Les équations différentielles sont utilisées pour construire des modèles mathématiques de phénomènes physiques ou biologiques par ex.

• MATLAB est à la fois un langage de programmation et un environnement de développement utilisé pour le calcul numérique.