Etude des alterations physiologiques synaptiques et neuronales dans des animaux déficients pour le gène Mecp2: modèles du syndrome de Rett – ANR-MeCP2synapse

Les mutations du gène codant pour la protéine MeCP2, un régulateur transcriptionnel liant l'ADN méthylé, sont à l'origine de désordres neurologiques - dont le syndrome de Rett (RTT) - caractérisés par un développement cérébral apparemment normal. Les souris porteuses de versions tronquées de MeCP2 montrent des déficits neurologiques analogues aux patients RTT. Des déficits de la morphologie dendritiques ainsi qu'un lien possible entre MeCP2 et la voie BDNF ont été rapportés, mais la physiopathologie du RTT, ainsi que les conséquences sur la fonction neuronale et synaptique de l'inactivation de MeCP2 reste méconnus. Nous proposons donc, par une vaste étude électrophysiologique de la fonction synaptique ainsi que des modifications d'expression liés à l'absence de MeCP2 de contribuer à l'émergence d'une hypothèse synaptique du RTT, basée sur de possibles altérations de la capacité des synapses de cellules MeCP2-déficientes à produire les formes de plasticité synaptique liée à l'activité.
Nous proposons détudier et identifier les déficits synaptiques chez des souris MeCP2 déficientes ainsi que les gènes « synaptiques » régulés par MeCP2.
* Les souris MeCP2-déficientes présentent des déficits d'apprentissage liés à l'hippocampe et à l'amygdale. Le premier objectif (Eq.1, Strasbourg: mois 1-18) est de caractériser les déficits pré- et post-synaptiques chez des souris atteintes. Des enregistrements en Patch clamp seront réalisés dans des tranches de cerveau contenant l'amygdale latérale ou l'hippocampe issues de femelles hétérozygotes de génotype sauvage (WT) ou mutées (Xmecp2308/X). La présence ou l'absence de MeCP2 sera déterminée dans les neurones enregistrés. Comme chez l'Homme et la souris le fonctionnent neuronal et/ou synaptique paraît normal puis se détériore avec le temps, les enregistrements seront réalisés à des âges post-nataux différents (mâles hémizygotes Xmecp2308/Y, femelles homozygotes (Xmecp2308/ Xmecp2308) .
* Le deuxième objectif (Eq.1, mois 18-36) se focalise sur un compartiment synaptique donné: analyse de la transmission au niveau d'une épine dendritique (patch-clamp et imagerie calcique biphotonique). Analyse morphologique du compartiment dendritique (confocal biphotons). Nous analyserons aussi la transmission synaptique dans des paires de neurones dans des tranches d'hippocampe en culture organotypique.
* Le troisième objectif (Eq.1 et Eq.2 Cochin; mois 1-36) vise à identifier des gènes candidates dont l'expression neuronale en rapport avec la physiologie synaptique dépend de MeCP2. Nous corrélerons les changements d'expression de gènes sélectionnés (single cell RT-PCR) aux altérations synaptiques. Comme l'identification des gènes régulés par MeCP2 est nécessaire à la compréhension des bases des dysfonctionnements synaptiques et neuronaux, nous entreprendrons une analyse différentielle du transcriptome dans l'amygdale latérale d'animaux WT ou MeCP2-déficients, soumis ou non à un conditionnent par la peur.
Les découvertes importantes découlant directement du projet sont
1) L'identification des déficits pré- et/ou post-synaptiques liés à la déficience de MeCP2
2) En relation avec les altérations synaptiques, l'identification de gènes candidats dont l'expression est liée à MeCP2
3) Au-delà des trois ans du programme, l'identification de ces gènes corrélés avec les déficits observés devrait permettre de tenter des stratégies de compensation cellulaire
Une des originalités du projet vient de l'utilisation de la mosaïque cellulaire créée par l'inactivation du X pour déterminer les facteurs extrinsèques et intrinsèques menant aux déficits neuronaux. Il s'agit là d'une occasion unique de mesurer l'importance de ces facteurs dans la plasticité synaptique. De plus, grâce à l'approche de transcriptome différentiel que nous allons mener dans l'amygdale suite à son activation physiologique par une