Rôle des microARNs dans les déficits du comportement social associés au vieillissement – miRNAsandbrainaging

Nous appliquerons une approche multidisciplinaire combinant:
1. Tests comportementaux des fonctions cérébrales (fonctions cognitives, sociales, locomotrices et sensorielles) chez les souris jeunes et âgées afin d'identifier les individus âgées présentant des déficits comportementaux dans un ou plusieurs domaines fonctionnels
2. Analyse transcriptomique (ARNm et miARN) et protéomique de différentes régions du cerveau des animaux contrôle ainsi que de ceux présentant un déficit comportementale
3. Analyse bioinformatique pour identifier les miARN dont l'expression est corrélée à la performance comportementale
4. La mise en place de nouveaux rapporteurs de miARN qui, emballés dans des vecteurs AAV, permettront une évaluation précise de l'expression de miARN candidats dans le cerveau
5. Mise en place des outils CRISPR-Cas9 pour inactiver l'expression de miARNs candidats dans des types de cellules spécifiques et des régions du cerveau
6. Analyse fonctionnelle du miARN candidat combinant des paradigmes morphologiques, électrophysiologiques et comportementaux

Nous avons phénotypé une cohorte de souris jeunes (10 semaines) et moyen âge (9 mois). Nous allons faire de même pour les animaux âgés (18 mois) dans les prochains mois.
Nous avons également obtenu les premiers résultats pour les rapporteurs de miRNA et identifié la meilleure combinaison de séquences de liaison.
Nous avons également établi un certain nombre de lignes cellulaires et d'outils moléculaires qui permettraient les premiers tests de nos outils Cas9

Les travaux futurs seront consacrés à l'identification des miARN candidats. Pour cela, nous devons mettre en œuvre notre séquençage d'ARN avec l'analyse bioinformatique.

Une fois identifiés, nous mettrons en place et testerons les outils permettant l'inactivation d'un miARN via Cas9 in vivo et nous examinerons donc leurs fonctions dans des réseaux cérébraux spécifiques

N/A

Le vieillissement est le processus par lequel les cellules, tissus, et organes se détériore avec l’âge. Cette senescence interfère souvent avec le fonctionnement normal de l’organisme et représente alors un défi majeur pour la survie de l’organisme. Les données démographiques indiquent sans équivoque que la population mondiale est vieillissante, entrainant une incidence accrue de maladies liées à l'âge. Par conséquent, le vieillissement est devenu une priorité absolue dans la recherche biomédicale.
Chez l’Homme, les conséquences du vieillissement sont dévastatrices sur le système nerveux. Ainsi, le vieillissement est généralement associé avec des déficits fonctionnels s’étendant de déficiences légères à la perte totale de fonctions cérébrales comme dans les cas de démence. Il est bien établi que le vieillissement du cerveau est propre à chaque individu. En effet, un sous-ensemble d'individus âgés maintien des capacités cérébrales optimales (vieillissement physiologique) tandis que d’autres éprouvent une baisse fonctionnelle mesurable (vieillissement pathologique) supportant la notion que le cerveau possède certains mécanismes pour faire face aux effets nuisibles du vieillissement. Cependant la nature de ces mécanismes reste largement inconnue.

Les microARNs (miARNs) sont de petits ARNs non-codant qui régulent l’expression post-transcriptionnelle de gènes en inhibant la traduction ou en dégradant des ARN messagers (ARNm) ciblés. Beaucoup de miARNs sont perturbés pendant la sénescence cellulaire, le vieillissement et/ou les états pathologiques. Cependant, jusqu'ici, peu de miARNs ont été associés à des altérations liés à l'âge dans des fonctions cellulaires. Ici, nous proposons examiner en profondeur le rôle des miARNs au cours du vieillissement cérébral. En utilisant une approche pluridisciplinaire, les objectifs de ce projet sont les suivants :

1. Etude des mécanismes moléculaires dépendante de l’âge conduisant à une réduction des miARNs dans le cerveau. Utilisant miR-124 comme paradigme et des modèles in vitro, nous déterminerons les facteurs moléculaires responsables de la dérégulation des niveaux des miARNs.

2. Obtention d'une carte détaillée des changements moléculaires associés au vieillissement physiologique et pathologique. Des souris âgées seront soumises à divers tests comportementaux et classées en différentes catégories selon leur performances. Par la suite, des régions cérébrales apparentées à ces tests ainsi que des régions contrôles seront isolées et soumises à une extraction d’ARN et des protéines. Un séquençage à haut débit (incluant les miARNs et les ARNm) ainsi qu’une étude quantitative du protéome seront effectués sur ces échantillons. Les résultats seront ensuite analysés en utilisant une approche bioinformatique novatrice qui tiendra compte de la performance comportementale, de la région anatomique et des changements concomitants des leurs cibles au niveau du ARNm et de la protéine. Ensemble, cette analyse fournira une description détaillée des modifications moléculaires associées au vieillissement aussi bien que des corrélations potentielles avec la perte ou la conservation des fonctions cérébrales.

3. Validation fonctionnelle de nouveaux miARNs impliqués dans le vieillissement. Sur la base des données précédentes, le role des miARNs candidats dans le vieillissement physiologique et pathologique sera testé in vivo en utilisant des injections intracérébrales de vecteurs adéno-associés (AAVs). Ces vecteurs, incorporant les dernières avancées technologiques en édition du génome (e.g. CRISPR/Cas9), permettront de réaliser des modifications génétiques ciblées dans des réseaux neuronaux spécifiques. L’injection d’AAVs représentent donc une technologie simple, sure et efficace pour manipuler in vivo les niveaux des miARNs candidats. Enfin, les conséquences de l’altération de l’expression des miARNs seront explorées au niveau morphologique, électrophysiologique et comportemental.