Modèles murins KI et Physiopathologie des malformations du développement corticales associées au dysfonctionnement des tubulines et de protéines interagissant avec les microtubules – KI-Models-MCD

L'épilepsie est un trouble neurologique chronique qui touche plus de 50 millions de personnes dans le monde. Dans environ 70% des cas, les symptômes de l'épilepsie peuvent être traitées avec des médicaments antiépileptiques. Pour les autres patients les options thérapeutiques sont limitées et l'épilepsie résistante aux médicaments a des conséquences médicales et sociales dévastatrices. Ce constat s’est traduit par la récente déclaration de l'Organisation mondiale de la Santé que l'épilepsie est un problème majeur de santé publique.
L'origine des troubles épileptogènes résistants aux médicaments est hétérogène, mais certains sont liés à la perturbation des facteurs génétiques nécessaires pour la régulation de la prolifération, la migration et la différenciation des neurones au cours du développement. Parmi les pathologies liées à la dérégulation de ces processus, il y a les malformations du développement corticales (MDC) tels que les hétérotopie périventriculaire nodulaire, lissencéphalie / pachygyrie (spectre de LIS), dysplasie corticale focale, et polymicrogyrie (PMG).
En continuité avec des travaux antérieurs qui ont montré l’implication de DCX dans les MDC, nous avons montré que des mutations de novo du gène TUBA1A, sont associées à des MDC. Des études ultérieures menées en collaboration entre les équipes des deux investigateurs a permis d’impliquer d'autres tubulines (TUBB2B, TUBB3, TUBB5 et TUBG1) ainsi que des protéines interagissant avec MTs (KIF5C, KIF2A, DYNC1H1) dans un large spectre de MCD. Plus récemment, nous avons montré que des mutations de novo du gène MAST1 (microtubule-associated sérine/thréonine kinase 1) sont aussi associés à un large éventail de MDC (données confidentielles). Cependant, malgré ces avancées, on en sait peu sur les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents au dysfonctionnement des tubulines et des protéines interagissant avec les MTs et à quel degré ils convergent.

L’objectif principal du projet proposé est d'acquérir une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires qui sous-tendent les MDC liées au dysfonctionnement des tubulines et des protéines interagissant avec les MTs. Pour aborder cet objectif, nous avons entrepris des explorations fonctionnelles, y compris des études extensives in vivo basée sur l’approche d’électroporation in utero et généré une série de mutants de souris (knock in models) qui incluent des modèles murins KI conditionnel pour TUBA1A (R402H), Tubb3 (M388V), Tubb5 (E401K) et les modèles KI constitutif pour Tubg1 (Y92C) et MAST1. Dans ce projet, nous proposons d'entreprendre une caractérisation en profondeur de ces souris et d’étudier par des approches complémentaires le comportement et la susceptibilité à l'épilepsie; les caractéristiques neuro-anatomiques et les processus neuro-développementaux; et explorer les perturbations des réseaux moléculaires et des complexes protéiques. Ces études seront complétées par une série d'expériences d'imagerie en temps réel pour analyser la dynamique de la migration radiale et tangentielle. Nous allons aussi étudier l'effet de chaque mutation sur la dynamique des microtubules et le transport dépendant des microtubules. Une attention particulière sera dédiée à l’évaluation du transport axonal rapide (FAT) utilisant un dispositif de culture en microfluidique et marqueurs fluorescents pour évaluer le transport des différents cargos. Enfin, nous allons combiner des études d’expression (RNAseq) et de protéomiques pour identifier les gènes differentiellement exprimés et déterminer si les mutations perturbent les interactions protéiques et les liaisons avec les MTs.
Dans le cadre de ce projet, nos travaux devraient contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans les MDC, et pourraient permettre d’identifier des cibles potentielles pour moduler la sévérité de l'épilepsie.