Mécanismes développementaux des anomalies structurelles cérébelleuses – SCD-Mec

L'objectif de ce projet est d'étudier les mécanismes clés impliqués dans les anomalies structurelles du cervelet (SCD) chez l’homme, en utilisant des avancées technologiques récentes dans les domaines du séquençage génomique et de la modélisation. Ce programme est conçu pour avoir un impact important sur notre compréhension de la base génétique et mécanistique des SCD avec un intérêt particulier pour leurs conséquences sur le fonctionnement cognitif. Les défauts de développement du cervelet peuvent causer des anomalies structurelles cérébelleuses identifiables en imagerie par résonance magnétique. Ces pathologies sont généralement associées à la fois à des troubles de la coordination motrice et des déficits cognitifs et peuvent être séparées en deux catégories principales, les formes dégénératives et les formes malformatives. Le diagnostic n’est en général pas disponible pour plus de 40% des cas et en général il n’existe pas de traitements. Grace au recrutement de l'hôpital Necker, depuis plus de 2 ans, nous avons construit une cohorte de patients avec SCD et non diagnostiqués sur le plan étiologique. En utilisant des techniques de séquençage de dernière génération, nous proposons de poursuivre nos efforts d’identification de nouveaux gènes de maladies pour améliorer le diagnostic en se basant sur une approche combinant un panel de gènes connus de SCD associé au séquençage de l’exome et du génome entier.
Ce projet se concentrera ensuite sur la caractérisation des processus développementaux et des mécanismes pathologiques impliqués dans un groupe de SCD dont la pathogénicité semble liée à une mort cellulaire excessive durant le développement prénatal ou les toutes premières années de vie. Ce groupe comprend certaines atrophies cérébelleuses à apparition précoce, les hypoplasies cérébelleuses et pontocérébelleuses. Dans le but d’améliorer significativement la connaissance des mécanismes physiopathologiques impliqués dans ces pathologies, nous allons étudier 3 défauts génétiques impliquant des processus biologiques concernés dans de nombreux autres SCD. Il s’agit des anomalies de synthèse et maturation des ARN (i), de l’homéostasie du calcium (ii) et des anomalies métaboliques liées à un défaut de N-glycosylation des protéines (iii). Par ailleurs, nous proposons d’étudier un défaut génétique qui affecte un mécanisme de développement potentiellement complètement nouveau et impliqué dans une forme d’hypoplasie pontocérébelleuse non décrite à ce jour.
La caractérisation des mécanismes physiopathologiques sous-jacents va être abordée par l’étude exhaustive de modèles cellulaires, dans une approche intégrée pour les mécanismes les plus prometteurs, avec l’étude de modèles in vivo. L’étude de cellules souches neurales humaines (CSN) est au centre de ce projet. Elles seront modifiées par ingénierie ciblée de leur génome avec la technique CRISPR/Cas9 afin de reproduire le défaut génétique identifié et d’étudier son impact sur la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire. Le poisson zèbre et la souris seront utilisés pour identifier l’impact des défauts génétiques sur le développement et éventuellement le fonctionnement cérébelleux. Nous allons notamment poursuivre la caractérisation d’un nouveau modèle murin conditionnel de SCD pour étudier les conséquences d’une anomalie métabolique de glycosylation des protéines, spécifiquement au niveau du cervelet. A l’aide de ce modèle souris et d’un modèle CSN pour cette maladie, nous souhaitons identifier les cibles protéiques présentant une glycosylation incomplète et qui sont impliquées dans les anomalies histologiques et de différenciation neuronale précédemment observées.
Ce travail doit permettre d’améliorer la compréhension des mécanismes moléculaires et cellulaires qui sous-tendent les SCD dans le but d’améliorer le diagnostic et d’identifier des pistes thérapeutiques.