ARN toxiques et interactions neurogliales dans l’atteinte cerebrale de la dystrophie myotonique – DM_Neuroglia

La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est la dystrophie musculaire la plus fréquente chez l’adulte, avec une prévalence de 1/8000. C’est une maladie multisystémique qui touche plusieurs tissus et groupes d’âge. En plus d’une atteinte musculaire et cardiaque, les données cliniques montrent clairement une atteinte du système nerveux central (SNC), caractérisée par des problèmes d'attention, d’apprentissage et de la fonction exécutive, des troubles de la personnalité et une hypersomnie sévère. Ces manifestations neurologiques sont très handicapantes. Aucun traitement n’existe à ce jour pour cette maladie.

La DM1 est provoquée par l'amplification anormale d’un triplet CTG non-codant dans le gène DMPK. Les ARN porteurs d’amplifications CUG ont un effet délétère trans-dominant: ils perturbent plusieurs protéines de liaison à l’ARN et dérégulent épissage alternatif, transcription, localisation, stabilité, polyadenylation et traduction d’autres ARN. Malgré une meilleure compréhension de la pathologie dans le muscle et le cœur, les mécanismes impliqués dans le SNC restent méconnus. On ne connaît ni la contribution des différents types cellulaires et de leurs interactions, ni l'étendue des anomalies de l’ARN, des réseaux de gènes ou des voies perturbés. Le développement de thérapies dans le SNC sollicite impérativement des connaissances solides sur les mécanismes de la maladie.

Nous avons généré des souris transgéniques qui expriment le gène humain DMPK muté (souris DMSXL). Ces souris recréent certaines caractéristiques de la toxicité des ARN, notamment dans le SNC, et montrent des phénotypes comportementaux et électrophysiologiques pertinents. Elles sont de ce fait un outil puissant pour étudier la neuropathogénese de la DM1. L’analyse du cerveau des souris DMSXL a montré une toxicité des ARNs plus prononcée dans les astrocytes par rapport aux neurones. Cette observation a des répercussions importantes pour la neurobiologie de la DM1 et la conception des nouvelles thérapies.

Notre projet a pour objectif de mieux comprendre l’atteinte cérébrale dans la DM1. Nous utiliserons les souris transgéniques DMSXL et des cellules humaines souches pluripotentes dérivées des malades DM1, afin d’étudier l’impact des ARN toxiques sur la physiologie des différents types cellulaires. Des méthodes d’imagerie et d’immunofluorescence permettront de caractériser les phénotypes gliaux et neuronaux; tandis que le séquençage des ARN de chaque type cellulaire suivi d’une analyse bioinformatique permettra d’identifier les événements moléculaires, les réseaux de gènes et les voies spécifiquement perturbés dans les astrocytes et les neurones. Ensuite, nous étudierons l’impact de la mutation DM1 sur les interactions physiques et fonctionnelles entre les astrocytes et les neurones, par des méthodes de microscopie à haute résolution et des enregistrements électrophysiologiques de l’activité astrogliale et neuronale. Les interactions neurogliales sont essentielles pour la physiologie du cerveau et leur dérégulation entraine des troubles neurologiques. Ainsi, la dissection des défauts de communication neurogliale par des approches protéomique et métabolomique dévoilera de nouvelles cibles thérapeutiques. La correction des phénotypes cellulaires par manipulation pharmacologique de la communication neurogliale sera testée en culture cellulaire. Par la suite, nous sélectionnerons des agents thérapeutiques pour évaluer leur effet sur la transmission synaptique les souris DMSXL. La gestion stratégique de notre projet favorisera la liaison avec des partenaires industriels afin d’explorer valorisation et translation biomédicale de nos résultats. Notre projet permettra aussi une meilleure compréhension des autres maladies à ARN toxiques, maladies pour lesquelles la DM1 est aujourd'hui le prototype.