Comprendre comment les effets épigénétiques des opiacés contribuent à leurs effets aversifs – SignOp

Les opiacés tels que la morphine ou l’héroïne sont à la fois une bénédiction et une malédiction pour l’homme, depuis des siècles. Alors que ce sont les antalgiques les plus efficaces et les plus prescrits, leur utilisation prolongée peut conduire certains individus à développer une addiction. Ces patients font alors face, parfois toute leur vie, au défi de contrôler leur consommation.
Un défi majeur pour la recherche est de comprendre comment les opiacés peuvent avoir des conséquences aussi prolongées et délétères. Le but de ce projet sera d’explorer l’hypothèse que les mécanismes épigénétiques pourraient jouer un rôle clé dans ces phénomènes. L’épigénétique, comme la méthylation de l’ADN et les marques d’histones, correspondent à des modifications chimiques qui n’altèrent pas la séquence de l’ADN, mais modulent son expression. Nous proposons ici un programme de recherche chez la souris pour comprendre le rôle de la méthylation de l’ADN dans les effets des opiacés.
Notre premier objectif sera de caractériser dans l’ensemble du génome les modifications de la méthylation de l’ADN, des marques d’histones et de l’expression des gènes qui se produisent lors d’un traitement opiacé chronique. Nous conduirons ces analyses en étudiant spécifiquement les neurones qui expriment le récepteur opioïde mu (ROM+), la cible moléculaire principale des opiacés. Un telle spécificité cellulaire devrait révéler l’empreinte épigénétique des opiacés avec une précision inégalée.
Nous profiterons d’un outil génétique innovant chez la souris, que nous avons récemment caractérisé, dans lequel chaque cellule ROM+ exprime également l’enzyme de recombinaison Cre. Cette lignée permettra d’interroger et de manipuler les neurones ROM+, notamment par des études de séquençage à haut-débit. Afin de caractériser le transcriptome des neurones ROM+, nous combinerons le séquençage d’ARN avec une technique d’immuno-purification de ribosomes en cours de traduction (TRAP), qui est opérationnelle dans notre équipe. En parallèle, les noyaux des neurones ROM+ seront triés par cytométrie en flux, et utilisés pour l’étude de la méthylation de l’ADN (technique WGBS) et de 3 marques d’histone (ChIP-Seq) : H3K4me3, H3K27ac, et H3K36me3. Ce jeu de données formera la base d’analyses approfondies établissant la reprogrammation épigénétique globale induite par les opiacés, et permettra de prioriser une collection d’adaptations pour la suite du projet.
Notre deuxième objectif sera de comprendre les mécanismes responsables de cette plasticité. Grâce à des approches virales ciblant les neurones ROM+, nous diminuerons par interférence ARN l’activité des enzymes responsables de la méthylation de l’ADN, les methyltransférases Dnmt1 et Dnmt3a. Puis, nous définirons l’effet de ces manipulations sur l’encodage épigénétique des opiacés, et sur leurs conséquences comportementales. Nous nous focaliserons sur 2 modèles bien établis dans notre équipe, d’aversion de place conditionnée par le sevrage opiacé et de dérèglements émotionnels lors d’une abstinence prolongée. Deux régions jouant un rôle crucial dans ces comportements, le noyau accumbens et le noyau du raphé dorsal, seront étudiées. Ainsi, nous identifierons des substrats épigénétiques et transcriptionnels recrutés par les opiacés et contrôlés par les methyltransférases.
Notre troisième objectif sera de déterminer l’implication causale de certains de ces substrats dans les effets des opiacés. Grâce à des stratégies virales, nous modulerons leur expression à la baisse ou à la hausse dans les neurones ROM+, puis nous caractériserons l’impact de ces manipulations sur les réponses comportementales et les effets moléculaires des opiacés. Nous montrerons ainsi comment l’activité de ces gènes modulent les effets aversifs induits par la consommation d’opiacés.
En conclusion, ce projet montrera comment les opiacés reprogramment l’épigénome cérébral, et comment ces adaptations conditionnent des comportements pathologiques durables.