Rôle de DLX5/6 dans les neurones GABAergiques: décryptage de l'interaction métabolisme/comportement. – METABRAIN

L’état métabolique est l'un des principaux déterminants du vieillissement en bonne santé et de l'espérance de vie. Le cerveau contrôle le métabolisme grâce à l'activité de réseaux neuronaux qui intègrent les signaux hormonaux des organes périphériques et induisent des réponses comportementales et métaboliques. Nous avons montré que la réduction de l'expression de Dlx5/6 dans les neurones GABAergiques affecte simultanément le comportement et le métabolisme, et prolonge la durée de vie en bonne santé.
METABRAIN vise à élucider les mécanismes physiopathologiques qui lient le comportement et la cognition au métabolisme et à l'homéostasie énergétique.
Dlx5 et Dlx6 sont deux facteurs de transcription exprimés par les neurones GABAergiques corticaux, striataux et hypothalamiques. Dans le projet ANR METACOGNITION, nous avons montré que l'inactivation de Dlx5/6 dans les neurones GABAergiques chez la souris (souris Dlx5/6VgatCre) entraîne:
1) une diminution de l’adiposité des souris adultes
2) une réduction de comportements anxieux et obsessionnels compulsifs et
3) une extension de 33% de la durée de vie en bonne santé.
Ces résultats impliquent que les neurones GABAergiques peuvent réguler le métabolisme, le comportement, la santé et la durée de vie grâce à des mécanismes dépendants de Dlx5/6. Ces mécanismes demeurent inconnus.
Notre projet est fondé sur des résultats préliminaires récents :
- Malgré la forte réduction de la graisse corporelle, les souris Dlx5/6VgatCre présentent une consommation accrue de calories par poids corporel, partiellement contrebalancée par une dépense énergétique accrue, un métabolisme du glucose amélioré et une sensibilité élevée à l'insuline. Par ailleurs, les souris Dlx5/6VgatCre ne répondent pas au facteur orexigène ghréline.
- Les souris Dlx5/6VgatCre présentent une diminution des ondes cérébrales gamma, des périodes de sommeil plus courtes, un profil de vocalisation modifié, une mémoire de travail réduite et une réponse motrice accrue à une injection de cocaïne.
- Pendant le vieillissement normal du cerveau, l'expression relative des deux isoformes de Dlx5 est inversée.

L’objectif de METABRAIN est de comprendre les mécanismes régionaux, cellulaires et moléculaires impliqués dans ces phénotypes.
Notre plan de travail est structuré autour des tâches suivantes :
- Nous effectuerons un phénotypage comportemental et métabolique de souris dans lesquelles Dlx5/6 seront inactivés ou surexprimés dans des zones cérébrales spécifiques par l’apport local de Cre-recombinase par vecteurs viraux. Nous ciblerons le cortex préfrontal, le striatum et des noyaux hypothalamiques spécifiques.
- Nous analyserons les processus physiologiques et électrophysiologiques supportant les phénotypes comportementaux et métaboliques.
- Nous évaluerons les mécanismes soutenant la résilience métabolique des souris Dlx5/6VgatCre à l'obésité et au diabète en étudiant leurs rôles dans les neurones hypothalamiques et dans leur capacité à associer le circuit de récompense au contrôle métabolique, et le traitement sensoriel à la réponse métabolique.
- Nous analyserons les trajectoires de vieillissement de nos souris et déterminerons l'état de méthylation de l'ADN Dlx5/6 pendent le vieillissement.
- Pour déterminer les conséquences transcriptionnelles de l'invalidation de Dlx5/6 dans les neurones GABAergiques, nous utiliserons l'analyse ARN-Seq sur noyaux cellulaires uniques sn-RNAseq sur des régions cérébrales adultes disséquées de plus, nous étudierons le rôle de Dlx5/6 dans l’organisation chromatinienne (ATAC-Seq).
- Nous utiliserons la spectroscopie de masse et la modélisation moléculaire pour comprendre la fonction des complexes protéiques contenant Dlx5, MAGED1 et / ou NECDIN (un gène associé au syndrome de Prader-Willi partenaire du complexe Dlx5).
METABRAIN aura un impact potentiel pour la nutrition des enfants et des adultes, sur des maladies rares telles que le syndrome de Prader-Willi et sur les comorbidités liées à l'âge.