Défaut et rétablissement de la neuroplasticité dans les maladies de surcharge lysosomale – NEUROMPS

Les maladies neurodégénératives sont fréquentes chez le sujet âgé, mais elles affectent aussi les enfants atteints de maladie métaboliques, induisant un retard mental. Dans certaines de ces maladies neurodégénératives de l'enfant, la thérapie génique dirigée vers le cerveau est capable de prévenir les désordres biochimiques et les atteintes pathologiques du tissu nerveux. On ignore toutefois dans quelle mesure ce traitement est efficace en regard de la plasticité du système nerveux et donc de la possibilité de re-créer les conditions d'un développement cognitif satisfaisant. Pour aborder cette question, il est nécessaire de repérer certains mécanismes responsables de la perte de la plasticité cérébrale, lesquels définissent des marqueurs de la maladie, puis d'examiner dans quelle mesure le traitement restaure un état physiologique en regard de ces marqueurs. Ces questions seront abordées dans un modèle murin de maladie de surcharge lysosomale, la mucopolysaccharidose (MPSIII). Dans la MPSIII, l'accumulation d'oligosaccharides d'héparane sulfate induit une inflammation chronique du système nerveux central et une neurodégénérescence. Nous étudions ces événements avec un intérêt particulier pour la plasticité anatomique des neurones corticaux.
Nous avons montré que certains oligosaccharides activent les cellules microgliales par la voie TLR4/MyD88, conduisant à la production très précoce de cytokines et chimiokines proinflammatoires, mais que l'abolition de cette réponse ne retarde pas la neurodégénérescence. Un des objectifs du projet est de préciser dans quelle mesure la persistance à bas bruit d'une activation microgliale chez les sujets traités pourrait affecter le bénéfice clinique. On cherchera également à spécifier la structure des molécules activatrices afin de disposer de matériel oligosaccharidique de synthèse.
Nos résultats suggèrent que la pathologie neurologique est principalement intrinsèque aux cellules nerveuses. Les neurones corticaux de souris MPSIIIB en culture primaire, mais également le cerveau frontal, accumulent des vésicules distendues co-exprimant des marqueurs de lysosome et de vésicule sécrétoire, possiblement des autophagolysosomes, qui perturbent le transport axonal et affectent le développement du réseau neuritique. Diverses hypothèses relatives à la formation de ces vésicules seront examinées, et on approfondira l'étude des liens entre l'autophagie et la dynamique des neurites. La pathologie neuronale consiste également en une profonde réduction de l'expression de la synaptophysine, un marqueur précoce de la maladie d'Alzheimer, en culture et dans le cortex frontal, sans altération évidente des autres marqueurs de vésicule synaptique. Ce phénomène sera décrit en détail en cherchant à établir des liens avec les autres expressions de de la maladie.
Le projet comprend également l'isolement d'une lignée cellulaire neuronale immortalisée exprimant de manière inductible le phénotype des neurones MPSIIIB.
Les études proposées préciseront :
- la susceptibilité du cerveau des souris MPSIIIB aux stimuli inflammatoires avant et après thérapie génique ;
- la nature des vésicules distendues accumulées dans les neurones, les moyens de réduire cette accumulation et les conséquences d'une perturbation de l'autophagie sur la rétraction des neurites ;
- les liens possibles entre la production d'oligosaccharides d'héparane sulfate et le défaut d'expression de la synaptophysine.
- quelles structures oligosaccharidiques sont associées à un effet pathogène sur le système nerveux.
Un impact attendu de ces travaux est de définir des marqueurs permettant d'apprécier dans quelle mesure la correction génétique et biochimique de la maladie conduira à un rétablissement de la plasticité du système nerveux. Ces travaux expérimentaux chez la souris MPSIIIB seront menés en parallèle avec une étude clinique de thérapie génique chez des enfants atteints de MPSIIIB.