Altération des réseaux moteurs dans la dystonie primaire – AMEDYST

• Nous utilisons plusieurs lignées de souris, dont certaines créées par nous. Les lignées Gnal+/- et R418W-ADCY5 reproduisent chez la souris des mutations des gènes Gnal et ADCY5 qui causent des troubles du mouvement chez l’homme. Nous avons généré une nouvelle lignée permettant des invalidations du gène Gnal dans des cellules ciblées.
• L’impact des diverses mutations et de la stimulation des récepteurs cholinergiques est recherché sur les neurones striataux par de méthodes ex vivo : 1) en visualisant les changements de phosphorylation de protéines dans les neurones striatum par immunohistoflurorescence ; 2) en mesurant des changements de fluorescences de biosenseurs dans des neurones sur coupes de cerveau.
• Des enregistrements éléctrophysiologiques dans la voie cérébello-thalamo-striatale sont associés à des stimulations optogénétiques du cervelet pour comparer des souris modèles de dystonie avec des souris contrôles.
• Des enregistrements élélectrophysiologiques sont effectués chez des patients dystoniques lorsqu’ils sont implantés par des électrodes pour la stimulation cérébrale profonde. Ces enregistrements sont associés à des stimulations du cervelet.
• L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est utilisée pour comparer l’activité cérébrale chez des patients dystoniques et contrôles et pour évaluer l’impact de stimulations magnétiques trans-crâniennes du cervelet.

• Nous avons montré que les souris Gnal+/- non traitées et traitées à l'oxotrémorine fournissent respectivement des modèles de stades pré-symptomatiques et symptomatiques de la dystonie associée au DYT25. Nous avons établi que des molécules antagonistes des récepteurs muscariniques de type M1 bloquaient les mouvements de type dystonique dans ce modèle.
• Nous avons observé que le traitement des souris à l’oxotrémorine avait des effets différents sur une population de neurones du striatum (les neurones de projection de la voie indirecte) chez les souris Gnal+/- et les sauvages. Il nous faut maintenant prouver que ces effets divergents sont impliqués dans la survenue de mouvements anormaux observés chez les souris Gnal+/- sous oxotrémorine.
• Les enregistrements électrophysiologiques des souris Gnal+/- et les stimulations optogénétiques du cervelet ont produit les premiers résultats préliminaires.
• Les diverses autorisations pour les études cliniques ont été obtenues ou soumises. Les protocoles ont été validés et optimisés dans des expériences pilotes et le recrutement de patients est en cours.
• Nous avons généré une nouvelle lignée de souris pour étudier les désordres moteurs liés au gène ADCY5.

Les perspectives ne peuvent être qu’esquissées puisque le projet n’a pas encore fourni tous les résultats attendus. Cependant, nous chercherons à évaluer le potentiel thérapeutique de différentes classes d’antagonistes muscariniques ainsi que des antagonistes des récepteurs A2A de l’adénosine, en évaluant plus précisément leurs effets dans des modèles animaux de dystonie. Les études précliniques et cliniques permettront de tester l’action bénéfique de divers types de stimulations, y compris trans-crâniennes chez l’humain, du cervelet sur la dystonie.

Le projet a permis la publication d’un article dans J Neuroscience (Pelosi et al 2017), un journal avec un bon facteur d’impact en Neurosciences. Cet article résultait de la collaboration directe des Partenaires 1 et 2. Une étudiante a défendu un M2 sur une thématique du projet AMEDYST. De plus 3 communications regroupant les Partenaires 1 et 2 ont été présentées dans des congrès internationaux et nationaux. Un symposium, organisé par le Partenaire 3 auquel participent également les Partenaires 1 et 2 et dont le sujet recouvre les thématiques d’AMEDYST doit se tenir à l’Institut du Cerveau et de la Moelle Epinière en mars 2019.

La dystonie est un trouble moteur caractérisé par des contractions musculaires provoquant des postures et/ou des mouvements anormaux, qui sont très handicapants et douloureux dans les formes graves. La dystonie est parfois le seul symptôme de la maladie, mais elle est aussi présente dans de nombreuses maladies neurologiques, dont la maladie de Parkinson, en combinaison avec d’autres troubles moteurs. Les possibilités de traitements médicaux restent relativement limitées. Les mécanismes pathophysiologiques de cette maladie sont encore mal connus, mais impliqueraient une combinaison d’anomalies physiologiques dans les ganglions de la base et le cervelet. Dans notre projet, nous examinons par des études complémentaires chez l’animal et le patient, comment des dysfonctionnements du striatum, la structure d’entrée des ganglions de la base, générent des mouvements et des postures dystoniques et comment la voie cérébello-thalamo-striatale amplifie ces troubles moteurs en agissant sur les interneurones striataux cholinergiques.

Notre projet est en partie basée sur un modèle de souris hémizygotes pour le gène Gnal (Gnal+/-), qui reproduit les altérations génétiques de certains patients dystoniques (DYT25). Ce gène code pour la sous-unité a de protéine G, Gaolf, stimulatrice de l’adényle cyclase, dont l’expression la plus forte dans le cerveau est trouvée dans les neurones principaux du striatum. Chez la souris, l’haplo-déficience du gène Gnal entraine une réduction de la production striatale d’AMPc et des perturbations des fonctions striatales, mais n’est pas suffisante pour l’apparition de dystonie. Celle-ci n’apparait que lorsque les souris Gnal+/- sont traitées par un agoniste cholinergique, montrant qu’une augmentation du tonus cholinergique est essentielle à l’apparition de la maladie. 1) Notre projet a pour objectif d’identifier les effets de l’acétylcholine dans le striatum des souris Gnal+/- pour mieux comprendre les mécanismes de la dystonie. 2) Les interneurones cholinergiques sont contrôlés par des neurones afférents thalamiques, eux même régulés par des afférences venant du cervelet. Des données de la littérature montrant qu’une activation anormale du cervelet déclenche des dystonies, nous rechercherons les effets de la voie di-synaptique cérébello-thalamo-striatale chez les souris Gnal+/- en caractérisant les réponses à des stimulations cérébelleuses dans le thalamus et le striatum et en examinant leurs effets sur les mouvements dystoniques. 3) Pour établir si les processus physiopathologiques observés chez la souris présentent une homologie avec ceux de la pathologie humaine, le rôle du cervelet sur l’activité d’une structure de sortie des ganglions de la base (globus pallidus interne) sera déterminé par des enregistrements électrophysiologiques chez le patient au cours d’intervention chirurgicale. 4) Des mutations de l’adényle cyclase de type 5 (AC5, codé par ADCY5), fortement associée à Gaolf dans le striatum, provoquent l’apparition de troubles moteurs, dont la dystonie. Ces mutations sont plus fréquentes que celles de GNAL en pathologie humaine et nous donnent la possibilité d’explorer l’effet d’une altération striatale de la voie de l’AMPc sur une cohorte significative de malades. Nous testerons chez ces patients l’activité dans la voie cérébello-thalamo-striatale en fMRI et nous déterminerons comment des stimulations magnétiques du cervelet altèrent le thalamus et le striatum.

Le projet rassemble des chercheurs travaillant sur des modèles animaux et des patients, ainsi que des spécialistes de la physiologie des ganglions de la base et du cervelet. Ce consortium très complémentaire est adapté à l’étude de la dystonie et mettra en lumière des processus physiopathologiques encore inconnus permettant une meilleure compréhension de la maladie. Notre projet vise aussi à faire la preuve du concept de la validité de nouvelles approches thérapeutiques dont le besoin est évident pour traiter cette maladie.