Reprogrammation des glies en neurones à l’aide de lentivirus dans un modèle souris d’épilepsie : application à la phase chronique de la maladie

La reprogrammation cellulaire, qui consiste en la conversion de cellules non-neuronales du cerveau, c-à-d les cellules gliales, en nouveaux neurones dits induits (iNs), a récemment émergé comme une nouvelle stratégie thérapeutique afin de remplacer les neurones perdus et restaurer les fonctions cognitives. Ainsi, nous avons récemment démontré dans un modèle d’épilepsie chez la souris que les cellules gliales du cerveau pouvaient être reprogrammées en nouveaux neurones inhibiteurs et que les iNs ainsi générés permettaient une réduction de moitié des crises d’épilepsie. Ces résultats démontrent pour la première fois l’intérêt de la reprogrammation cellulaire pour le traitement des épilepsies. La stratégie de reprogrammation utilisée dans cette étude se basait sur l’utilisation de rétrovirus permettant de cibler l’expression des facteurs de reprogrammation spécifiquement aux cellules gliales en division lors des stades précoces du développement de la maladie. Néanmoins, une telle stratégie ne pourrait pas être envisageable pour une application clinique où une stratégie thérapeutique basée sur la régénérescence des neurones perdus devra être mise en place lors de la phase chronique, c-à-d une fois la maladie diagnostiquée. Nos premiers résultats révèlent que les cellules gliales de la phase chronique ont cessé de se diviser. Le présent projet vise donc à étudier la possibilité de reprogrammer les cellules gliales en phase chronique de la maladie à l’aide d’autres outils viraux, les lentivirus, qui ne nécessitent pas une division cellulaire de la cellule d’intérêt pour intégrer leur génome à celui de la cellule gliale. Un autre projet actuellement en cours vise à étudier si la division des glies est nécessaire à leur reprogrammation. Dans le cas où celle-ci s’avérait nécessaire, nous incluons dans ce projet des expériences visant à stimuler la division des glies en phase chronique de la maladie. Le projet s’organise en 4 axes : 1) Validation de la stratégie de reprogrammation à l’aide de lentivirus en étudiant si ces outils permettent de cibler avec efficacité les cellules gliales 2) Comparer l’efficacité de reprogrammation de rétrovirus et lentivirus en phase aigüe et chronique de l’épilepsie 3) Valider une stratégie permettant de stimuler la division des glies en phase chronique 4) Etudier l’impact de la stimulation de la division des glies en phase chronique sur l’efficacité de reprogrammation et l’impact fonctionnel des iNs sur les crises d’épilepsie.

Le cerveau adulte étant incapable de se régénérer, le développement de stratégies thérapeutiques visant à remplacer les neurones perdus en cas de traumatisme ou de maladie cérébrale pourrait avoir à terme un fort impact dans le domaine de la santé. Nous avons précédemment démontré que la reprogrammation cellulaire permettait de réduire les crises dans un modèle d’épilepsie réfractaire aux médicaments chez la souris. Ces résultats sont très encourageants et représentent une première preuve de concept de l’utilisation de la reprogrammation pour le traitement des épilepsies. Cependant, de nombreuses limites doivent être surmontées avant de pouvoir envisager une thérapie en clinique. Notamment, le présent projet nous permettra de déterminer si la stratégie de reprogrammation des glies en neurones peut aussi être adaptée en phase chronique de l’épilepsie, moment le plus adéquat pour son application chez l’homme. La démonstration que les glies de la phase chronique peuvent être reprogrammées avec efficacité, même en absence de division, permettrait également d’envisager la généralisation de la reprogrammation cellulaire à d’autres pathologies, comme les maladies neurodégénératives, où la mort neuronale n’est pas accompagnée d’une division des glies.

Le présent projet implique un modèle d’épilepsie chez la souris générée par injection d’un composé chimique. Ainsi, la totalité des animaux impliqués dans le projet subiront une chirurgie sous anesthésie générale et anesthésie locale renforcée afin d’injecter le composé (durée : 35 min). Pour certaines souris, nous profiterons de cette injection pour procéder dans le même temps à l’implantation d’électrodes pour enregistrement électroencéphalographique (EEG). Tous les animaux recevront une 2ème chirurgie sous anesthésie générale (durée : 1h) pour délivrer les facteurs de reprogrammation 2 semaines avant, 5 jours après ou 4-6 semaines après l’induction de l’épilepsie. Enfin, certaines souris impliquées dans l’étude recevront une 3ème injection (durée : 45 min), 6-8 semaines après la 2ème. Certains des animaux recevront une molécule par gavage (1X/jour sur une durée de 2-7 jours), 4 à 6 semaines après leur dernière chirurgie, afin d’induire la reprogrammation. Enfin, les animaux seront euthanasiés par surdose d’anesthésique entre 2 et 60 jours après la dernière chirurgie.

Au sortir de la chirurgie permettant de générer le modèle d’épilepsie, les animaux sont en « état de mal épileptique » non convulsif, c’est-à-dire que des décharges sont enregistrées sur un EEG dans leur cerveau. Cet état n’est pas douloureux mais induit des périodes d’immobilisation spontanée qui peuvent entraîner une perte de poids transitoire (48h), les animaux tendant à moins s’alimenter durant cette période. Par la suite, les animaux épileptiques peuvent présenter quelques légers troubles de mémoire et une faible élévation de l’anxiété. Toutes les procédures impliquent une deuxième chirurgie, une procédure implique quant à elle 3 chirurgies successives. A la suite de chaque chirurgie, malgré les mesures de raffinement, certains animaux peuvent rarement présenter de légères douleurs, une faible perte de poids ou un risque d’infection au site d’incision. L’administration par gavage nécessite d’introduite une canule de gavage dans l’œsophage de l’animal. Le maintien de l’animal et l’introduction de la canule peuvent induire un inconfort et un stress transitoires. Les animaux chez lesquels l’enregistrement EEG des crises est prévus seront hébergés en cages individuelles. L’isolement social (durée : 3 mois) peut induire un stress modéré.

Les expériences réalisées dans ce projet nécessitent de prélever le cerveau pour soit (1) isoler les cellules afin d’analyser quels gènes sont exprimés, soit (2) effectuer des analyses histologiques directement sur tranches de cerveau. Ces différentes analyses n’ont pas d’alternative qui éviterait la mise à mort des animaux.

Ce projet fait suite à un projet précédent réalisé dans un modèle d’épilepsie chez la souris et vise à déterminer si les glies de la phase chronique de la maladie peuvent être reprogrammées avec la même efficacité que celles se divisant en phase aigüe. Pour ce faire, et afin que les résultats obtenus soient directement comparables aux données précédemment générées, ce projet doit donc être réalisé dans le même modèle. Ce modèle d’épilepsie généré chez la souris que nous utilisons reproduit la plupart des aspects de la pathologie humaine et a été amplement validé. Les injections seront réalisées chez des souris adultes d’au moins 8 semaines afin de rester dans les mêmes conditions expérimentales que celles utilisées dans les études précédentes, pour permettre une comparaison directe entre les résultats obtenus dans nos précédentes études et les résultats générés lors de ce projet.