Caractérisation comportementale et électrophysiologique de souris knock-in pour les canaux sodiques Nav1.2

Notre groupe s’intéresse aux pathologies cérébrales associées aux mutations de gènes codant pour certains canaux sodiques jouant un rôle majeur dans l’excitabilité des neurones. L’ensemble des études réalisées chez les patients porteurs de mutations du gène qui code pour notre canal d’intérêt a montré que ces sujets étaitent atteints soit d’épilepsie de sévérité variable, d’autisme, de schizophrénie ou encore de déficience intellectuelle, soit présentaient un phénotype clinique associant plusieurs de ces pathologies neurodéveloppementales. Ces études génétiques ont, de plus, démontré que le gène codant pour notre canal d’intérêt était l’un des gènes le plus fréquemment muté chez les sujets atteints de troubles du spectre autististique (TSA). Nous utiliserons une nouvelle lignée de souris porteuses d’une mutation ponctuelle du gène d’intérêt identifiée chez des patients autistes sans autre pathologie neurodéveloppementale associée. Notre projet de recherche vise à caractériser in vivo le phénotype de ces souris au cours du développement et à l’âge adulte afin de savoir si cette mutation reproduit les symptômes décrits chez l’homme. Cette lignée ne présente pas de phénotype dommageable pour le maintien en laboratoire après observation de différents indicateurs tels que la taille des portées, la fécondité, les comportements spontanés qui sont similaires entre souris sauvages et souris mutantes. Ce projet est la 1ère étape d’un projet plus global qui vise à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement des TSA liés à des mutations du gène codant pour notre canal d’intérêt.

Notre projet pourrait permettre de valider un nouveau modèle murin d’autisme sans autre pathologie neurodéveloppementale associée validant des résultats obtenus in vitro et ex vivo sur cellules transfectés avec nos canaux d’intérêt porteurs de mutations identifiées chez l’homme. Ces experiences in vitro et ex vivo nous ont permis d’ identifier un mécanisme spécifique lié aux mutations de notre canal d’intérêt associées aux TSA. Ce projet pourrait, par conséquent, permettre de valider in vivo ce mécanisme afin de développer des stratégies thérapeutiques plus ciblées dans le traitement des TSA liés à ces mutations. La caractérisation phénotypique de souris porteuses de cette mutation identifiée chez des sujets autistes pourrait aider à comprendre comment des mutations mises en évidence sur un même gène aboutissent à des pathologies différentes telles que l’autisme, l’épilepsie ou encore la schizophrénie.

Dans la procédure utilisée pour démontrer l’absence de troubles épileptiques, 2 groupes de 20 souris mutantes et sauvages au maximum subiront une chirurgie sous anesthésie générale afin d’implanter à la surface du cortex des électrodes permettant l’enregistrement de l’activité électrique : cette chirurgie dure moins d’1h. Les 4 autres procédures consistent à utiliser différents tests comportementaux à différents âges. Dans une 1ère procédure, le comportement des animaux sera analysé grâce à une batterie de tests pendant l’enfance-adolescence (P21-44) et à l’âge adulte (vers P70) : un grand nombre de ces tests sont basés sur la tendance naturelle des rongeurs à explorer un nouvel environnement ou à interagir avec un animal non familier et se réalisent en une seule session (2 à 30 min). Deux tests d’apprentissage (moteur ou environnement spatial) seront réalisés en 3 sessions sur 2 ou 5 jours. Le test permettant de déterminer la sensibilité thermique au chaud ou au froid s’arrête dès qu’une réponse réflexe d’inconfort est détectée. Dans une autre procédure, le comportement spontané d’interaction sociale sera enregistré en continu et analysé sur 4 jours. L’évaluation des réflexes sensori-moteurs chez les animaux âgés de 7 à 15 jours sera effectuée de façon à ce que la séparation d’avec leur mère ne dure pas plus de 10 min et sera examinée dans une procédure séparée. Enfin, la dernière procédure consistera à étudier le comportement locomoteur des animaux après injection de différentes susbtances phamacologiques.

Cette nouvelle lignée de souris porteuses d’une mutation ponctuelle du gène codant pour notre canal d’intérêt a été identifiée chez des patients autistes sans autre pathologie neurodéveloppementale. Ces souris devraient donc présenter un phénotype de type autistique avec des déficits plus ou moins marqués d’interaction et de communication sociale associés ou pas à des comportements stéréotypés et des anomalies sensorielles. A ces symptômes de type autistique pourront s’ajouter éventuellement des comorbidités fréquemment retrouvés dans les TSA (anxiété, déficits cognitifs…) ou des retards neurodéveloppementaux (reflexes moteurs anormaux). Ces anomalies comportementales seront mises en évidence grâce à une batterie de tests permettant d’évaluer l’interaction et la communication sociale, les stéréotypies, la mémoire, l’anxiété, la motricité ou encore les reflexes sensori-moteurs. L’absence de troubles épileptiques sera démontrée grâce à l’implantation stéréotaxique d’électrodes à la surface du cortex.

Toutes les souris prévues dans les procédures seront euthanasiées par inhalation de CO2 (ou dislocation cervicale en cas d’anomalie pendant les procédures) à la fin de chacune d’elles, excepté 32 animaux dans la procédure d’étude des réflexes moteurs à la période néonatale qui subiront une perfusion intracardiaque afin de prélever leurs cerveaux. En effet, dans les procédures d’études comportementales, les animaux doivent être naifs pour chacun des tests utilisés (nous considérons cependant que l’intervalle de plus d’1mois séparant la période de l’enfance et l’âge adulte nous permet d’utiliser les mêmes animaux dans ces procédures). Par ailleurs, nous ne pouvons pas utiliser des animaux ayant reçu un traitement pharmacologique ou une opération chirurgicale pour d’autres analyses comportementales.

Nous utiliserons une lignée de souris qui a été récemment créée sur un fond génétique C57Bl6. La souris C57Bl/6 est une espèce très largement utilisée pour les études comportementales et électrophysiologiques in vivo. Nos études s’appuieront donc sur des protocoles déjà décrits dans la littérature. Les études se feront entre P7 et P15 pour détecter d’éventuels retards du développement cérébral (mesure de réflexes moteurs) ainsi qu’à à l’âge adulte (P70) mais aussi pendant la période du développement qui correspond chez la souris à l’enfance et l’adolescence (P22 à P44). En effet, l’épilepsie et l’autisme sont des pathologies qui apparaissent dans la petite enfance et la schizophrénie à la fin de l’adolescence.