Évaluation des effets de molécules ayant un intérêt thérapeutique potentiel dans le syndrome de Down chez des souris modélisant le syndrome de Down

Le syndrome de Down encore appelé trisomie 21 est la forme génétique de déficience intellectuelle la plus fréquente résultant de la présence d’un chromosome 21surnuméraire. Plus des trois quarts des personnes porteuses de trisomie 21 développent une maladie d’Alzheimer au-delà de 60 ans. Un certain nombre d’études suggèrent qu’il existe des mécanismes pathogènes communs à la maladie d’Alzheimer et à la trisomie 21 comme des altérations de différents types de neurotransmetteurs impliqués dans le fonctionnement du cerveau. Face à l’origine multifactorielle de ces maladies, une thérapie combinée est envisagée. Cependant, l’association de plusieurs médicaments peut entraîner des effets secondaires supplémentaires dus à des interactions entre les différentes substances. Pour éviter ces problèmes, une nouvelle technologie a émergé ces dernières années qui consiste à utiliser des ligands multi-cibles qui rassemblent en une seule structure plusieurs activités biologiques ciblant divers neurotransmetteurs impliqués dans la maladie.

Les maladies neurologiques telles que la maladie d’Alzheimer et la trisomie 21 vont nécessiter un traitement au long cours avec une exposition permanente aux médicaments qui devront avoir des effets secondaires minimes. Il n’existe aucun traitement pharmacologique de la déficience intellectuelle chez les personnes atteintes de trisomie 21 et seul un traitement symptomatique est actuellement disponible pour la maladie d’Alzheimer. Le présent projet est innovant car il testera des nouvelles molécules ciblant plusieurs mécanismes présentant un intérêt thérapeutique dans la maladie d’Alzheimer et la trisomie 21. Ces nouvelles molécules seront disponibles sous une formulation conçue pour une administration intranasale qui devrait contribuer à améliorer le passage de la barrière hémato-encéphalique, ce qui limitera également les effets périphériques responsables de la plupart des effets secondaires. Nous testerons en parallèle des molécules ciblant les récepteurs GABA, le principal neurotransmetteur inhibiteur dans le système nerveux central, actives dans le traitement des déficits d’apprentissage et de mémoire dans des modèles murins de trisomie 21. Nous proposons ici une étude qui comparera les effets de deux molécules dont une qui a été utilisée en clinique chez des individus porteurs de trisomie 21.

La première étude implique l’utilisation de modèles animaux de trisomie 21 (phénotype considérée dommageable), l’administration des médicaments quelques secondes sur animal vigile à raison de 2 fois par semaine entre 2 et 6 mois (32 injections maximum) puis un prélèvement sanguin qui durera 2-3min par animal et l’anesthésie profonde avant prélèvement du cerveau. La deuxième étude implique l’utilisation d’animaux témoins, l’administration des médicaments quelques secondes sur animal vigile, un prélèvement sanguin qui durera 2-3min par animal vigil et l’euthanasie rapide pour prélever le cerveau. La troisième étude implique l’utilisation de modèles animaux de trisomie 21 (phénotype considérée dommageable), l’administration des médicaments quelques secondes sur animal vigile avant les tests comportementaux (10 injections maximum réparties sur environ 3 semaines). Les capacités cognitives des souris seront évaluées dans 3 différents tests d’apprentissage et de mémoire: Y maze (8 minutes par animal), reconnaissance de nouvel objet (4 sessions de 10 minutes – 1 session par jour – par animal) et piscine aquatique de Morris (4 sessions de 1 minute par jour pendant 7 jours et 1 session – “probe test” – de 1 minute le jour 8 par animal). Après des tests comportementaux, un prélèvement sanguin qui durera 2-3min par animal vigil et l’anesthésie profonde avant prélèvement du cerveau. La quatrième étude implique l’utilisation de souriceaux entre la naissance et 2 jours, des injections intracérébrales qui dureront 2-3 minutes/animal (3 injections par hémisphère cérébral; 6 injections au total/animal). Après 3-10 semaines, ces souris seront anesthésiées avant l’euthanasie pour les enregistrements électrophysiologiques.

– Contention de l’animal pour l’injection; – Risque d’hématomes lors des injections répétées; – Risque de complications suite à l’injection intracérébrale; – Irritation de la sphère nasale suite aux injections intranasales répétées; -Phénotype dommageable (hydrocéphalie) qui apparaîtra dans environ 10% des animaux; – L’hypothermie due à anesthésie par le froid des nouveau nés pour les injections intracérébrales – Contraintes des tests comportementaux : contention, stress, réalisation individuellement (séparation du groupe), nage dans les tests de mémoire/déficit d’apprentissage.

Toutes les souris seront euthanasiées par des méthodes réglementaires pour prélèvement de sang et de cerveau pour des analyses biochimiques, électrophysiologiques et immunohistochimiques.

Les modèles de souris ont été essentiels pour mieux comprendre la trisomie 21 au cours des dernières années. Trois chromosomes de souris contiennent des régions similaires au chromosome 21 humain. Les souris modèles de trisomie 21, avec une duplication de la plupart des gènes du chromosome 21, sont actuellement disponibles. Dans la première étude, les performances comportementales seront évaluées sur les souris modèles de trisomie 21 mâles et femelles à l’âge de 6 mois après administration chronique de drogues, et les cerveaux seront prélevés suite aux tests comportementaux et à l’euthanasie. Dans la deuxième étude, les expériences de pharmacocinétique seront réalisées sur des souris témoins mâles à l’âge de 2 à 3 mois. Dans la troisième étude, les performances comportementales seront évaluées sur les souris modèles de trisomie 21 mâles et femelles à l’âge de 3 à 4 mois traités avec les composés inhibiteurs. La dernière étude, sera réalisée sur des souris entre la naissance et 3 jours qui recevront une construction virale permettant d’exprimer une protéine fluorescente dans des neurones très spécifiques permettant leur enregistrement électrophysiologique à entre 25 et 70 jours après euthanasie. Les effets du médicament sur les performances comportementales et la pathologie cérébrale seront évalués chez les souris adultes. D’autre part, l’injection intracérébrale de la construction virale chez les souriceaux est nécessaire pour une expression efficace et à long terme d’une protéine fluorescente dans un sous-type particulier d’interneurone que nous voulons étudier.