Rôles fonctionnels de PAK1 dans la plasticité de la myéline chez la souris.

Dans le système nerveux central (cerveau et moelle épinière), les neurones communiquent sous forme d’influx électrique, appelé influx nerveux, transporté le long de leurs axones. Afin d’assurer le bon transport de l’information électrique, la formation de gaines isolantes autour de l’axone est essentielle. Ces gaines sont nommées ‘gaines de myéline’. Elles sont formées par des cellules appelées les ‘oligodendrocytes’ et permettent donc de moduler la vitesse de conduction de l’influx nerveux afin que les messages transmis dans le cerveau se déplacement de façon coordonnée. Ces gaines de myéline sont formées au cours du développement post-natal mais sont dynamiques et modifiées tout au long de la vie afin d’assurer l’adaptation du circuit cérébral à l’environnement. Certaines pathologies, telles que la sclérose en plaque, sont caractérisées par une perte de ces gaines, menant à une perte de l’axone et un défaut cognitif et/ou moteur en fonction du site de la perte myélinique. Il a été démontré que la gaine de myéline peut parfois se reformer spontanément, mais les mécanismes à l’origine de cette remyélinisation ne sont pas bien compris. Il a été démontré qu’une protéine A, présente dans les oligodendrocytes, est essentielle à la formation de ces gaines de myéline, de par son action sur le « cytosquelette d’actine », un des échafaudages de la cellule lui permettant d’adopter plusieurs morphologies. Une première étude de cette protéine A chez la souris a permis de valider son rôle dans la myélinisation du cerveau au cours du développement. L’objectif de ce projet est de continuer l’étude du rôle de la protéine A dans la formation des gaines de myéline chez la souris afin de mettre en évidences de nouvelles cibles thérapeutiques. En effet, nous voulons étudier en profondeur les effets la protéine A sur (1) la modulation des gaines de myéline à l’âge adulte et (2) la réparation de la myéline (remyélinisation). La validation potentielle de la protéine A en tant que cible moléculaire permettant d’actionner cette dynamique chez l’adulte représente ainsi un espoir thérapeutique très important dans plusieurs pathologies de la myéline. Selon nos résultats préliminaires la protéine A est un excellent candidat à cibler pour exercer l’un de ces rôles, voire éventuellement les deux. En effet, puisque cette protéine régule la myélinisation développementale, il est possible qu’elle contrôle également la myélinisation adaptative et, ou la remyélinisation.

A terme, l’étude approfondie du rôle de la protéine A dans le contrôle de la myélinisation adaptative (myélinisation adulte) et de la remyélinisation permettra de mettre en avant de nouvelles cibles thérapeutiques permettant de stimuler la myélinisation et sa réparation.

Pour obtenir les souris porteuses du génotype d’intérêt permettant cette étude, nous devons générer des accouplements de souris. Les petits issus de ces croisements seront identifiés génétiquement à un stade juvénile (prélèvement d’un petit bout de queue par une personne compétente une seule fois sur animal vigile en moins de 2 minutes). Cela permettra de sélectionner les bons animaux qui sont porteurs des gènes d’intérêt. L’ensemble des souris génétiquement modifiées, porteuses du génotype d’intérêt seront sujettes à une injection en intrapéritonéal (injection à l’âge adulte sur animal vigile, 60 jours de vie, sur cinq jours consécutifs), cela permettra de supprimer la présence de la protéine A dans les oligodendrocytes de ces souris. Puis, une partie de ces souris sera inclue dans une expérience de sociabilisation (hébergement groupé ou isolé pendant huit semaines, puis à l’issue de ces huit semaines, évaluation de la sociabilisation par un test non invasif de 50 minutes au total). Une autre partie des souris sera sujette à une chirurgie à 90 jours de vie afin de créer une lésion démyélinisante et observer comment l’absence de la protéine A affecte les capacités de la souris à remyéliniser cette lésion. Cette chirurgie sera effectuée une seule fois (une heure au total au maximum), par une personne compétente sur souris anesthésiées et analgésiées avant, pendant et après l’opération. Elles seront suivies de près en postopératoire afin de détecter au plus tôt les signes de souffrance ou d’infection potentielle. Une partie de l’étude sera effectuée sur souris sauvages, non génétiquement modifiées. Ces souris recevront un traitement thérapeutique quotidien par voie orale pendant 6 semaines. L’euthanasie des animaux sera effectuée en fin de période de maintien par une méthode réglementaire.

Une légère et brève douleur au moment du prélèvement de peau sur l’extrémité de la queue (1mm) pour le génotypage au stade juvénile de la souris. Un stress peut être observé chez les souris transgéniques suite à la contention et à l’injection d’une molécule en intrapéritonéal (but de ce traitement : supprimer l’expression de la protéine A dans les cellules d’intérêt. Mais les principales nuisances attendues sont liées à l’acte chirurgical lors de l’étude de la remyélinisation : injection au niveau de la moelle épinière sous anesthésie générale de la souris (risques d’hypothermie, douleur au point d’injection, hématome, risque anesthésique, saignement, infections). De plus, il est possible que les animaux soient stressés suite à l’étude en condition d’isolement. Enfin, de façon générale, les tests comportementaux peuvent représenter un stress pour les animaux : nouvel environnement et manipulation.

Les animaux seront tous euthanasiés : -Soit avant le sevrage puisqu’ils ne seront pas porteurs du génotype d’intérêt -Soit à des fins expérimentales pour une étude structurelle de la myéline -Soit s’ils sont devenus trop vieux pur être utilisés comme reproducteurs

De toute évidence, l’étude de la myéline nécessite l’utilisation de modèles animaux vertébrés. En effet, seuls les systèmes nerveux de vertébrés sont myélinisés. De plus, puisque nous étudions une voie moléculaire spécifique dans l’établissement de la myélinisation avec une visée thérapeutique future, il est indispensable que le modèle que nous choisissions ait une forte homologie de séquence génétique de cette dite voie moléculaire avec l’Homme. Le modèle souris présente plusieurs avantages pour notre étude : c’est un vertébré dont les gènes codant la voie étudiée présentent une forte homologie de séquence avec ceux de l’Homme. La plasticité de la myéline, similaire à celle retrouvée chez l’Homme, a été bien établie chez la souris, ce qui nous permet de mener à bien nos expériences de plasticité et de sauvetage de la myéline à l’âge adulte. Les souris entretiennent de fortes interactions sociales (animal grégaire) qui vont être le étudiées ici (hébergement isolé versus hébergement en groupe). Pour la génération de lignée de souris transgénique, les souris seront mises en accouplement à partir de 8 semaines (âge de maturité sexuelle). Pour l’étude sur la myélinisation adaptative, nous induirons la délétion de l’expression de la protéine A chez le jeune adulte (à 60 jours de vie) et étudierons les conséquences de cette délétion plus tard, à 120 jours de vie. Ainsi, nous pourrons étudier comment l’absence de la protéine A influence le cerveau déjà formé (le cerveau adulte). Pour l’étude de la remyélinisation, nous induirons la délétion de l’expression de la protéine A (ou bien nous modulerons l’activité de cette protéine) chez le jeune adulte (à 60 jours de vie. Nous effectuerons la lésion démyélinisante un mois après (donc à 90 jours de vie). L’étude des animaux sera ensuite effectuée à quatre stades post-chirurgie (4, 7, 14 et 30 jours après la lésion démyélinisante), afin d’observer successivement l’évolution des différents stades mis en jeu dans la remyélinisation.