Etude du développement cérébral chez des souris modèle de déficience intellectuelle d’origine génétique

Le projet consistera à étudier le développement de certaines structures cérébrales importantes pour la cognition chez une souris modèle du syndrome de Coffin-Lowry. Les patients atteints de ce syndrome présentent une sévère déficience intellectuelle associée à des retards psychomoteurs qui se mettent en place au cours de l’enfance. Selon des études génétiques, cette pathologie est due à des mutations d’un gène qui conduisent notamment à l’absence d’une protéine appelée RSK2. Pour mieux comprendre les altérations qui se mettent en place lors du développement du cerveau en l’absence de RSK2, nous utilisons des souris modèle du syndrome de Coffin-Lowry qui n’expriment pas RSK2. Au cours des projets précédents, nous avons montré que ces souris modèles présentent de nombreuses altérations comportementales et cognitives comme des retards d’apprentissage et des problèmes de mémoire. Ceci est en accord avec les signes cliniques observés chez les patients. Pour ce projet, nous souhaitons désormais étudier le développement de certaines structures cérébrales qui sont impliquées dans les altérations comportementales et cognitives identifiées chez la souris modèle. Ces structures cérébrales continuent de se développer après la naissance, au moment où apparaissent les problèmes comportementaux et cognitifs. Ainsi, nous étudierons chez la souris modèle, les altérations cellulaires et moléculaires qui impactent le développement de ces structures cérébrales au cours de la période postnatale. De plus, nous envisageons désormais de mettre en place des stratégies thérapeutiques afin de corriger au plus tôt ces altérations dans le but de compenser, voire d’éviter la mise en place des problèmes cognitifs chez la souris. Nous testerons notamment si un enrichissement comportemental partiel (3h/jour pendant 3 semaines) dès le plus jeune âge peut être bénéfique pour restaurer le retard de développement du cerveau et restaurer les fonctions cognitives à long terme.

Grâce à ce projet, nous comprendrons mieux le rôle de la protéine RSK2 dans le développement cérébral et dans les fonctions cognitives. Nous comprendrons notamment pourquoi, en l’absence de RSK2, le développement du cerveau est retardé au cours de la période postnatale, et analyserons plus particulierement le développement postnatal de deux strucutures cérébrales qui sont impactées dans le syndrome de Coffin-Lowry et qui poursuivent leur développement apès la naissance. De plus, pour la première fois, nous testerons une stratégie thérapeutique (enrichissement comportemental) qui devrait permettre de compenser les déficits cognitifs au plus tôt, ou d’éviter leur mise en place. Le modèle animal nous permettra de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents.

Pour être génotypés, tous les animaux subiront une biopsie de la queue vers l’âge de 7 jours. Pour le projet, une partie des animaux recevra des injections de marqueurs de neurogenèse. Pour chaque injection, l’animal est maintenu en contention pour effectuer la piqure en intrapéritonéale (durée max 10 secondes). Apres différents délais, ces souris seront euthanasiées afin d’analyser leurs cerveaux. Les prélevements de cerveaux sont réalisés post mortem. Une autre partie des animaux effectuera en plus des tâches comportementales. La locomotion et l’exploration sera évaluée en open-field (duree 20 minutes) et la coordination motrice en rotarod (6 essais sur 3 jours de 3 minutes maximum), ce qui ne génére aucune nuissance. La mémoire spatiale sera évaluée avec le test de la piscine de Morris qui génère un leger stress en début de protocole. Le protocole a une durée de 7 jours, à raison de 8 essais par jour (2 blocs de 4 essais successifs). Chaque essai comprend 1 minute de nage et 1 minute de repos sur une plateforme.

Pour les génotypages, une douleur légère de courte durée peut être ressentie lors de la biopsie de la queue. Les injections qui nécessitent de prendre l’animal en contention peut générer un stress ponctuel de quelques minutes. Lors des tests de comportement, les souris pourraient ressentir un leger stress pendant les premières minutes.

Pour la procédure 1, certains reproducteurs pourront être utilisés pour participer à des études comportementales en travaux pratiques. Il s’agit de tests d’exploration, locomotion, d’apprentissage et de mémoire qui n’engendrent aucun stress chez l’animal et reposent sur les comportements spontanés (eg., openfield, exploration d’objets). Les souris des procédures 2, 3 et 4 seront euthanasiées pour étudier leur cerveau.

Il n’y a pas d’autre modèle animal présentant des mutations équivalentes dans le gène ciblé pour ce projet. Le modèle murin inclus dans notre projet est déjà élevé au laboratoire et permettra de mener de manière rigoureuse notre étude. Les études passées ont montré que ces souris sont des modèles reproduisant des déficits cognitifs associés à la pathologie humaine (retard d’apprentissage, déficit de mémoire). Afin d’étudier le développement cérébral et notamment la formation des neurones qui continuent de se mettre en place au cours des premières semaines après la naissance, toutes les souris utilisées seront âgées de 0 à 60 jours. Il sera nécessaire également d’utiliser quelques embryons pour suivre la mise en place de certaines structures cérébrales qui s’installent au cours de la période embryonnaire. Des analyses de comportement seront également effectuées à l’âge adulte (vers 60 jours) afin de vérifier les effets bénéfiques de nos enrichissements environnementaux sur les fonctions cognitives à long -terme.