Etude de molécules pharmacologiques à visée thérapeutique sur des modèles rats du syndrome de Down

Ce syndrome touche 1 nouveau-né pour 600-800 naissances et représente environ un tiers des déficiences intellectuelles chez les enfants d’âge scolaire. C’est la forme la plus fréquente de retard mental, qui est également associée à un large panel de dysmorphies ou malformations. Parmi les gènes candidats à l’apparition de ces symptômes, un gène présent sur le chromosome 21 humain et donc en 3 copies chez les sujets porteurs de la T21, est aujourd’hui une des cibles privilégiées pour le développement de traitements thérapeutiques. Les études de ce gène chez la souris ont démontré son implication dans le développement crânio-facial et le développement et la maturation du cerveau. En effet, les souris ayant une copie supplémentaire de ce gène présentent des anomalies crânio-faciales ainsi qu’une une altération des capacités d’apprentissage et un déficit de la mémoire similaires à celles observée dans la T21. Des collaborateurs proposent des composés ayant la propriété d’améliorer les capacités cognitives qui sont altérées dans cette pathologie en ciblant l’activité de notre protéine d’intérêt. Durant ce projet, nous souhaitons tester l’un de ces composés sur nos modèles rats de la trisomie 21. Ce composé est synthétisé et testé pour l’ADME pharmacologique (administration, distribution, métabolisation et excrétion) par nos collaborateurs. Divers dérivés de ce composé ont été préalablement testés au sein de notre laboratoire sur des modèles souris de la T21, permettant ainsi une amélioration des fonctions cognitives de ce modèle sans aucun effet toxique observé. Sachant que le métabolisme des souris et des rats sont différents, ici nous souhaitons optimiser le traitement sur le modèle rat. Dans ce projet, le composé testé sera administré par notre équipe à des rats modèles de la T21 et à des rats contrôles dans le but de s’assurer qu’ils n’ont pas d’effet toxique. Les rats feront l’objet d’une étude comportementale afin de détecter une amélioration de leurs performances cognitives. Le composé sera testé à différents temps et différentes doses afin d’identifier la durée et la dose minimales nécessaires pour obtenir un rétablissement des fonctions cognitives des rats trisomiques.

Arriver à déplacer de quelques dizaines de points le quotient intellectuel des patients atteints de la Trisomie 21 leur permettrait d’avoir une vie plus autonome et socialement intégrée et constituerait un progrès très important pour la qualité de vie des patients et de leur entourage. L’objectif de la recherche sur la trisomie 21 est donc de mettre au point un traitement améliorant les fonctions intellectuelles des patients. De plus, dans le cadre de cette étude, réussir à reproduire sur le modèle rat, les résultats obtenus sur les modèles souris de la Trisomie 21, nous permettra une généralisation des résultats avant le passage en phase clinique du candidat-médicament.

Dans le cadre de cette étude, un gavage oral répété sera réalisé sur un total de 576 rats. Ce gavage sera effectué sur un même rat soit 19 fois (étude sur 19 jours), soit 13 fois (étude sur 13 jours). La réalisation du gavage prend 1 à 2min pour un rat par jour. De plus, au cours de ce projet nous réaliserons une perfusion par voie intracardiaque sur 180 rats des 576. La procédure qui est sans réveil sera réalisée une seule fois par rat et elle dure 30min par rat. Pour cela il nous faudra anesthésier l’animal via une administration d’anesthésiant par voie intrapéritonéale. Ce geste nécessaire pour réaliser l’exsanguination de l’animal sous anesthésie générale profonde est réalisé en 1 à 2min par rat.

Dans le cadre de cette étude, un gavage oral répété sera réalisé sur un total de 576 rats. Ce gavage sera effectué sur un même rat soit 19 fois (étude sur 19 jours), soit 13 fois (étude sur 13 jours). La réalisation du gavage prend 1 à 2min pour un rat par jour. Ce geste technique peut entraîner un stress non négligeable, une irritation de l’œsophage et un risque de fausse route existe. De plus, au cours de ce projet nous réaliserons une perfusion par voie intracardiaque sur 180 rats des 576. La procédure qui est sans réveil sera réalisée une seule fois par rat et elle dure 30min par rat. Pour cela il nous faudra anesthésier l’animal via une administration d’anesthésiant par voie intrapéritonéale qui réalisé en 1 à 2min par rat. L’anesthésie de l’animal via l’introduction d’une aiguille par voie intrapéritonéale peut entraîner un stress à l’animal.

A l’issu de la procédure expérimentale : Gavage oral d’inhibiteurs de Dyrk1A dans des rats modèles de la trisomie 21, l’ensemble des 576 rats seront mis à mort. 180 rats sont mis à mort afin de réaliser des analyses histologiques sur le cerveau des animaux, et les 396 autres rats seront euthanasiés selon les bonnes pratiques de laboratoires, les tissus prélevés sur ces derniers seront utilisés pour des analyses moléculaires.

La compréhension des mécanismes physiologiques et moléculaires ainsi que des origines développementales des pathologies génétiques associées à des retards mentaux requière l’étude d’un organisme vivant dans son intégrité et sa globalité et il n’existe donc pas de méthode autre que l’étude in vivo. N’existant pas de modèle spontané de la trisomie 21, le rat avec la souris, sont les seules espèces physiologiquement et génétiquement proches de l’Homme dans lesquelles nous pouvons réaliser les manipulations génétiques pour obtenir ces modèles de pathologies humaines. De plus, les études dans le modèle humain sont limitées tandis que ces modèles permettent d’accéder à tous les tissus et à toutes les étapes lors de l’optimisation de composé pharmacologique. En outre, le génome du rat étant aisément manipulable, permet donc de recréer les modifications génétiques qui sont à la base du syndrome de Down. De plus, l’intérêt d’utiliser le rat est de pouvoir comparer les résultats obtenus à ceux de la souris. En effet, sachant qu’il existe des différences inter-espèces il est intéressant de comparer les résultats entre les modèles souris et rats afin de généraliser les résultats si ces derniers sont similaires. Enfin, le rat ayant des capacités d’apprentissage plus performantes que la souris, il est un meilleur modèle pour l’étude des déficiences cognitives associées à la trisomie 21. Les rats seront étudiés à partir de l’âge adulte, c’est-à-dire 10-12 semaines, car c’est l’âge auquel le comportement exploratoire et les aptitudes d’apprentissage et de mémorisation sont présents.