Étude chez le rongeur d’un nouveau mécanisme de signalisation synaptique impliquant APP et H₂O₂

La maladie d’Alzheimer est une maladie du cerveau qui entraîne progressivement des pertes de mémoire et des difficultés à réfléchir ou à accomplir les tâches de la vie quotidienne. Elle est liée à l’accumulation d’une petite protéine anormale dans le cerveau, appelée amyloïde. Malgré de nombreux travaux, on ne sait pas encore exactement comment cette protéine perturbe le fonctionnement des cellules nerveuses. Des recherches récentes menées chez la mouche ont permis de découvrir un nouveau mécanisme important pour la formation de la mémoire à long terme. Ce mécanisme repose sur la collaboration entre deux types de cellules du cerveau : les neurones, qui transmettent les signaux, et les astrocytes, qui les soutiennent et les aident à bien fonctionner. Lors de cette communication, les astrocytes produisent de très petites quantités de molécules appelées espèces réactives de l’oxygène. Bien qu’elles soient souvent considérées comme nocives, à faible dose, elles jouent en réalité un rôle bénéfique : elles aident à renforcer les connexions entre les neurones, favorisant ainsi la mémoire. Dans ce processus, une protéine naturellement présente dans le cerveau semble jouer un rôle positif. En revanche, la protéine amyloïde liée à Alzheimer perturbe cette communication entre les neurones et les astrocytes, ce qui pourrait bloquer la formation normale de la mémoire. Cette découverte ouvre une piste nouvelle : dans les premiers stades de la maladie d’Alzheimer, le cerveau manquerait peut-être de ces petites quantités bénéfiques d’oxygène réactif, et le stress oxydatif observé plus tard serait en fait une conséquence de ce déséquilibre initial. Notre projet cherche maintenant à vérifier si ce mécanisme observé chez la mouche existe aussi chez les mammifères, notamment chez la souris. Les premiers résultats sont encourageants, mais des recherches complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre son rôle dans le cerveau.

Ce projet de recherche cherche à confirmer l’existence, dans le cerveau de la souris, d’un nouveau mode de communication entre deux types de cellules : les neurones, qui transmettent les signaux, et les astrocytes, qui les soutiennent. Ce dialogue entre cellules impliquerait de très petites quantités de peroxyde d’hydrogène, une molécule souvent considérée comme nocive, mais qui jouerait ici un rôle positif dans la formation de la mémoire à long terme. Une fois ce mécanisme mieux compris, les chercheurs étudieront comment la protéine amyloïde, associée à la maladie d’Alzheimer, vient le perturber. Ces travaux pourraient ouvrir la voie à de nouvelles approches pour prévenir ou ralentir la maladie, en s’attaquant aux premiers dérèglements du cerveau avant que les symptômes ne deviennent irréversibles. La maladie d’Alzheimer est la principale cause de démence dans le monde. Elle touche aujourd’hui près de 57 millions de personnes, avec environ 10 millions de nouveaux cas chaque année. Il n’existe pas encore de traitement curatif, ce qui rend essentiel de mieux comprendre les mécanismes biologiques qui permettent la mémoire et comment ils se dérèglent au cours de la maladie.

Les animaux seront soumis à différents protocoles. Au cours de tous les protocoles, chaque souris recevra 4 injections (comprenant des anesthésiques, des antidouleurs et de la saline) afin de procéder à la chirurgie et garantissant leur hydratation. Toutes les souris recevront une chirurgie cérébrale de 40 minutes afin d’injecter des outils permettant de modifier, activer ou inhiber certaines cellules du cerveau. Parmi elles, certaines recevront aussi une implantation d’une fibre optique pour mesurer en temps réel les variations d’une molécule d’intérêt. Ces chirurgies se feront sous médication pharmacologique anesthésique/analgésique et durera au maximum 40 minutes. A la suite de la chirurgie, 2 groupes d’animaux seront créés et seront soumis à deux types d’intervention distincts. Un groupe de souris sera soumis à une dislocation cervicale pour prélever le cerveau afin d’enregistrer l’activité des neurones. Cette procédure durera moins d’une minute. Un autre groupe de souris sera soumis à différents tests comportementaux répartis sur cinq semaines, permettant d’évaluer l’apprentissage, la mémoire spatiale, associative et de travail : évaluation de l’exploration spontanée durant 10 minutes. Évaluation de la mémoire spatiale en deux sessions de 5 à 10 minutes, espacées de 24 h. Tâche d’apprentissage spatial en milieu aquatique : phase de familiarisation à l’eau et à la plateforme, suivie d’une phase d’apprentissage sur 6 à 7 jours (4 essais/jour, intervalle de 15 minutes). Un test de mémoire est réalisé 24 h après, puis un second 7 jours plus tard. Conditionnement contextuel par administration de 5 stimulations électriques de faible intensité, espacés de 5 minutes. Évaluation comportementale 24 h après. A la fin des tests de comportements, ces animaux recevront une chirurgie terminale sans réveil sous anesthésie pharmacologique profonde, après administration d’analgésique/anesthésique. Cette technique est utilisée afin de maintenir les tissus du cerveau et de permettre de vérifier les actes chirurgicaux préalable, elle durera maximum 10 minutes.

Ce projet s’intéresse à la physiologie soulignant les processus mnésiques. Par conséquent, les effets indésirables seront principalement liés à la dérégulation de ces mécanismes et pourront se manifester à l’échelle comportementale par des troubles de la mémoire. Cela n’entraine pas de dérégulations des systèmes Impliqués dans la douleur. Il pourrait y avoir une douleure légère ainsi qu’un stress transitoire modéré à la suite du test de conditionnement de peur contextuel. Cependant, ce dernier n’induit pas de modifications de comportement délétères sur le long-terme. Il pourrait y avoir des effets indésirables comme état confusionnel transitoire au réveil après chirurgie et une douleur post chirurgicale. Une nuisance faible et transitoire de l’injection lors de l’anesthésique est aussi attendue.

Après réalisation d’actes chirurgicaux dans le cerveau (injection intracérébrale), quelques souris seront mises a mort afin de prélever le cerveau et réaliser les études électrophysiologiques ou d’imagerie microscopique. D’autres souris réaliseront des tests comportementaux. Après cela les souris seront mises à mort pour prélèvement de cerveau dans le but de vérifier la justesse des actes chirurgicaux.

Les caractéristiques morphologiques et physiologiques des souris sont largement documentées. De plus elles possèdent une proximité évolutive, un cycle de vie cours permettant de répéter les expériences afin de s’assurer de la robustesse des résultats, ce qui constitue un atout pour développer efficacement notre étude. C’est un très bon modèle pour l’étude des mécanismes physiologiques sous-jacent les processus mnésiques ainsi que pathologique, comme la maladie d’Alzheimer. Les mécanismes moléculaires et cellulaires ainsi que les propriétés neuronales de ces rongeurs au niveau des structures d’intérêt sont très proches de ceux du cerveau humain. Cela nous permettra de réaliser des études dont l’impact sera important pour la compréhension des mécanismes impliqués dans la mémoire à long terme et de la maladie d’Alzheimer et ainsi de pouvoir mieux cibler de possibles approches thérapeutiques. Nous disposons des modèles murins requis et des techniques adaptées à cette espèce (électrophysiologie, comportement, chirurgie), faisant de ces souris un excellent modèle pour l’étude de cette pathologie. Pour notre étude, la période d’intérêt étant d’environ 8 à 10 semaines (âge adulte), les animaux seront donc utilisés à cette période afin d’effectuer des tests comportementaux ou des mesures d’activité cellulaire.