Etude de l’effet d’un traitement à la L-Carnitine sur les altérations du développement du cortex cérébral dans un modèle murin de prématurité

Quand un bébé naît très prématurément, ses poumons ne sont pas encore complètement formés, ce qui peut entraîner des périodes où il manque d’oxygène (appelées hypoxies). Ce manque d’oxygène perturbe le fonctionnement du cerveau, qui a du mal à produire l’énergie dont il a besoin, et peut provoquer des dommages dans le cerveau. Même si le cerveau des bébés a une meilleure capacité de réparation que celui des adultes, ces réparations ne sont pas toujours parfaites. Ainsi, les enfants nés très prématurément ont un risque plus élevé de développer des problèmes cognitifs (comme des difficultés d’apprentissage) à l’adolescence. Cela pourrait être dû à des connexions anormales entre les neurones. Des expériences chez la souris, dans un modèle qui reproduit la grande prématurité (avec un manque d’oxygène à la naissance), montrent que ce stress provoque un problème dans les « usines à énergie » des cellules, appelées mitochondries. Ce problème persiste même à l’âge adulte. Ce projet vise à tester si une molécule appelée « L-Carnitine », qui aide les mitochondries à mieux fonctionner, peut limiter ces problèmes cérébraux. Pour cela, nous utiliserons un modèle murin de grande prématurité et une méthode spéciale qui rend certains neurones fluorescents pour les étudier plus facilement. Nous voulons répondre à deux questions principales : 1) Est-ce que la L-Carnitine aide le cerveau à mieux se développer chez les bébés prématurés ? ; 2) Quel est le meilleur moment pour commencer ce traitement, et combien de temps doit-il durer pour être efficace ?

Ce projet a une double finalité, à la fois fondamentale et translationnelle (préclinique) puisqu’il vise à comprendre comment le manque d’oxygène affecte le développement du cerveau et à tester si un traitement protecteur pour les « usines à énergie » des cellules, appelées mitochondries, peut limiter ces effets à long terme.

Une technique appelée électroporation sera utilisée chez des souris portantes pour introduire des protéines fluorescentes dans les cerveaux des fœtus, ce qui permettra d’observer les cellules cérébrales et leurs « usines à énergie » (mitochondries). Après la naissance, la moitié des souriceaux seront placés dans un environnement pauvre en oxygène pendant 8 jours afin de reproduire le manque d’oxygène associé à une naissance très prématurée. De la L-Carnitine, un traitement protecteur pour les « usines à énergie » des cellules, appelées mitochondries, sera donnée à tous les souriceaux dans l’eau de boisson à différents moments pour évaluer son efficacité à limiter les effets du manque d’oxygène sur le développement cortical et déterminer la durée optimale du traitement. Les souriceaux seront soumis à des tests pour évaluer leur comportement, puis leurs cerveaux seront analysés pour mesurer les effets de l’hypoxie et du traitement.

Pour les femelles, une chirurgie invasive permet d’introduire des marqueurs fluorescents dans les neurones et mitochondries. Bien que rare, des difficultés lors de la mise bas ou des infections sont possibles, mais évitées grâce à des règles d’hygiène strictes. Pour les souriceaux, environ 10 % des embryons peuvent ne pas survivre à la procédure, bien qu’il soit difficile de distinguer cette perte d’une élimination naturelle. L’hypoxie (manque d’oxygène) entraîne un retard de croissance et des lésions cérébrales, mais les souriceaux rattrapent leur croissance après et les lésions semblent réparées à l’échelle visible. Cependant, des troubles cérébraux subtils à long terme, comme des problèmes d’apprentissage ou de comportement, peuvent persister et sont détectables lors de tests spécifiques.

Les femelles ayant subi une procédure chirurgicale ne seront pas soumises à une nouvelle procédure pour raison éthique. Une réutilisation des femelles n’ayant pas subi de procédure chirurgicale sera envisagée, notamment comme souris allaitante pour les expériences suivantes. Une utilisation des souriceaux surnuméraires sera envisagée, notamment pour la collecte de tissus. Les souriceaux doivent être mis à mort pour la réalisation de prélèvements post mortem.

Le cerveau de la souris est proche de celui de l’humain, tant dans sa structure que dans son fonctionnement, ce qui en fait un modèle idéal pour étudier les maladies du développement cérébral et le fonctionnement du cortex. Les techniques nécessaires pour ce projet sont bien maîtrisées sur cette espèce, garantissant la faisabilité de l’étude. Les souris femelles utilisées seront des adultes en bonne santé, âgées de 8 à 24 semaines. Leurs petits seront mis à mort à différents âges pour comprendre comment un manque d’oxygène peut affecter des étapes clés du développement des connexions dans le cerveau et si un traitement qui stimule l’énergie produit par les cellules peut limiter ces problèmes cérébraux.