Etablissement d’une corrélation entre le génotype, la morphologie synaptique, la structure cérébrale et les déficits cognitifs de deux modèles murins porteurs de mutations associées chez l’Homme à de la déficience intellectuelle.

La déficience intellectuelle affecte entre 2 et 3 % de la population et de nombreuses mutations ont été identifiées dans plus de 300 gènes chez les patients. Dans ce contexte, nous nous intéressons particulièrement à un gène situé sur le chromosome X pour lequel une trentaine de mutations différentes ont été rapportées chez l’Homme. Toutes ces mutations mènent toujours à de la déficience intellectuelle (DI) mais aussi à une grande variété de traits physiques ou neuropsychiatriques associés, souvent différents d’un patient à un autre. De nombreux patients présentent par exemple des défauts morphologiques du cerveau et du cervelet (plus gros ou plus petits que la moyenne) ou des structures mal formées. Afin de pouvoir proposer des stratégies thérapeutiques adaptées, il est nécessaire de comprendre cette diversité de signes cliniques. Nous souhaitons donc comparer deux modèles souris qui portent deux mutations différentes d’un même gène. L’une d’entre elle est responsable d’une déficience intellectuelle modérée à sévère sans autre trait clinique, alors que la seconde mutation est responsable d’une déficience sévère associée à des traits autistiques, de l’anxiété, de l’auto-agressivité et des anomalies morphologiques du cerveau. Nous analyserons les différences observées au niveau des capacités d’apprentissage et de mémoire de ces animaux ainsi que les différences morphologiques du cerveau observées par IRM et par microscopie électronique (structure très fine des neurones).

Dans le domaine de la déficience intellectuelle et des défauts neurologiques associés, les approches thérapeutiques sont assez rares. Il est cependant communément admis qu’une médecine personnalisée est nécessaire afin d’adapter l’approche thérapeutique à chaque cas individuel au vu de la diversité des tableaux cliniques observés. Ce projet nous permettra de faire une véritable étude comparative de deux modèles souris aussi bien au niveau des défauts d’apprentissage et de mémoire qu’au niveau de l’organisation structurelle du cerveau. Cette étude nous permettra d’établir une corrélation précise entre les défauts que nous observons in vitro, les défauts cellulaires ou tissulaires et les défauts d’apprentissage…. Nous pourrons donc mieux comprendre le rôle de notre protéine d’intérêt dans le fonctionnement « normal » du cerveau ainsi que les défauts provoqués par les mutations décrites chez les patients. Nous avons pour but de mieux définir quelques paramètres (capacités d’apprentissage, morphologie de certaines zones du cerveau) qui pourraient nous permettre d’évaluer facilement dans le futur l’efficacité thérapeutique de nouvelles approches, pharmacologiques par exemple.

Tous les animaux subissent une biopsie de queue à l’âge de 7 jours afin de réaliser le génotypage. Ainsi les animaux mâles peuvent être répartis en mélangeant les deux génotypes au sein d’une même cage au moment du sevrage. Les animaux mâles seront manipulés pour réaliser les tests d’apprentissage. Nous avons prévu de réaliser 3 tests comportementaux distincts, chacun étant effectué sur un lot de 45 souris (total de 135 souris) et pendant une durée maximale de 4 mois. Ces tests comportementaux nécessitent une restriction hydrique pour que les animaux soient motivés pour réaliser le test. Les souris ont cependant de l’eau à volonté pendant 10 minutes par jour à la fin des essais quotidiens et les biberons d’eau sont remis à disposition chaque vendredi et ré-enlevés le dimanche midi. Une partie des animaux sera anesthésiée à l’âge adulte en vue d’une chirurgie terminale qui a pour but le prélèvement post-mortem du cerveau et son étude anatomique.

Il y a très peu d’effets indésirables attendus chez les animaux. Les tests comportementaux sont réalisés sans aucune douleur ni peur induite. La seule nuisance légère est la restriction hydrique qui est nécessaire pour garantir un bon niveau de motivation des souris pour les tests cognitifs. Pendant cette période, les biberons sont mis à disposition pendant 10 minutes par jour du lundi au vendredi et pendant toute la journée les samedis et dimanches. En ce qui concerne les lots d’animaux qui seront utilisés pour l’analyse morphologique du cerveau, la chirurgie terminale est réalisée après administration d’analgésique et d’anesthésique. En accord avec notre vétérinaire référent, le prélèvement de queue pour réaliser le génotypage ainsi que l’identification par tatouage des pattes sont réalisés de façon précoce (à 7 jours) sans sédation car le système neurologique se met à peine en place et la nociception n’est pas encore opérationnelle. »

A l’issue de la procédure de génotypage, les femelles pouvant servir à la reproduction sont maintenues en vie et celles qui ne peuvent pas être utilisées seront mises à mort. Tous les mâles seront maintenus en vie pour réaliser les tests comportementaux à l’âge adulte ou pour faire partie de l’étude morphologique du cerveau. A l’issue des tests comportementaux, les animaux seront mis à mort car ils ne pourront pas être réutilisés dans une autre étude, les tests d’apprentissage ayant probablement modifié de nombreux paramètres cérébraux. Les analyses morphologiques fines du cerveau nécessitent la fixation des tissus et donc la mise à mort des animaux.

La souris possède un génome relativement identique à celui de l’homme, les mécanismes moléculaires et cellulaires sont similaires, ainsi que de très nombreux mécanismes cognitifs. Par ailleurs, cet animal permet des approches génétiques puissantes. Enfin, les spécificités de notre gène dont deux variants sur quatre n’existent que chez les mammifères nous obligent à choisir comme modèle animal une espèce mammifère. De plus, la transgenèse permettant de reproduire les mutations humaines n’existe actuellement que chez la souris. Nous utiliserons uniquement des souris adultes. Les tests cognitifs commencent lorsque les animaux ont 2,5 mois. Nous cherchons dans un premier temps à corréler les défauts cognitifs au génotype et aux altérations morphologiques du cerveau observées après les étapes de développement. Les animaux utilisés pour l’analyse morphologique du cerveau seront âgés également de 2 à 3 mois.