Évaluation d’une possible origine développementale de la Sclérose Latérale Amyotrophique et de la fenêtre optimale d’intervention thérapeutique

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est la plus fréquente des maladies neurodégénératives du neurone moteur adulte. Elle induit une paralysie progressive des patients, due à la perte des neurones moteurs du cerveau et de la moelle épinière, et conduit irrévocablement au décès 2 à 5 ans après l’apparition des premiers signes. Elle demeure encore incurable. Environ 10% des patients présentent des mutations dans des gènes qui ont été identifiés (cas familiaux) et ont permis le développement de souris transgéniques qui reproduisent les symptômes de la maladie. A l’instar d’autres maladies neurodégénératives, la SLA est suspectée d’avoir une possible origine développementale. En effet, il existe des cas de SLA juvéniles qui affectent les adolescents, lorsque le système nerveux central est encore en développement. Par ailleurs, les modèles murins de la maladie présentent des altérations du fonctionnement des neurones dès le développement embryonnaire. Notre hypothèse de travail est qu’il existe une origine développementale à la SLA, et qu’un traitement dispensé à un moment clé du développement permettrait de bloquer l’apparition de la maladie. Au laboratoire, nous avons observé il y a quelques années qu’un traitement particulier d’un modèle murin de SLA, dispensé sur quelques semaines, permettait de prévenir intégralement l’apparition de la maladie lorsqu’administré avant l’apparition des symptômes. Cependant, cette observation ayant été faite de manière entièrement fortuite, nous n’avons pu déterminer à quel âge précis les animaux qui ne développaient pas de symptômes avaient été traités. C’est ce que nous cherchons à déterminer à présent, par le biais d’une étude dédiée et contrôlée. Notre premier objectif sera, dans une étude pilote, de déterminer la fenêtre optimale de traitement permettant d’empêcher le déclenchement de la maladie dans un modèle murin de SLA, en traitant différents groupes d’animaux durant différentes périodes de développement. Notre second objectif sera, dans une étude plus approfondie, de comparer le traitement des animaux durant la fenêtre optimale de traitement déterminée lors de l’étude pilote au traitement des animaux durant la phase symptomatique de la maladie. L’ensemble de ces résultats permettra de mettre en évidence une possible origine développementale de la maladie et de déterminer la phase du développement durant laquelle une intervention médicamenteuse aurait le plus de chances d’être bénéfique.

A l’heure actuelle, seul un traitement est proposé aux patients atteints de SLA, lorsque le diagnostic de la maladie est clairement établi, un processus qui peut prendre plusieurs mois. Il s’agit du Riluzole, dont l’efficacité est très faible puisqu’il ne permet d’augmenter la durée de vie des patients que de quelques mois. La SLA est une maladie neurodégénérative, et à l’instar des autres maladies neurodégénératives, elle a toujours été perçue comme une maladie de l’âge adulte, voire même une forme de vieillissement prématuré du cerveau et de la moelle épinière. Cependant, cette vision de la neurodégénérescence est en train d’évoluer, avec une démonstration récente d’altérations développementales dans la maladie de Huntington, et des séries d’arguments en faveur d’une origine développementale des maladies d’Alzheimer, de Parkinson, ainsi que de la SLA. La démonstration d’une composante développementale à ces maladies, et en particulier à la SLA, permettrait d’envisager 1) la recherche de biomarqueurs beaucoup plus précoces, par exemples parmi les familles de patients, 2) une administration des traitements en amont de l’apparition des signes cliniques de la maladie, et 3) éventuellement un enrôlement plus précoce des patients dans les études cliniques dans le but d’améliorer encore les traitements actuels.

Les animaux seront soumis à six types d’interventions : – un premier groupe d’animaux sera soumis à un traitement médicamenteux (1) réalisée par 1 injection sous-cutanée quotidienne, sur animaux vigils, pendant 6 à 15 jours (6 à 15 injections totales selon les animaux). La durée d’une injection est de 2 à 3 secondes. Ce même groupe d’animaux sera suivi de manière hebdomadaire (2) pour mesurer leurs capacités motrices (force musculaire, coordination motrice) sur des appareils dédiés afin de déterminer les effets du traitement. L’ensemble des tests moteurs dure 40 minutes au total, entrecoupées de nombreuses phases de repos. – un deuxième groupe d’animaux subira une chirurgie d’une durée de 45 minutes pour implanter des électrodes d’enregistrement cérébral (3). Cette chirurgie sera suivie d’un un maximum de 4 enregistrements d’électroencéphalographie (4) qui requièrent un isolement de 24 heures, et seront effectués à intervalles de 30 jours. Ces animaux seront également soumis à un maximum de 4 enregistrements électromyographiques (5), sous anesthésie générale, réalisés à intervalle de 30 jours, au lendemain des enregistrements d’électroencéphalographie. La procédure dure 10 minutes. – un troisième groupe d’animaux subira une chirurgie permettant l’injection d’un traceur rétrograde dans la moelle épinière (6). La procédure dure 40 minutes.

Huit types de nuisances sont attendus au cours de cette étude : 1- une partie des animaux aura des altérations motrices évoluant des pattes arrière vers les pattes avant et une perte de poids pouvant aller jusqu’à 40%. 2- Un traitement médicamenteux, susceptible de diffuser dans le cerveau, et pouvant provoquer une somnolence et des désordres des mouvements, mais également une réduction des symptômes de la maladie. 3- Des injections sous-cutanées, pouvant entraîner localement une douleur et une infection, qui peuvent être ressenties comme gênantes ou stressantes, et entraîner des changements comportementaux (apathie, agressivité). 4- Des injections sous-cutanées à de jeunes souris, pouvant en outre perturber la relation mère-petit et entraîner éventuellement une séparation temporaire. 5- Un suivi moteur hebdomadaire des animaux qui peut s’avérer fatiguant. 6- 2 à 4 enregistrements d’électromyographie, à intervalles d’un mois, qui requièrent l’anesthésie générale des animaux et le positionnement sous-cutané de 4 électrodes aiguilles. 7- Des chirurgies qui peuvent entraîner saignements ou infections. 8- L’isolement des animaux durant les 24 heures nécessaires à l’enregistrement de leur activité cérébrale, avant retour dans la cage avec leurs congénères. 2 à 4 (suivant la durée de vie des animaux) enregistrements sont prévus à intervalles d’un mois.

Tous les animaux seront tous mis à mort à l’issue des procédures. Les animaux transgéniques développant des symptômes moteurs seront mis à mort avant paralysie complète, selon les points limites établis, et les animaux non-transgéniques seront mis à mort aux mêmes âges que les animaux transgéniques pour servir de contrôles aux expériences de biologie moléculaire et d’histologie prévues.

Parmi les modèles de SLA, les souris sont les plus appropriées à notre étude car 1) elles présentent le niveau de complexité du cerveau et de la moelle épinière adéquat, 2) leur développement pré- et post-natal mime celui de l’homme, 3) il existe plusieurs lignées de souris exprimant une mutation d’un gène causatif de la SLA, dont certaines, reproduisent parfaitement les symptômes de la maladie et sont donc adaptées à l’évaluation préclinique de traitements médicamenteux. Déterminer l’âge du développement durant lequel les animaux entrent en phase présymptomatique de leur maladie est un des objets précis de cette étude. Les stades suivants seront donc ciblés : – Prénatal : de 12 jours de gestation à la naissance – Périnatal : de 15 jours de gestation à 7 jours après la naissance – Postnatal : de la naissance à 14 jours après la naissance – Jeune adulte (troisième mois de vie).