Deux nouveaux modèles muriniques, créés avec l’assistance des chercheurs « Packard », fournissent de nouvelles informations sur la façon dont l’expansion répétitive de C9orf72 provoque la SLA

Depuis la découverte de l’expansion répétée de C9orf72 il y a plus de quatre ans, l’un des principaux objectifs de la recherche SLA a été de développer un modèle animal pour mieux comprendre le fonctionnement de ce gène et comment cette mutation provoque la SLA et la démence frontotemporale (FTD). Une question essentielle qui reste a résoudre est de savoir si l’expansion répétée de C9orf72 provoque la maladie par la perte de sa fonction normale (encore inconnue), ou si l’ARN et les protéines générées par l’expansion sont elles mêmes toxiques, ou les deux. Les centaines ou milliers de nucléotides reproduits dans l’expansion répétitive sont structurellement instables ce qui rend difficile pour les chercheurs la création de générations de souris portant le même nombre de répétitions.

Dans deux nouvelles études publiées dans le journal « Neuron », les scientifiques du Cedar-Sinai Medical Center de Los Angeles et de l’University of Massachusetts Medical School (UMMS), et associant les scientifiques « Packard » Leonard Petrucelli de la Mayo Clinic et Fen-Biao Gao de l’UMMS, ont créé et décrit deux différents modèles muriniques de C9orf72. Les chercheurs ont ensuite détaillé les caractéristiques moléculaires, physiologiques et comportementales du modèle murinique, qui comprend entre 100 et 1000 copies du gène répétitif C9orf72 a six nucléotides présent dans la SLA et la FTD.

Bien que les caractéristiques moléculaires du modèle, comme les foyers d’ARN, correspondent directement avec ce qui est observé chez beaucoup de patients SLA ou FTD C9orf72 positifs, les souris n’ont pas développé de signes comportementaux pour aucune des deux maladies. Toutefois, la souris offre la possibilité d’étudier la SLA a un stade très précoce de la maladie ainsi que de tester les thérapies potentielles avant de passer aux essais humains.

Dans la première étude publiée dans Neuron, après avoir d’abord confirmé que les souris portaient entre 100 et 1000 copies de l’expansion répétitive entre les exons 1a et 1b, les chercheurs du Cedars-Sinai Medical Center de los Angeles ont ensuite vérifié si les souris présentaient ou non quelques unes de caractéristiques moléculaires de l ‘expansion de C9orf72 observée chez les patients SLA. Du fait que l’expansion et la répétition soit si longue, le mécanisme de transcription de la cellule est perturbé, le faisant opérer dans la direction opposée en créant a la fois du RNA sense et anti sense.

Ceci crée un grand nombre de molécules ARN ainsi que des protéines appelées dipeptides répétitives dans lesquelles deux aminoacides sont reproduits sans fin.

Les souris transgéniques C9orf72 porteuses de l’expansion répétitive montraient des foyers d’ARN a la fois sense et anti sense dans de nombreux neurones a l’âge de trois mois, alors que les souris transgéniques porteuses d’un gène humain C9orf72 normal ne présentaient pas ces foyers. Les souris avec expansion présentaient une accumulation de protéines dipeptides répétitives a l’âge de 20 mois, indiquant que les protéines s’accumulaient dans le temps. Lorsque les chercheurs ont conçu de petites molécules qui réduiraient le niveau d’ARN C9orf72, ils ont réussi a diminuer a la fois le nombre de foyers ARN et de protéines dipeptides répétitives.

Les souris avec expansion présentaient aussi quelques uns des plus discrets signes de la SLA. Ces souris avaient un nombre élevé d’une protéine appelée nucléoline, impliquée dans la synthèse et le développement des ribosomes, hors de leur emplacement normal dans le noyau. Malgré le fait qu’elles présentent de nombreuses pathologies moléculaires concomitantes de la SLA, les souris avec expansion n’ont présenté aucune des aucune différence de poids, de force de préhension ou autres mesures physiologiques ou comportementales, ni jeunes ni a un âge avancé.

Les auteurs ont inscrit dans leur étude que le manque de signes physiques de la maladie « est cohérent avec les modèles animaux dans de nombreuses maladies neurodégénératives, qui typiquement reproduisent seulement certains aspects de la pathophysiologie humaine et fréquemment ne présentent pas de neurodégénération évidente.

Dans la seconde étude publiée dans Neuron, les scientifiques ont utilise une méthode similaire pour créer deux groupes de souris transgéniques, un qui portait une copie normale du C9orf72 humain et un qui portait le gène avec 300 ou 500 copies de l’expansion répétitive a six nucléotides. Comme dans l’autre modèle, ces souris n’ont présenté aucun signe physique ou comportemental de neurodégénération, tels que perte de poids, ou de force ni de mort prématurée. Elles n’ont pas non plus présenté de changements réactifs de la microglie ou des astrocytes, les souris n’avaient pas non plus d’accumulations de protéines TDP-43 dans le cytosol ni ne présentaient une sensibilité accrue au stress cellulaire. Egalement similaire au premier modèle, les souris avec le C9orf72 a expansion répétitive avaient de foyers d’ARN sense et antisense, ainsi que des amas de protéines dipeptides répétitives. Le nombre de ces foyers et des protéines répétitives ont également été réduits lorsque les chercheurs ont bloque la production d’ARN C9orf72 au moyen d’un virus exprimant un petit brin d’ARN visant une section de ce gène.

Le développement de deux nouveaux modèles muriniques de C9orf72 dans la SLA fournira non seulement un moyen d’identifier quelques unes des anomalies pathologiques qui accompagnent les tout premiers stades de la SLA, souvent avant même que les patients ne soient diagnostiqués, il fournira aussi aux chercheurs de nouvelles opportunités pour tester des thérapeutiques potentielles avant le stade des essais cliniques, économisant a la fois temps et argent.

Traduction : J. Rolland

Source : Packard Center