Caractérisation fonctionnelle des nouveaux gènes et des voies moléculaires impliquées dans les troubles du développement du cerveau
Auteur / Autrice : | Malgorzata Drozd |
Direction : | Barbara Bardoni, Enzo Lalli |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de la vie et de la santé |
Date : | Soutenance le 29/09/2020 |
Etablissement(s) : | Université Côte d'Azur |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....) |
Laboratoire : Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) | |
Jury : | Président / Présidente : Massimo Mantegazza |
Examinateurs / Examinatrices : Massimo Mantegazza, Vera Kalscheuer, Frédéric Laumonnier, Viviana Trezza | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Vera Kalscheuer, Frédéric Laumonnier |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Les troubles du développement du cerveau (DBD) englobent un groupe très hétérogène de troubles provenant du dysfonctionnement cérébral du développement. Les DBD comprennent, entre autres, la déficience intellectuelle, certaines formes d’épilepsie, le trouble du spectre autistique (TSA), le trouble d’hyperactivité avec déficit de l’attention, les troubles de l’apprentissage et du langage et la schizophrénie. Au cours de ma thèse, j’ai participé à deux projets de recherche distincts. Le premier projet visait la caractérisation fonctionnelle de nouveaux gènes impliqués dans la schizophrénie à début précoce (SDP), le trouble du spectre autistique et la déficience intellectuelle. Au cours de cette étude, le séquençage de l’exome entier (WES) de 9 TRIOs a été effectué afin de trouver de nouveaux gènes impliqués dans la pathogenèse de la SDP. Les patients ont été diagnostiqués avec la SDP, qui dans certains cas est associée à d’autres phénotypes tels que le TSA ou la déficience intellectuelle. J’ai trouvé quelques variants très rares qui ont un impact pathologique putatif sur le phénotype des patients selon l’analyse in silico. Un variant a été identifié dans le gène Sérine/thréonine-protéine kinase 33 (STK33) qui est un membre éloigné du groupe CAMK de sérine/thréonine kinases. Les membres de cette famille participent à la régulation de l’homéostasie calcique qui s’est avérée altérée chez les patients atteints de schizophrénie. Pour évaluer l’impact pathologique de la mutation dans STK33, j’ai créé un modèle cellulaire dans la lignée cellulaire SH-SY5Y par la technique CRISPR-Cas9 imitant la variante trouvée chez le patient. Pour décrire le phénotype de la lignée cellulaire mutée, j’ai effectué l’analyse de l’expression des gènes et des protéines ainsi que des expériences d’imagerie calcique.Le deuxième projet de ma thèse a été associé à la caractérisation d’une nouvelle mutation spontanée du gène Kcc2 chez la souris souffrant de crises tonico-cloniques spontanées à partir de l’âge de quatre mois. Le gène Kcc2 code le cotransporteur neuronal du chlorure de potassium KCC2, qui participe à la sortie des ions chlorure des cellules et au maintien de l’équilibre excitation/inhibition. Nous pensons que les variants de ce gène ont un fort potentiel de causer des dysfonctionnements neurodéveloppementaux. La plupart d’entre eux sont associés à l’épilepsie de la petite enfance avec crises focales migrantes (EIMFS), qui appartient à un groupe de syndromes épileptiques rares. Nous avons développé la présente étude dans le but de caractériser le premier modèle d’épilepsie spontanée chez la souris due à une mutation du gène Kcc2 en corrélant l’activité neuronale, l’apparence des crises et le comportement social et cognitif avec l’expression génique. À ce jour, ces études fonctionnelles n’ont pas été réalisées puisque les souris Kcc2-KO meurent quelques jours après la naissance et que les animaux hétérozygotes n’ont jamais été étudiés en détail. La mutation identifiée chez nos souris affecte le même acide aminé qui a été trouvé muté chez un patient EIMFS (R857L), offrant une occasion unique d’étudier l’étiologie de l’EIMFS in vivo. Jusqu’à présent, nous avons observé que chez les souris mutantes Kcc2, la production de la protéine est fortement diminuée dans le cortex cérébral, l’hippocampe et le striatum. De plus, le cross-linking assay et l’analyse immunohistochimique ont révélé une diminution de la protéine KCC2 au niveau de la membrane. En effectuant une iEEG, il a été possible d’observer le point typique pour épilepsie chez souris mutantes Kcc2. Pour le moment, des études comportementales ont révélé que les souris Kcc2 mutantes présentaient des déficits d’apprentissage et de mémoire. Ces résultats nous ont donné une solide base pour une évaluation plus approfondie de notre modèle et une possibilité d’obtenir un meilleur aperçu de la pathogenèse des EIMFS avec le but final de définir des interventions thérapeutiques.