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Aug 23, 2023

Un nouveau modèle de maladie chez la souris imite mieux les caractéristiques de l'AF chez l'homme : étude

Modèle créé en supprimant davantage la protéine frataxine dans un modèle de souris standard par Steve Bryson, PhD | 29 août 2023 Des chercheurs ont développé un nouveau modèle murin de l'ataxie de Friedreich (AF) qui

Modèle créé en supprimant davantage la protéine frataxine dans un modèle de souris standard

par Steve Bryson, Ph.D. | 29 août 2023

Les chercheurs ont développé un nouveau modèle murin de l'ataxie de Friedreich (AF) qui capture les troubles de la coordination et de la force musculaire observés chez les patients, rapporte une étude.

Le modèle a été créé en aggravant les symptômes d’un modèle murin standard en supprimant davantage la production de la protéine frataxine, déficiente chez les patients AF.

L’étude intitulée « Trouver un modèle de souris approprié pour étudier l’impact d’un traitement de l’ataxie de Friedreich sur le phénotype comportemental » a été publiée dans la revue Genes.

L'AF est causée par des répétitions excessives de trois éléments constitutifs de l'ADN (nucléotides), une guanine (G) et deux adénines (A), appelées GAA, dans la séquence du gène FXN.

Normalement, le GAA est répété entre cinq et 68 fois, mais chez les patients AF, le GAA peut être répété de 66 à 1 700 fois. Cela entraîne un déficit dans la production de frataxine, une protéine essentielle au fonctionnement des mitochondries productrices d'énergie, et sa perte a de graves conséquences sur le système nerveux et les muscles.

En général, un plus grand nombre de répétitions de GAA correspondent à un âge plus jeune au moment de l’apparition des symptômes de l’AF, avec des symptômes plus graves et évoluant rapidement.

Des modèles animaux reflétant avec précision les maladies humaines sont nécessaires pour comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents et surveiller l’effet des thérapies potentielles.

Les modèles de souris dont l’intégralité du gène FXN a été retiré développent de graves complications et meurent trop tôt. La souche YG8sR, qui porte une version humaine de FXN avec 300 répétitions GAA, présente des niveaux de frataxine inférieurs mais des symptômes légers.

Récemment, une équipe de scientifiques de l'Université Laval, au Canada, a caractérisé une nouvelle souche de souris FA avec 800 répétitions GAA, appelée YG8-800, et a montré qu'elle capturait de nombreuses caractéristiques de la maladie, telles que le dysfonctionnement neurologique et les maladies cardiaques.

Maintenant, l’équipe a testé un modèle de souris FA dérivé de la souche YG8sR, mais sa production de frataxine a été encore diminuée par de petits ARN en épingle à cheveux (shRNA) conçus pour réduire l’activité du gène FXN. La souche YG8-800 a également été incluse à titre de comparaison, ainsi que Y47, une souche qui hébergeait le gène FXN humain mais sans aucun défaut génétique lié à la maladie.

Par rapport à la souche Y47, la concentration de frataxine dans les tissus des souris YG8sR variait de 13 % à 20 %, et chez les souris YG8-800, elle était comprise entre 0,9 % et 16,3 %. Les souris YG8-800 avaient également un poids corporel significativement inférieur à 5 et 8 mois par rapport aux souris témoins.

La fonction motrice des souris Y47 et YG8sR était similaire pour de nombreux tests âgés de 2 à 11 mois. Alors que les souris YG8sR présentaient une coordination des mouvements légèrement altérée, les souris YG8-800 présentaient des problèmes de coordination plus graves.

L’équipe a conçu et testé quatre shRNA dans les cellules et en a trouvé deux qui supprimaient la production de frataxine à une concentration de 28 % par rapport aux témoins. Ces shRNA ont ensuite été administrés à des souris YG8sR à l’aide d’un virus inoffensif (AAV) par perfusion intraveineuse (dans la veine).

Un shRNA, nommé shRNA3, a considérablement aggravé la coordination des souris YG8sR cinq semaines après la perfusion d'AAV, comme l'indique un temps plus long traversant les poutres d'équilibre avec des pas plus défectueux. shRNA3 a également réduit considérablement la force musculaire de YG8sR avec un temps d'accrochage plus court sur une grille inversée.

En comparaison, 3 à 4 mois après la perfusion, les souris YG8sR plus shRNA3 ont eu besoin en moyenne de 35 secondes pour traverser la poutre et effectuer des fautes de 12 pieds. C'était plus grave que les souris YG8-800, avec 20 secondes nécessaires pour traverser la poutre et sept fautes de pied à cinq mois.

L’analyse des tissus a révélé une réduction de 60 % des niveaux d’ARN messager (ARNm) FXN, la molécule dérivée de l’ADN qui guide la production de frataxine, dans le foie avec shRNA3. L’ARNm de FXN a été réduit de 29,3 % dans le cervelet, une région cérébrale importante pour la coordination des mouvements. Aucun effet n’a été observé dans le cerveau, la plus grande partie du cerveau.

Enfin, la co-injection de shRNA3 et d’un codant pour la frataxine a inversé les déficits de coordination et amélioré la force musculaire.