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Modélisation de la SLA 26

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Afin  de  comprendre  les  mécanismes  physiopathologiques  au  niveau  de  l’organisme  et  aux   niveaux    cellulaire  et  moléculaire,  mais  également  pour  la  réalisation  d’études  pré-­‐cliniques,   des   modèles   animaux   ont   été   créés.   Il   en   existe   certains   qui   se   basent   sur   les   mutations   identifiées  dans  la  SLA,  et  d’autres  qui  sont  des  modèles  lésionnels.  Dans  ce  chapitre,  nous   en  aborderons  plus  spécifiquement  deux  :  les  modèles  mSOD1  et  la  compression  nerveuse.   Toutefois,   il   est   important   de   noter   qu’il   existe   actuellement   un   fort   développement   des   modèles  génétiques.  Ces  dernières  années,  de  nombreux  nouveaux  modèles  ont  été  créés.  Il   existe   plusieurs   souris   transgéniques   basées   sur   le   gène   TDP-­‐43.   On   trouve   un   modèle   de   délétion   totale   et   des   modèles   de   surexpression   des   gènes   TDP-­‐43   murin   ou   humain   (Wegorzewska  et  al.,  2009;  Chiang  et  al.,  2010).  Il  existe  également  différents  modèles  FUS   qui  ont  été  générés  soit  en  supprimant  le  gène  FUS,  soit  en  introduisant  une  forme  tronquée   de  ce  gène  (Scekic-­‐Zahirovic  et  al.,  2016).  Enfin,  concernant  le  gène  C9ORF72,  on  dénombre   deux  modèles  existants  basés  sur  une  perte  de  fonction  et  un  gain  de  fonction  (Koppers  et   al.,  2015).  Malgré  ce  développement  considérable,  ces  nouveaux  modèles  animaux  restent   difficiles   à   utiliser   car,   d’une   part,   la   surexpression   des   gènes   sauvages   en   elle-­‐même,   est   déjà   toxique   pour   les   animaux,   mais   d’autre   part,   la   caractérisation   du   phénotype   de   ces   souris  est  encore  peu  connue.    

 

1. Le  modèle  transgénique  mSOD1  

Les  premiers  en  date  à  avoir  été  produits  sont  les  modèles  basés  sur  les  mutations  SOD1.  En   1993,   Rosen   et   collaborateurs   (Rosen   et   al.,   1993)   ont   découvert   que   certains   patients   atteints  de  la  forme  familiale  de  SLA  présentent  des  mutations  dans  le  gène  codant  pour  la   sod1.  A  la  suite  de  cette  découverte,  un  modèle  animal  a  été  créé  par  introduction  d’une   mutation  substitutive  de  l’arginine  par  la  glycine  en  position  86  dans  le  gène  murin  codant   pour   la   sod1   (Ripps   et   al.,   1995).   Cette   mutation   correspond   à   un   des   changements   retrouvés  dans  les  cas  familiaux  de  SLA,  la  mutation  G85R.    

Il  existe  d’autres  modèles  murins  basés  sur  des  mutations  de  la  SOD1.  Créée  en  1994  par   Gurney  et  collaborateurs  (Gurney  et  al.,  1994),  la  souris  mSOD1G93A  possède  plusieurs  copies  

l’alanine.  Le  modèle  SOD1G37R  (Wong  et  al.,  1995)  repose  également  sur  la  surexpression  de   la   SOD1   humaine,   mutée   en   position   37.   Enfin,   créé   en   1997   par   Bruijn   et   collaborateurs   (Bruijn   et   al.,   1997),   la   souris   SOD1G85R   possède   une   SOD   humaine   inactive.   De   tous   ces   modèles,   la   souris   SOD1G93A   a   été   la   plus   utilisée   pour   la   compréhension   des   mécanismes   physiopathologiques  de  la  SLA  depuis  ces  20  dernières  années.  Il  faut  néanmoins  noter  que   le  transgène  humain  SOD1G93A  conserve  son  activité  dismutase  et  cela  nécessite  l’utilisation   de  souris  surexprimant  la  forme  sauvage  de  la  SOD1  humaine  comme  contrôle  (Hayward  et   al.,  2002).  En  revanche,  au  sein  de  notre  laboratoire,  le  modèle  que  l’on  utilise  est  la  lignée   SOD1G86R   car   elle   présente   certains   avantages.   Tout   d’abord,   la   mutation   G86R   se   trouve   dans  le  gène  sod1  murin  ce  qui  permet  d’éviter  d’éventuels  dysfonctionnements  de  l’activité   transcriptionnelles   liées   à   des   différences   inter-­‐espèces.   Deuxièmement,   le   transgène   SOD1G86R  ne  possède  plus  d’activité  dismutase.  Cela  présente  alors  l’avantage  d’utiliser  des   souris  sauvages  comme  contrôles.  

D’un   point   de   vue   phénotypique,   la   souris   SOD1G86R   est   asymptomatique   jusqu’à   l’âge   de   deux  mois  et  demi  environ.  Ensuite,  elle  va  commencer  à  manifester,  au  niveau  musculaire,   des   activités   électriques   spontanées   anormales,   visibles   par   EMG   et   témoins   de   la   dénervation,   sans   toutefois   présenter   des   signes   de   paralysie.   On   observe   également   une   diminution  de  l’amplitude  du  potentiel  musculaire  composé  ainsi  qu’une  augmentation  de   l’expression   de   l’ARN   messager   du   récepteur   cholinergique   α,   reflet   de   la   dénervation   (Figure  3).  Puis,  vers  approximativement  l’âge  de  3  mois,  la  pathologie  s’installe  et  on  voit   apparaitre  des  symptômes  moteurs  entrainant  une  altération  des  réflexes  d’extension  des   pattes  postérieures.  Ce  phénomène  évolue  progressivement  jusqu’à  une  paralysie  totale  et   au  décès  de  l’animal.    

D’un   point   de   vue   histopathologique,   la   souris   SOD1G86R   présente,   dès   l’âge   de   2   mois   et   demi,   une   diminution   du   nombre   de   motoneurones   dans   la   moelle   épinière,   une   dégénérescence  des  fibres  myélinisées  dans  le  nerf  sciatique  ainsi  une  atrophie  musculaire   (Figure  4).    

   

 

Figure  3  :  caractéristiques  de  dénervation  de  la  souris  SOD1G86R  (tiré  de  Halter  et  al.,  2010)  

    Figure  4  :  caractéristiques  histopathologiques  de  la  souris  SOD1G86R  (tiré  de  Dupuis  et  al.,  2000).    

2. Modèle  de  dénervation    

En   parallèle   des   modèles   génétiques   qui   tente   de   reproduire   la   SLA   dans   sa   globalité,   on   peut     mimer   seulement   certains   aspects   de   la   SLA.   C’est   le   cas   soit   par   compression   nerveuse,  soit  par  la  section  du  nerf  ou  axotomie  (Wood  et  al.,  2011).  Dans  ce  chapitre  sera   présenté  le  modèle  de  compression  nerveuse  car  c’est  ce  modèle  qui  a  été  utilisé  au  cours   de  mes  travaux.    

La  compression  du  nerf  sciatique  est  un  modèle  de  dénervation  périphérique  couramment   utilisé.  Une  lésion  du  nerf  sciatique  entraine  des  dommages  au  niveau  des  axones  moteurs   et   sensoriels,   et   permet   d’évaluer   le   potentiel   de   régénération   du   système   nerveux   périphérique,   puisque   les   axones   doivent   repousser   jusqu’à   leurs   cibles   musculaires.   Ce   modèle  présente  l’avantage  de  pouvoir  se  focaliser  sur  les  phénomènes  de  dénervation  et   réinnervation,  qui  sont  aussi  retrouvés  au  cours  de  la  SLA.  En  effet,  il  a  été  observé  dans  les   muscles   des   patients,   des   jonctions   réinnervées   présentant   un   appareil   post-­‐synaptique   aplati   et   fragmenté,   témoignant   de   l’existence   d’un   phénomène   de   réinnervation   compensatoire  dans  la  SLA  (Bruneteau  et  al.,  2015).    

   

IV.  Hypothèses  physiopathologiques  de  la  SLA    

Pendant  de  nombreuses  années,  la  SLA  a  été  considérée  comme  une  pathologie  affectant  le   motoneurone  de  façon  restreinte.  En  effet,  la  toxicité  due  à  la  protéine  SOD1  mutée  était   vue   comme   un   phénomène   autonome   du   motoneurone   et   sans   implication   dans   d’autres   types   cellulaires.   Mais   les   études   de   ces   dernières   années   ont   laissé   place   à   une   nouvelle   vision   des   choses.   De   nombreuses   données   ont   mis   en   évidence   que   d’autres   types   cellulaires  avaient  un  rôle  tout  aussi  important  dans  le  processus  pathologique.  Dans  cette   section,   nous   allons   décrire   brièvement   l’implication   de   différents   types   cellulaires   dans   plusieurs  mécanismes  contribuant  au  processus  pathologique  de  la  SLA.    

   

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