Translational approaches for fragile X syndrome : exploring new putative therapeutic targets

Le syndrome de l'X fragile (SXF) est la principale cause de déficience intellectuelle héréditaire et une forme monogénique majeure de trouble du spectre de l'autistique (TSA). Il résulte d'une mutation du gène FMR1, entraînant la perte de sa transcription. Les patients présentent, en outre, des déficits socio-cognitifs, des troubles attentionnels, des problèmes sensorimoteurs et des crises d'épilepsie. Une caractéristique neurobiologique marquante du SXF est l'excès d'épines dendritiques immatures dans le cerveau. Pour étudier le SXF, des modèles animaux comme la souris Fmr1-/y et la drosophile dFMR1B55 sont utilisés : tous deux présentent altérations cognitives, sociales et de la morphologie synaptique. FMR1 code pour FMRP, une protéine de liaison à l'ARNm régulant la traduction de ses milliers d'ARNm cibles dans le cerveau. Son absence perturbe plusieurs voies cellulaires et le neurodéveloppement. Aucun traitement spécifique pour le SXF est utilisé aujourd'hui rendant critique l'identification de nouvelles pistes thérapeutiques. À cette fin, mon laboratoire d'accueil a créé un modèle cellulaire du SXF, présentant des altérations morphologiques et moléculaires, en vue de cribler des petites molécules. Deux candidats ont émergé : SM4, un antagoniste des récepteurs H1 de l'histamine, et DV078, une molécule ciblant potentiellement les structures G-quadruplex de l'ARN. Bien que, de premières études in vitro m'ont permis d'observer que DV078 normalise la morphologie des épines dendritiques, mon projet de doctorat s'est principalement concentré sur la caractérisation de l'impact de SM4 sur des modèles animaux du SXF. Tout d'abord, j'ai réalisé des études in vitro sur des cultures de neurones primaires corticaux de souris Fmr1-/y ou WT, et j'ai constaté qu'un traitement de 24h avec SM4 normalise la morphologie neuronale altérée des neurones Fmr1-/y. Pour mieux évaluer l'effet de SM4 et connaître sa pharmacologie, j'ai travaillé in vivo. Une injection intrapéritonéale de SM4, 30 min avant les tests comportementaux, a réduit les déficits socio-cognitifs des souris Fmr1-/y. SM4 étant autorisée pour un usage pédiatrique, j'ai traité les souriceaux avec une dose quotidienne de SM4 de 5 à 21 jours post-nataux, et réalisé des tests comportementaux à l'âge adulte. Bien que ce traitement sub-chronique n'ait pas amélioré les déficits socio-cognitifs des souris Fmr1-/y, il a permis de réduire leur hyperactivité. Pour déterminer si SM4 produit des changements cellulaires à long terme, j'ai analysé la morphologie des épines dendritiques dans le cortex des cerveaux adultes des souris Fmr1-/y : le traitement sub-chronique corrige les niveaux d'épines immatures. J'ai également analysé la glie et constaté que ce traitement normalise la morphologie altérée des microglies des souris Fmr1-/y. De plus, nos collaborateurs ont montré que la phagocytose des épines dendritiques par les microglies est élevée dans le cortex adulte de la souris Fmr1-/y, et SM4 normalise ce phénotype. Enfin, pour comprendre les voies moléculaires modulées par le traitement sub-chronique, j'ai effectué une analyse protéomique quantitative du cortex adulte des souris WT et Fmr1-/y traitées ou non. Cette analyse a révélé que SM4 module l'expression de protéines associées à des voies biologiques dérégulées dans le SXF. L'étude du modèle drosophile dFMR1B55 a révélé - par nos collaborateurs - que le traitement avec SM4 ne restaure pas les déficits sociaux des drosophiles dFMR1B55 mais j'ai observé que SM4 pouvait réduire leur hypersensibilité à la famine. Parallèlement à ce projet, j'ai travaillé sur l'identification d'une nouvelle cible thérapeutique grâce à une caractérisation protéomique du modèle drosophile dFMR1B55. Dans l'ensemble, mon travail de doctorat identifie de nouvelles cibles thérapeutiques et souligne le potentiel de SM4 en tant que molécule candidat prometteur pour des tests cliniques dans le SXF.