Amyotrophie Spinale Infantile (SMA), Sclérose latérale amyotrophique (SLA), Motoneurone, Exercice physique, Neuroprotection

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) et l'amyotrophie spinale (SMA) sont deux maladies du motoneurone (MN) se caractérisant par une dénervation musculaire progressive, pouvant être fatale par insuffisance respiratoire. Dans la SLA, les MN rapides (MNr) sont principalement affectés, tandis que dans la SMA, les MNr et les MN lents (MNl) dégénèrent. Le laboratoire a montré que soumettre des modèles murins adultes de la SLA (B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J) et de la SMA de type 3 (FVB/NRj-SmnDelta7/Delta7,huSMN2+/+) à un exercice de nage, activant les MNr, induisait une neuroprotection spécifique des MNr dans les deux maladies, tandis que l'entraînement à un exercice de course, activant les MNl, induisait une neuroprotection des MNl, en SMA uniquement. Ces données suggèrent que seules les populations de MN vulnérables et activées par un exercice seraient capables de mettre en place des adaptations permettant leur survie. Afin de tester cette hypothèse, nous avons voulu développer deux approches complémentaires d'isolement des ARNm, l'une axée sur les MNr et l'autre sur les MN activés par l'exercice. La première s'appuie sur l'immunoprécipitation des ARNm des MNr par expression de la PolyA binding protein marquée (PABP-Flag) contrôlée par le système CRE-Lox, dans des souris SLA et SMA exprimant l'enzyme CRE sous le contrôle du promoteur Calcitonin-related-polypeptide alpha (Calca-CRE), marqueur des MNr spinaux. Nous avons développé trois plasmides d'expression de la PABP-Flag dépendante de la CRE, dont deux ont été sélectionnés pour leur efficacité et spécificité d'expression après transfection in vitro d'une lignée cellulaire MNale murine MN1 et encapsidés dans des AAV9. Malheureusement les tests réalisés in vivo de ces deux AAV9-PABP-Flag chez des souris Calca-CRE non mutantes ont révélé une faible efficacité et spécificité d'expression de la PABP-Flag, tant par injection intrathécale qu'intramusculaire et pour des quantités de vecteurs viraux comprises entre 1.5E9 et 3.3E11 Vg. Cette stratégie n'a donc pu être utilisée le cadre de notre étude. La seconde approche repose sur la microdissection laser (MDL) de MNr innervant trois muscles de la patte et activés par les exercices, marqués par le fragment C terminal de la toxine tétanique (TTC), un traceur rétrograde trans-synaptique dépendant de la dépolarisation neuronale. De nouveau, ni l'application d'exercices de nage à différents temps, avant et après injection intramusculaire de la TTC, ni la limitation de l'activité neuromusculaire par immobilisation ne sont parvenus à modifier les populations MNales marquées à la TTC, suggérant que la TTC ne permet pas une sélection spécifique des MNr activés par l'exercice. Nous avons donc décidé de recueillir les ARNm de MNr par utilisation du Fluorogold (FG), un traceur rétrograde pan MN et d'appliquer un filtre d'aire somatique >900µm². Ainsi, nous avons pu mener une analyse transcriptomique croisée sur MNr isolés par MDL de coupes de moelles épinières de souris SLA et SMA adultes non entraînées ou entraînées à la course ou à la nage. Cette analyse a suggéré la mise en place d'adaptations cellulaires spécifiques à la nage participant à la survie des MNr telles qu'une modulation du métabolisme des ARN, de l'homéostasie protéique, de l'excitabilité neuronale et des fonctions synaptiques. Ces adaptations seraient initiées en partie par une modulation fine de la voie des MAP Kinases impliquant des effecteurs propres à chacune des maladies. De manière très intéréssante, notre étude suggère un rôle coordinateur majeur, commun dans les deux maladies, du gène de fusion d'ancrage des protéines kinase A PALM2-AKAP. Ces travaux pionniers permettent une meilleure compréhension des mécanismes de neuroprotection activés par l'exercice dans différents contextes pathologiques, ouvrant la voie pour le développement de nouvelles thérapies potentiellement applicables à de nombreuses maladies neurodégénératives.