| Resumé |
Les troubles du spectre autistique (TSA) résultent de désordres neurodéveloppementaux caractérisés par une altération des interactions sociales, la présence de comportements répétitifs et d'intérêts restreints. L'origine des TSA est multifactorielle avec une forte composante génétique et leur héritabilité est estimée à 50%. SHANK3 est un gène synaptique majeur pour les TSA, identifié au laboratoire. Il code une protéine d'échafaudage exprimée au niveau de la densité post-synaptique des neurones glutamatergiques excitateurs, et joue un rôle crucial dans la transmission synaptique de ces neurones, la formation des synapses ainsi que dans la maturation des épines dendritiques.Mon projet de thèse porte sur l'analyse in vitro et in vivo de l'effet de mutations de novo hétérozygotes au sein de SHANK3, identifiées chez des individus atteints de TSA sévères. L'utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) obtenues à partir de ces patients, donne accès à un modèle permettant d'étudier l'effet de mutations hétérozygotes dans le contexte génétique du patient. Ce modèle offre la possibilité d'évaluer certains phénotypes à partir de neurones humains en culture ou greffés chez la souris au stade périnatal. Les TSA étant des troubles du neurodéveloppement initiés dès la période fœtale et périnatale, le modèle utilisé dans mon projet se place dans un créneau temporel tout à fait adéquat pour étudier les dysfonctionnements synaptiques liés aux mutations SHANK3, et suivre à des stades précoces, le développement des neurones humains. Ainsi, le laboratoire a sélectionné 3 individus contrôles ainsi que 4 patients indépendants portant dans leur génome, des mutations de novo hétérozygotes tronquantes dans SHANK3. Les iPSC correspondantes ont été générées en collaboration avec le laboratoire I-Stem (Coll A. Benchoua), avant d'être dérivées cellules progénitrices neurales (NPC), puis différenciées en neurones corticaux glutamatergiques pyramidaux. La partie in vitro de ce projet a permis de mettre en évidence une diminution significative du niveau d'ARNm de SHANK3 dans les cellules des patients, corrélée à une réduction de 50 % de la densité des épines dendritiques avec la mise en évidence de diverses modifications de leur morphologie en 3D. Pour le projet de greffe de NPC in vivo, les progéniteurs neuraux d'un individu contrôle représentatif ont été transplantées seules dans les ventricules ou dans le cortex moteur de souris immunodéficientes à leur naissance afin de caractériser le développement de ces progéniteurs in vivo et la distribution de leurs projections axonales dans le cerveau murin adulte. La co-transplantation des NPC de l'individu contrôle et de celles d'un patient a ensuite montré une diminution de la taille des somas des neurones issus du patient, ainsi que de leurs projections axonales par rapport aux neurones de l'individu contrôle. Les épines dendritiques ne présentent pas de différences significatives aux stades précoces de développement in vivo.En conclusion, l'approche in vitro a permis de mettre en évidence des altérations synaptiques chez les neurones des patients pouvant être reliés aux anomalies de la connectivité observée chez divers patients avec TSA. L'approche in vivo a fourni des données complémentaires concernant la connectivité cellulaire de ces neurones en mettant en évidence une baisse des projections axonales développées dans le cerveau murin. Le modèle iPSC humaines testé à la fois in vitro et in vivo chez la souris offre ainsi un large champ d'investigation pour décrypter les mécanismes précoces à l'origine des TSA. |