La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie neuromusculaire causée par des mutations du gène DMD, entraînant la perte des protéines dystrophines (Dp) dans le système nerveux central. Les patients présentent des troubles comportementaux et cognitifs hétérogènes pouvant mener à une déficience intellectuelle et à des problèmes neuropsychiatriques. La progression de la gravité de ces symptômes est liée à la localisation de la mutation dans le gène DMD et à la perte supplémentaire des protéines Dp140 et Dp71. Certains déficits cognitifs de la DMD ont été associés à un regroupement anormal des récepteurs GABA dans des régions cérébrales exprimant la protéine Dp427. La déficience en Dp140, qui s'exprime surtout pendant la vie fœtale, a été liée à une expression anormale de gènes impliqués dans des troubles du développement neurologique connus pour être liés à la DMD. Sa perte pourrait aggraver les symptômes neurocognitifs associés à la perte de Dp427 chez les patients. Notre étude a caractérisé le phénotype neurocognitif de deux nouveaux modèles de rats DMD, porteurs de mutations distinctes dans le gène Dmd. Nous avons confirmé que dans le cerveau, les rats DMDdup10-17 manquent de Dp427, tandis que les rats DMDdel52 manquent de Dp427 et de Dp140. Les deux modèles présentent des troubles moteurs sévères et un comportement anxieux. Les rats DMDdel52 montrent également une altération du comportement social. Ces résultats soulignent l'importance de chaque forme cérébrale de la Dp dans le phénotype neurocognitif de la DMD. L'imagerie par TEP a révélé un hypométabolisme cérébelleux et une hyperactivité synaptique plus globale dans les deux modèles dystrophiques, indiquant des voies synaptiques perturbées et suggérant de nouveaux biomarqueurs non invasifs pour évaluer les anomalies synaptiques chez les patients DMD. Dp140 était colocalisée avec les pieds astrocytaires périvasculaires, suggérant un rôle de Dp140 dans la vascularisation et le métabolisme cérébral. L'expression de Dp427 a été trouvée au niveau de la membrane plasmique et des champs dendritiques dans différentes aires cérébrales. Elle était absente chez les rats DMD, fournissant un modèle génétique solide pour étudier les mécanismes moléculaires du défaut de regroupement postsynaptique en l'absence de Dp.

Url / Doi : https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-04977804v1/file/A-2024-146.pdf

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N° de thèse : 146

Bibliogr. p. : 79-93

Titre anglais : Deciphering the integrated roles of the two dystrophin isoforms Dp427 and Dp140 in the brain using two CRISPR/Cas9-edited rat lines, models of Duchenne muscular dystrophy

Résumé anglais : Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is a neuromuscular disease caused by mutations in the DMD gene, leading to the loss of dystrophin proteins (Dp) expressed in the central nervous system. Patients exhibit heterogeneous behavioral and cognitive defects that can lead to intellectual disability and neuropsychiatric disorders, whose severity is related to the location of the mutation within the DMD gene and the cumulative loss of the two shorter Dp140 and Dp71. Some aspects of DMD cognitive deficits were previously linked to abnormal clustering of GABA receptors in Dp427-expressing central inhibitory synapses of the prefrontal cortex, hippocampus, and cerebellum. Dp140 is mainly expressed during fetal life stages and its deficiency was associated with abnormal expression of genes implicated in neurodevelopmental disorders known to be related with DMD. Its loss is thought to exacerbate the severity of neurocognitive symptoms associated with the loss of Dp427 in patients. This study characterized the neurocognitive phenotype of two new DMD rat models, each carrying a mutation in one of the two hotspots region of the DMD gene. We confirmed that DMDdup10-17 lack Dp427, while DMDdel52 rats lack Dp427 and Dp140. Both DMD rat models share a severe motor phenotype and anxiety-related behaviors. DMDdel52 expressed a specific sociability and social impairment. These results confirmed the importance of each Dp brain isoform in the neurocognitive phenotype of DMD patients. PET scan imaging revealed cerebellar hypometabolism and global cortical enhanced synaptic activity in both dystrophic models, showing altered synaptic pathways and suggesting new translational non-invasive biomarkers to assess synaptic abnormalities in DMD patients. Dp140 expression was colocalized in end feet astrocytes around blood vessels in whole brain areas, pointing putative role of Dp140 in the cerebral vasculature and cellular metabolism. Dp427 expression was found in the plasma membrane and dendritic fields in various cell type. This expression was absent in DMD rats, providing a robust genetic model to identify the molecular players responsible for the postsynaptic clustering defect in the absence of dystrophin.

Mots-clés anglais : Duchenne muscular dystrophy; Neurobiology; Cognitive deficit; Preclinical modeling; Animal model; Rat

Directeur de Thèse : Tiret, Laurent

Assesseur / Examinateur : Gilbert, Caroline

Type de fond : Fonds contemporain

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