Les mutations activatrices de TRPV4 dans les cellules endothéliales provoquent la rupture de la barrière sang-encéphalique et la dégénérescence des motoneurones chez les souris
recherche se concentre sur une question clé des maladies neurodégénératives : la destruction de la barrière hémato-cérébrospinale (BSCB) est-elle suffisante pour provoquer des maladies neurodégénératives ? La destruction de la barrière hémato-cérébrospinale est une caractéristique marquante de diverses maladies du système nerveux, notamment la maladie d’Alzheimer, la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la sclérose en plaques, les traumatismes cérébraux et médullaires, les accidents vasculaires cérébraux et la douleur neuropathique, entre autres. Cependant, il n’est pas encore clair si la lésion de la BSCB peut à elle seule déclencher ces modifications pathologiques. De plus, les stratégies thérapeutiques visant à limiter la perméabilité excessive de la BSCB restent très limitées.
Source de l’article
Cet article est rédigé par Jeremy M. Sullivan et al., et publié le 22 mai 2024 dans le journal “Science Translational Medicine”, intitulé “Une mutation activatrice de TRPV4 dans les cellules endothéliales cause la destruction de la barrière hémato-cérébrospinale et la dégénérescence des motoneurones chez les souris”. Cet article a été co-rédigé par plusieurs chercheurs de la faculté de médecine de l’université Johns Hopkins, de l’université de Rhode Island, du Jackson Laboratory et d’autres institutions académiques. L’article a été publié dans le journal “Science Translational Medicine” le 22 mai 2024.
Processus de recherche
La recherche de cet article explore l’impact de ces mutations sur les maladies du système nerveux en générant et caractérisant des modèles murins porteurs de mutations TRPV4. Le processus de recherche comprend principalement les étapes suivantes :
1. Génération de modèles murins
L’équipe de recherche a choisi deux mutations de maladies associées à TRPV4, R269C et R232C, et les a introduites dans le gène TRPV4 des souris par la méthode de knock-in. Les mutations R269C et R232C sont connues pour provoquer l’atrophie musculaire spinale distale (DSMA) et la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT2). Le système Cre/loxP et la technologie d’édition génomique CRISPR-Cas9 ont été utilisés pour générer respectivement des souris trpv4r269c/r269c et trpv4r232c/+.
2. Analyse phénotypique
Les souris mutantes présentent des déficits neurocomportementaux prononcés, apparaissant dès la troisième semaine après la naissance et devenant létaux au moment du sevrage. Les déficits comportementaux des souris mutantes incluent la paralysie des membres antérieurs, la rétropulsion et la difficulté à maintenir la posture de la tête, entre autres.
3. Analyse histopathologique
Les recherches ont montré que les souris portant la mutation TRPV4 présentent une mort localisée des motoneurones et des lésions axonales proximales dans la corne antérieure de la moelle cervicale. De plus, une dénervation des jonctions neuromusculaires a été observée dans la moelle cervicale supérieure des souris mutantes, mais pas dans les muscles des membres antérieurs. Les tests électrophysiologiques ont montré une réduction significative du réflexe sensorimoteur monosynaptique au niveau de la moelle cervicale supérieure chez les souris mutantes.
4. Expérimentations par knockout génétique
Pour confirmer davantage le rôle des mutations TRPV4 dans des types cellulaires spécifiques, l’équipe de recherche a utilisé 13 lignées de souris Cre pour procéder à des suppressions spécifiques des mutations du gène TRPV4. Les résultats montrent que seule la suppression spécifique des gènes mutants dans les cellules endothéliales peut améliorer significativement la survie des souris et restaurer leur comportement moteur, évitant ainsi la perte des motoneurones et les lésions axonales.
5. Analyse des fonctions des cellules endothéliales
Grâce à des expériences in vivo et in vitro, y compris l’imagerie des ions calcium, la mesure de la résistance et les expériences électrophysiologiques par patch-clamp, l’équipe de recherche a découvert que le canal TRPV4 mutant dans les cellules endothéliales neurovasculaires (NVEC) présente un gain de fonction significatif, entraînant une augmentation notable des niveaux de calcium intracellulaire, affectant ainsi l’intégrité de la BSCB.
6. Détection des dommages fonctionnels de la BSCB
L’équipe de recherche a ensuite utilisé des analyses de traceurs et des méthodes de coloration immunohistochimiques pour découvrir que la perméabilité de la BSCB était significativement augmentée dans la région de la corne antérieure de la moelle cervicale des souris portant la mutation TRPV4. La destruction extrêmement localisée de la barrière est directement liée à la suractivation du canal TRPV4 mutant dans les NVEC.
7. Expérimentations d’intervention médicamenteuse
En utilisant l’antagoniste spécifique de TRPV4, le GSK219, pour traiter systématiquement les souris mutantes, il a été découvert que ce médicament pouvait améliorer significativement la survie et le comportement moteur des souris mutantes, restaurer l’intégrité fonctionnelle de la BSCB et prévenir la perte des motoneurones et les lésions axonales.
Conclusion de la recherche
Cet article propose un nouveau mécanisme pathologique où la mutation de TRPV4 dans les cellules endothéliales induit de manière non autonome une rupture localisée de la barrière hémato-cérébrospinale, entraînant la dégénérescence des motoneurones. Ces découvertes soulignent le rôle crucial des NVEC dans les maladies neurodégénératives et identifient TRPV4 comme un important régulateur de la perméabilité de la BSCB.
La conclusion la plus importante est que l’inhibition pharmacologique de l’activité de TRPV4 peut inverser le phénotype pathologique, offrant une stratégie thérapeutique potentielle pour les patients porteurs de mutations TRPV4 ainsi que pour d’autres patients atteints de maladies du système nerveux impliquant une dégradation de l’intégrité de la BSCB.
Points forts de la recherche
- Nouvelle découverte du mécanisme pathologique : Pour la première fois, il est proposé que les mutations TRPV4 provoquent un gain de fonction des NVEC, entraînant la destruction de la BSCB et la dégénérescence des motoneurones.
- Établissement de stratégies thérapeutiques : Les expériences montrent que les antagonistes spécifiques de TRPV4 peuvent améliorer significativement le phénotype pathologique, suggérant la faisabilité des antagonistes de TRPV4 en tant que méthode thérapeutique.
- Destruction localisée de la BSCB : La destruction de la BSCB induite par les mutations TRPV4 est principalement concentrée dans la corne antérieure de la moelle épinière, ce qui est crucial pour comprendre la pathologie neurodégénérative localisée.
Valeur de la recherche
Cette recherche fournit non seulement une nouvelle perspective pour comprendre la pathologie globale des maladies neurodégénératives, mais offre également une nouvelle direction pour les traitements cliniques. Le potentiel d’application des antagonistes TRPV4, notamment dans le traitement des maladies du système nerveux, mérite une exploration et des tests cliniques approfondis. Cette découverte aura inévitablement un impact significatif sur les stratégies de traitement existantes des maladies neurodégénératives.