Une étude sur l’impact de la suppression du gène YEATS2 sur l’intégrité des synapses dopaminergiques et les comportements de type épileptique chez la Drosophile

Introduction

L’épilepsie est une maladie courante du système nerveux caractérisée par une activité électrique anormale du cerveau. Ces activités anormales peuvent entraîner des crises d’épilepsie et d’autres symptômes neurologiques. L’épilepsie myoclonique familiale adulte (familial adult myoclonic epilepsy, ou FAME) est une maladie rare à transmission autosomique dominante, se caractérisant par des myoclonies corticales et des crises d’épilepsie sporadiques. Actuellement, il est connu qu’il existe six types de FAME (FAME1 à FAME6), chaque type étant associé à une expansion répétée des pentanucléotides dans différents gènes. Parmi ceux-ci, FAME4 est causé par une expansion répétée des séquences TTTTA/TTTCA dans le premier intron du gène YEATS2. Bien que des recherches indiquent que ces expansions répétées exercent principalement des effets toxiques via l’ARN, la fonction exacte des gènes affectés par ces expansions répétées dans les neurones reste obscure.

Source de l’article

Cet article a été publié en ligne le 20 décembre 2023 dans la revue « Progress in Neurobiology ». L’étude, réalisée par Luca Lo Piccolo et d’autres chercheurs, implique plusieurs centres de recherche provenant de l’Université de Chiang Mai, de l’Université de Constance, de l’Institut Max Planck de Comportement Animal, de l’Université de Khon Kaen et de l’Université Chulalongkorn.

Description détaillée du processus de recherche

Conception expérimentale et méthodes

L’étude utilise la Drosophile comme organisme modèle pour explorer les effets de la suppression du gène YEATS2 (désigné dYEATS2) sur la fonction neuronale et le comportement. Les étapes expérimentales spécifiques sont les suivantes :

1. Lignes de drosophiles et culture : Les drosophiles ont été élevées sur un milieu standard à base de maïs, de levure et de glucose, dans des conditions environnementales de 25°C, 55% d’humidité, avec un cycle de lumière/sombre de 12:12.

2. Suppression génique : Le système Gal4/UAS a été utilisé pour supprimer l’expression de dYEATS2 à l’aide de deux séquences d’interférence ARN (RNAi) indépendantes (dYEATS2 ir-1 et dYEATS2 ir-2). Les conducteurs elavC155-Gal4 et nSyb-Gal4 ont été utilisés pour exprimer l’ARNi dans les neurones complets pendant les stades larvaires et adultes.

3. Expériences comportementales : Des tests de tolérance au stress aigu par stimulation électrique, thermique et mécanique ont été effectués. En outre, les activités rythmiques circadiennes, les capacités de grimper et les comportements sociaux des drosophiles ont été évalués.

4. Observation des synapses neuronales : La méthode de fluorescence immunitaire a été utilisée pour observer la morphologie des jonctions neuromusculaires (NMJs) des larves de drosophile, afin d’évaluer l’intégrité des synapses.

5. Analyse des neurotransmetteurs : Les niveaux de neurotransmetteurs ont été déterminés par chromatographie liquide ultra-performante couplée à la spectrométrie de masse quadripolaire à temps de vol par ionisation electrospray (UHPLC-ESI-QTOF-MS).

Résultats principaux et données de support

1. Comportements de type épileptique et stress aigu : Les résultats montrent que, sous stimulation électrique, thermique et mécanique, les drosophiles avec suppression de dYEATS2 (dYEATS2 ir-1 et dYEATS2 ir-2) présentent des comportements de type épileptique (seizure-like behavior, SLB) significatifs, avec un temps de récupération allongé. Cela indique que dYEATS2 joue un rôle crucial dans la réponse au stress neuronal.

2. Analyse des comportements complexes : Les drosophiles avec suppression de dYEATS2 montrent des déficits dans les capacités de grimper et les comportements sociaux, mais aucune différence significative dans les activités rythmiques circadiennes. Ces données suggèrent que dYEATS2 pourrait jouer un rôle dans la plasticité neuronale et la régulation comportementale.

3. Niveaux de neurotransmetteurs : Les analyses de masse montrent que le niveau de dopamine (DA) est significativement réduit dans les drosophiles avec suppression de dYEATS2, alors que les niveaux de GABA, de glutamate et de sérotonine ne montrent pas de différences significatives. Les analyses d’expression génique révèlent que la suppression de dYEATS2 entraîne une réduction de l’expression du gène codant pour la tyrosine hydroxylase (TH), une enzyme clé de la synthèse de la dopamine.

4. Essai de secours avec L-Dopa : Par l’administration chronique et aiguë de L-Dopa (précurseur de la dopamine), il est constaté que l’augmentation des niveaux de dopamine améliore les comportements de type épileptique et d’exploration chez les drosophiles avec suppression de dYEATS2. Cela renforce l’hypothèse que dYEATS2 est essentiel pour l’intégrité des synapses dopaminergiques.

Conclusions et valeur de la recherche

Les résultats de l’étude montrent que dYEATS2 joue un rôle crucial dans la régulation de la synthèse de la dopamine et le maintien de l’intégrité des synapses, et que sa suppression entraîne des déficits neuronaux et des comportements de type épileptique chez la drosophile. L’effet bénéfique du L-Dopa soutient davantage cette hypothèse. Cette découverte enrichit non seulement la compréhension des mécanismes de la FAME4, mais ouvre également de nouvelles perspectives pour le développement de traitements potentiels.

Points saillants de l’étude

• Révélation de nouvelles fonctions : Mise en évidence pour la première fois du rôle de dYEATS2 dans la régulation du comportement neuronal et de l’intégrité synaptique.
• Analyse des mécanismes dopaminergiques : Élucidation approfondie du mécanisme par lequel dYEATS2 régule la synthèse de la dopamine via l’expression des gènes TH.
• Essai de secours par L-Dopa : Preuve que l’augmentation des niveaux de dopamine peut améliorer les déficits comportementaux neuronaux connexes.

Autres informations précieuses

Cette étude améliore non seulement la compréhension de la fonction du gène YEATS2, mais offre également de nouvelles perspectives pour la recherche sur d’autres maladies neurogénétiques. En utilisant le modèle de la drosophile, cette recherche démontre le potentiel important de la technologie d’interférence ARN dans les études de neurobiologie comportementale.

Conclusion

Cette étude, réalisée grâce à la collaboration de nombreux experts de divers pays et disciplines, démontre un haut niveau de coopération interdisciplinaire et, à travers une série de conceptions expérimentales rigoureuses, révèle l’importance du gène YEATS2 dans le système nerveux de la drosophile. Les résultats de l’étude sont d’une grande valeur scientifique pour la compréhension de l’épilepsie myoclonique familiale adulte et pour le développement de méthodes thérapeutiques potentielles.