Rapport scientifique : Étude du mécanisme de surdité chez les souris déficientes en Cx26

Introduction

Les mutations du gène Gjb2 sont la cause la plus courante de surdité héréditaire autosomique récessive non syndromique, représentant environ 50% de tous les cas. La protéine Cx26 codée par le gène Gjb2 s’exprime principalement dans les cellules de soutien épithéliales de la cochlée et est responsable de la communication intercellulaire. Pour les individus souffrant d’une perte auditive sévère causée par des mutations du gène Gjb2, l’implant cochléaire (CI) est le seul traitement capable d’améliorer l’audition. Cependant, l’efficacité des implants cochléaires est variable et, outre les facteurs cliniques, la préservation des composants nerveux cochléaires est un facteur clé pour obtenir de bons résultats avec le CI. Par conséquent, il est crucial d’étudier les changements pathophysiologiques du système nerveux auditif périphérique chez les souris mutantes Gjb2.

Contexte et objectifs de la recherche

Sur la base de ce contexte, cette étude vise à explorer les changements pathologiques du système nerveux cochléaire causés par la déficience du gène Gjb2. L’équipe de recherche a construit un modèle de souris avec délétion conditionnelle de Cx26 (Cx26-cko) pour étudier en détail les mécanismes de changement impliqués dans ce processus.

Source de l’étude

Cet article a été rédigé par les chercheurs suivants : Yue Qiu, Le Xie, Xiaohui Wang, Kai Xu, Xue Bai, Sen Chen, Yu Sun. Ils sont respectivement issus du département d’Oto-rhino-laryngologie de l’hôpital Union affilié à l’École de médecine Tongji de l’Université des sciences et technologies de Huazhong et du département d’Oto-rhino-laryngologie de l’Université de Nanchang. L’article a été accepté pour publication dans le “Neuroscience Bulletin” le 14 septembre 2023.

Conception et méthodes de l’étude

Construction du modèle de souris

L’équipe de recherche a utilisé des souris Cx26loxp/loxp et des souris transgéniques Sox2-CreER fournies respectivement par le Prof. Lin de l’Université Emory et le Prof. Zhang de l’Université du Sud-Est, pour générer des souris Cx26-cko induites par le tamoxifène par croisement. Le groupe expérimental et le groupe témoin étaient respectivement des souris Cx26-cko et leurs frères et sœurs Cx26loxp/loxp.

Extraction des protéines et analyse Western Blot

Au jour P7 (7e jour après la naissance), les souris Cx26-cko et leurs frères et sœurs témoins ont été anesthésiées et euthanasiées, les protéines ont été extraites du tissu du labyrinthe membraneux cochléaire, séparées par électrophorèse et analysées par Western Blot pour mesurer les niveaux d’expression de la protéine Cx26.

Mesure des potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (ABR) et des oto-émissions acoustiques par produits de distorsion (DPOAE)

À l’âge d’un mois, les souris ont été anesthésiées avec un anesthésique composé et leurs ABR et DPOAE ont été mesurés. Dans un environnement calme, des électrodes ont été insérées dans le conduit auditif externe de la cochlée pour déterminer le niveau de stimulation minimal produisant des ondes ABR répétitives à différentes fréquences comme seuil ABR.

Coupes en résine et microscopie électronique à transmission (TEM)

La cochlée a été fixée, décalcifiée, puis incluse et coupée. Les coupes en résine et les coupes ultra-fines ont été observées au microscope électronique à transmission pour l’analyse quantitative des SGN.

PCR quantitative en temps réel (RT-qPCR)

La RT-qPCR a été utilisée pour mesurer les niveaux d’expression d’ARNm de gènes spécifiques (tels que BDNF, NT3 et leurs récepteurs TRKB et TRKC) dans la cochlée des souris à AP30.

Résultats de la recherche

Diminution des niveaux de protéine Cx26

L’analyse par immunofluorescence et Western Blot a montré une diminution significative des niveaux de protéine Cx26 dans l’épithélium cochléaire des souris Cx26-cko. Aucune différence significative n’a été observée dans l’expression de la protéine Cx26 dans la paroi latérale et la crête spirale de la cochlée entre les groupes témoins et Cx26-cko.

Perte auditive sévère

Les résultats des mesures ABR ont montré une perte auditive sévère chez les souris Cx26-cko sur toute la gamme de fréquences, avec une élévation significative des seuils ABR à toutes les fréquences, et les DPOAE étaient presque au niveau du bruit à la plupart des niveaux de stimulation.

Changements dégénératifs des cellules ciliées et des cellules de Deiter

Il y avait une réduction significative du nombre de cellules ciliées internes (IHC) et externes (OHC) chez les souris Cx26-cko, particulièrement sévère dans les segments moyens et basaux, montrant une perte importante de cellules ciliées (Hcs) et de cellules de Deiter (Dcs) ainsi qu’un arrangement cellulaire désordonné.

Anomalies des neurones spiraux de type II (SGN)

Au cours du développement global de la cochlée, les anomalies des SGN de type II causées par la déficience en Cx26 se caractérisaient par une réduction du nombre de fibres, particulièrement prononcée à P11 et P30.

Anomalies des SGN de type I

Les souris Cx26-cko présentaient une réduction significative des terminaisons nerveuses des SGN de type I, entraînant la disparition ou une réduction significative des terminaisons des fibres du nerf auditif (ANF), affectant ainsi la conversion des signaux sonores vers le système nerveux central.

Changements de démyélinisation

Pendant la maturation de la cochlée, la déficience en Cx26 a entraîné une diminution significative de la densité des neurones spiraux et une démyélinisation marquée des cellules nerveuses, affectant grandement la transmission des signaux nerveux.

Conclusion de l’étude

Grâce à cette étude, nous avons réussi à construire un modèle de souris avec délétion de Cx26 piloté par le promoteur Sox2, révélant une série de changements pathologiques causés par la déficience en Cx26, notamment la perte de cellules ciliées et de cellules de Deiter, des fibres nerveuses auditives périphériques anormales et une démyélinisation. Ces découvertes fournissent des aperçus importants pour comprendre les mécanismes de la surdité et offrent des directions potentielles pour le traitement de la surdité sévère causée par la déficience en Cx26.

Signification de l’étude

Le rôle crucial de la protéine Cx26 dans les cellules de soutien cochléaires révélé par cette étude apporte une nouvelle compréhension du développement cochléaire et de la transmission des signaux auditifs, soulignant l’importance de maintenir les composants nerveux cochléaires pour le succès de l’implantation cochléaire. Cette découverte aidera les futures recherches sur les mécanismes de la surdité et pourrait favoriser le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Nous attendons avec impatience de futures recherches pour révéler les mécanismes moléculaires de la dégénérescence des SGN causée par la déficience en Cx26 et explorer de nouvelles approches thérapeutiques pour atténuer la surdité causée par les mutations de Gjb2.