L'inhibition de la kinase ribosomique p70 S6 (S6K1) réduit le flux sanguin cortical dans un modèle de rat d'autisme-sclérose tubéreuse

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Rapport de recherche sur la réduction du flux sanguin cortical dans un modèle de rat d’autisme-sclérose tubéreuse par inhibition de la kinase ribosomale S6 p70 (S6K1)

Contexte

La sclérose tubéreuse complexe (TSC) est une maladie génétique causée par des mutations des gènes TSC1 ou TSC2, caractérisée principalement par des tumeurs bénignes multiples, incluant l’épilepsie, les troubles du spectre autistique (TSA) et la déficience intellectuelle. Des études antérieures ont montré que la TSC est associée à des changements du flux sanguin cérébral et à des dysfonctionnements métaboliques. Nous avons précédemment rapporté une augmentation significative du flux sanguin cérébral chez les rats Eker (un modèle animal de TSC et d’autisme). Ces études ont indiqué que le traitement par la rapamycine (inhibiteur de mTOR) pouvait restaurer une consommation d’oxygène et un flux sanguin cérébral normaux. Cette étude vise à explorer si l’inhibition d’un composant clé de la voie de signalisation mTOR, la kinase ribosomale S6 p70 (S6K1), pourrait produire des effets similaires.

Source de l’article

Cette recherche a été réalisée par Oak Z. Chi, Xia Liu, Harvey Fortus, Guy Werlen, Estela Jacinto et Harvey R. Weiss, provenant de différents départements de la Rutgers Robert Wood Johnson Medical School. L’article a été publié en 2024 dans le journal “Neuromolecular Medicine”, avec le DOI 10.1007/s12017-024-08780-7.

Protocole de recherche

Conception et procédures expérimentales

L’étude a utilisé deux modèles de rats : des rats Long-Evans (comme groupe contrôle) et des rats Eker (modèle animal de TSC). Chaque type de rat a été divisé en deux groupes : un groupe recevant un traitement véhicule (contrôle) et un autre recevant une injection de PF-4708671 (inhibiteur de S6K1) à une dose de 75 mg/kg pendant 1 heure. Les principales étapes expérimentales comprenaient :

  1. Préparation des animaux :

    • Les rats ont subi une chirurgie sous anesthésie à l’isoflurane 2%, incluant la cathétérisation de l’artère et de la veine fémorales. Le cathéter veineux était utilisé pour l’injection du traceur radioactif, tandis que le cathéter artériel était connecté à un capteur STATHAM P23DB et à un système d’acquisition de données IWORX pour surveiller la fréquence cardiaque et la pression artérielle. Des échantillons sanguins ont été prélevés pour analyser l’hémoglobine, les gaz sanguins et le pH.
    • Après la chirurgie, la concentration d’isoflurane a été réduite à 1,4%. Le groupe véhicule a reçu une injection de solution saline physiologique, tandis que le groupe PF-4708671 a reçu l’inhibiteur de S6K1.

  2. Mesure du flux sanguin cérébral régional :

    • 20 μCi d’iodoantipyrine-^(14)C ont été injectés par voie intraveineuse comme traceur. Des échantillons de sang artériel de 10 μl ont été prélevés toutes les 3 secondes pendant 60 secondes via le cathéter artériel.
    • Le cerveau des rats a été partiellement décongelé et divisé en quatre régions : cortex, hippocampe, cervelet et pont, pour l’analyse par autoradiographie, afin de déterminer la concentration d’iodoantipyrine-^(14)C dans les tissus cérébraux.

  3. Analyse Western Blot :

    • Les protéines totales ont été extraites du cortex cérébral des rats, séparées par SDS-PAGE et transférées sur des membranes PVDF pour la détection de protéines spécifiques et de leur état de phosphorylation par immunoblot.

  4. Analyse des données et traitement statistique :

    • L’ANOVA et le test post-hoc de Tukey ont été utilisés pour analyser les différences entre les groupes de traitement, avec une signification statistique fixée à P < 0,05.

Principaux résultats de recherche

  1. Résultats de la mesure du flux sanguin cérébral :

    • Dans les conditions de base, le flux sanguin cortical et hippocampique des rats Eker était significativement plus élevé que celui des rats Long-Evans (respectivement 32% et 15% plus élevé).
    • Le traitement par PF-4708671 a significativement réduit le flux sanguin dans le cortex et l’hippocampe des rats Eker, mais n’a pas eu d’effet significatif sur le cervelet et le pont. Aucun changement significatif du flux sanguin n’a été observé chez les rats Long-Evans du groupe contrôle.

  2. Niveaux de phosphorylation des protéines :

    • Le niveau de phosphorylation du site cible de S6K1 (Ser240/244 de S6) était augmenté dans le cortex des rats Eker, mais n’atteignait pas la signification statistique. Après le traitement par PF-4708671, le niveau de phosphorylation de S6-S240/244 a diminué chez les rats Eker, mais n’a pas non plus atteint la signification statistique.
    • En revanche, le niveau de phosphorylation du site Ser473 d’Akt était réduit chez les rats Eker par rapport aux rats Long-Evans, et le traitement par PF-4708671 a eu un impact négatif modéré mais statistiquement significatif sur ce niveau de phosphorylation.

Conclusions de l’étude

Cette étude a révélé que l’inhibiteur de S6K1, PF-4708671, peut efficacement réduire le flux sanguin cérébral dans le cortex et l’hippocampe des rats atteints d’autisme-sclérose tubéreuse (rats Eker). Cet effet dépend d’une inhibition modérée de la voie de signalisation mTOR. Bien que l’inhibition de la phosphorylation de S6 n’ait pas atteint la signification statistique, la diminution significative de la phosphorylation d’Akt pourrait être l’un des mécanismes impliqués.

Valeur et signification de la recherche

Cette étude démontre qu’une inhibition modérée de S6K1 peut, dans une certaine mesure, restaurer un flux sanguin cérébral normal dans un modèle animal de TSC, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour le traitement potentiel de la sclérose tubéreuse et des troubles du spectre autistique. Contrairement à l’effet inhibiteur large de la rapamycine, les inhibiteurs spécifiques de S6K1 pourraient avoir moins d’effets secondaires, offrant ainsi un plus grand potentiel d’application clinique.

Points forts de l’étude

  • Première démonstration qu’un inhibiteur spécifique de S6K1 (PF-4708671) peut significativement réduire le flux sanguin cérébral dans le cortex et l’hippocampe d’un modèle animal de TSC.
  • Proposition d’une stratégie thérapeutique potentiellement moins toxique, prometteuse pour atténuer les symptômes neuropathologiques associés à la TSC, tels que l’épilepsie et les TSA.
  • Apport de nouvelles perspectives mécanistiques, suggérant qu’une inhibition modérée de la voie de signalisation mTOR pourrait jouer un rôle important dans la régulation du flux sanguin cérébral et de la fonction métabolique.

Cette recherche fournit des données précieuses pour soutenir l’application clinique future des inhibiteurs de S6K1 dans le traitement de la sclérose tubéreuse et des troubles du spectre autistique.