Contexte


Le projet NeoPhen

Les atteintes neurologiques du nouveau-né et de l’enfant présentent une grande diversité et leur impact sociétal est important. Ces atteintes sont l’objet des recherches de l’UMR Inserm 1141, à l’hôpital pédiatrique universitaire Robert Debré à Paris.

Au cours des deux dernières décennies, les modèles murins, étudiés à divers stades de développement postnatal, se sont imposés pour étudier le développement normal ou pathologique du cerveau, pour comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires des maladies, pour mettre au point des traitements neuroprotecteurs et établir leur efficacité fonctionnelle in vivo.

Au sein de l’UMR Inserm 1141, nous avons développé des techniques originales de phénotypage du rongeur (rat et souris) de la naissance à l’âge adulte, et d’étude du poisson zèbre (Zebrafish). Devant le grand intérêt suscité au sein de l’Université et de la communauté scientifique, nous avons décidé de créer la plate-forme NeoPhen pour l’étude précoce du phénotype animal in vivo.

La plate-forme NeoPhen, située à l’Hôpital Robert Debré est ouverte à la communauté scientifique. Elle a été financée par l’INSERM, l’Université Paris Diderot et la Région Ile-de-France.


NewbornMouseP7Souris à 6 jours de vie. L’exploration physiologique, motrice et cognitive du rongeur et en particulier du souriceau, qui est le modèle de choix pour toute recherche fondamentale sur la fonction des gènes, est difficile à cause de sa petite taille (environ 2 à 3 cm et 1 g à la naissance) et de son immaturité (il ne voit pas, n’entend pas et se déplace difficilement). L’UMR Inserm 1141 a mis au point des techniques de phénotypage originales pour le rongeur juvénile.


 

Phénotypage in vivo : un effort international

Le recours à des organismes modèles s’est imposé au cours des dernières décennies comme une stratégie cruciale des recherches en biologie fondamentale ou translationnelle.

Boris MATROT U676Si le rat reste le principal modèle des études précliniques en pharmacologie, la souris s’est imposée comme le modèle mammifère de choix pour les études génétiques. Tous les états développés se sont dotés de centres de phénotypage du rongeur adulte in vivo (en France, l’Institut Clinique de la Souris, par exemple). Plusieurs réseaux internationaux coordonnent cet effort scientifique de caractérisation de la fonction des gènes : International Mouse Phenotyping Consortium (IMPC), European Mouse Disease Clinic (EUMODIC), Wellcome Trust Sanger Institute Mouse Genetic Project (MGP), Asian Mouse Phenotyping Consortium (AMPC).

Période néonatale : cruciale, mais oubliée par les grandes structures

Toutes les structures de phénotypage murins laissent en dehors de leur champ d’exploration la période juvénile, de la naissance à l’adolescence incluse, en raison de l’absence de méthodes et d’outils spécifiques adaptés. Par exemple, entre l’observation embryonnaire et 9 semaines de vie (jeune adulte), l’IMPC ne prévoit aucun test dans son protocole standardisé.

La caractérisation de modèles animaux à un stade précoce de développement postnatal est importante pour plusieurs raisons :

  • un grand nombre de modèles génétiques murins présentent une mortalité précoce, dont il est important de connaître les causes. Ces modèles doivent donc être étudiés très précocement.
  • les processus d’adaptation et de récupération fonctionnelle qui opèrent au cours du développement peuvent masquer la nature réelle des relations génotype-phénotype.
  • les modèles génétiques murins adultes reproduisent mal les pathologies pédiatriques, raison pour laquelle l’Agence Européenne du Médicament (EMA) recommande d’effectuer les tests précliniques des médicaments pédiatriques à un stade de développement correspondant à la population pédiatrique visée.
  • la découverte de protéines intervenant durant le développement neuronal puis dans des pathologies du cerveau adulte, et la mise en évidence d’anomalies cérébrales à des stades pré-symptomatiques de maladies du système nerveux adulte (maladie d’Alzheimer, maladie de Huntington), ont mis en évidence un continuum dans le développement du cerveau entre les stades embryonnaire et adulte. D’autre part, de nombreuses maladies nerveuses sont la conséquence d’altérations de processus développementaux intervenant in utero ou durant les toutes premières années de la vie. Il s’en déduit que l’analyse des dérèglements neuronaux, ou leurs conséquences au niveau comportemental à partir de modèles animaux doit être conduite dès les stades précoces du développement (le concept de « neuro-archéologie »).

Le développement de l’expérimentation chez le Zebrafish

Au cours de la dernière décennie, la physiopathologie d’un très grand nombre de maladies génétiques humaines a été étudiée en utilisant le poisson zèbre comme modèle. Dans la très grande majorité des cas, ces études ont été réalisées sur des larves de poisson zèbre âgées de quelques heures à quelques jours (à 5 jours de développement, tous les organes sont complètement formés et différenciés et les larves sont capables de nager et de capturer des proies) et chez lesquelles un gène d’intérêt a été inactivé par l’injection d’un morpholino-oligonucléotide anti-sens spécifique. En dépit de la popularité de ce modèle dans la communauté scientifique, un très faible nombre de plateformes dédiées à ce modèle sont actuellement disponibles pour la communauté scientifique, et le développement d’outils de phénotypage n’en est qu’à ses débuts. Ainsi de nombreuses études sont encore réalisées en utilisant des techniques manuelles pour déterminer la capacité des larves à répondre à un stimulus physique (test de “touching”), introduisant de fait un bruit de fond important et empêchant toute étude quantitative.