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Aperçu du modèle de la synucléine

L'alpha-synucléine (α-synucléine ; α-syn) est une protéine pathogène majeure que l'on trouve dans les corps de Lewy et les neurites de la substantia nigra pars compacta et d'autres régions du cerveau dans la maladie de Parkinson (MP). Pour ce modèle animal de la maladie de Parkinson, nous procédons à l'inoculation stéréotaxique de fibrilles préformées d'α-syn humaine recombinante dans le cerveau de souris transgéniques M83 [B6;C3-Tg( Prnp SNCA A53T )83Vle/J] qui surexpriment l'α-synucléine, ou nous injectons de l'α-syn recombinante murine dans le cerveau de souris non transgéniques de type sauvage (B6-C3H).

Nos sites d'injection validés sont les suivants Noyau olfactif antérieur (NIO), Striatum +/- cortex cérébral sus-jacent, et faisceau cérébral antérieur médian (MFB).

Illustration simplifiée d'une coupe transversale du cerveau d'un rongeur - Maladie de Parkinson - Site d'injection de l'AON

Injection d'AON

Illustration simplifiée d'une vue en coupe d'un cerveau de rongeur - Maladie de Parkinson - injection de synucléine PFF dans le striatum et le cortex

Injection dans le striatum et le cortex sus-jacent

Illustration simplifiée d'une vue en coupe d'un cerveau de rongeur - Maladie de Parkinson - Site d'injection du modèle MFB

Injection du faisceau frontal médian (MFB)

Modèle spatial de propagation de la pathologie α-synucléine après injection stéréotaxique de fibrilles préformées recombinantes dans le noyau olfactif antérieur (AON).

Le ciblage du noyau olfactif antérieur (NIO) se justifie par les raisons suivantes:

  • C'est l'un des premiers sites à démontrer une pathologie α-synucléine dans la maladie de Parkinson humaine (stade 1 de Braak).
  • Les symptômes non moteurs associés au système limbique (par exemple, hyposmie/anosmie, altérations du sommeil) sont des symptômes prévalents et précoces de la maladie de Parkinson.
  • L'AON est connecté à plusieurs régions cérébrales ipsilatérales et controlatérales, y compris des connexions directes (1er ordre) avec le bulbe olfactif, l'amygdale, le cortex piriforme, et des connexions d'ordre supérieur, telles que le cortex entorhinal et l'hippocampe ; nombre de ces régions sont très vulnérables à la neurodégénérescence.

Le ciblage du striatum +/- du cortex sus-jacent se justifie par les raisons suivantes:

  • Il s'agit du site d'injection initialement rapporté (Luk et al., J. Exp. Med., 209: 975-986, 2011 ; doi: 10.1084/jem.20112457; Luk et al., Science, 338: 949-953, 2012 ; doi: 10.1126/science.1227157).
  • Les terminaisons nerveuses dopaminergiques du striatum proviennent des neurones de la substantia nigra.
  • L'injection dans le cortex cérébral sus-jacent augmente l'étendue de la pathologie de l'alpha-synucléine dans le cerveau.

Le ciblage du faisceau cérébral antérieur médian (MFB) se justifie notamment par les raisons suivantes:

  • Il s'agit d'un tractus directement connecté à la substantia nigra et à l'aire tegmentale ventrale, et il est souvent ciblé dans les modèles de la maladie de Parkinson humaine basés sur les toxines (par exemple la 6-hyroxydopamine [6-OHDA]).
  • Elle sert de « plaque tournante » pour les projections provenant de nombreuses autres régions cérébrales, constituant ainsi un excellent point de départ pour faciliter la propagation de la pathologie de l'alpha-synucléine à des régions cérébrales éloignées.
  • Ce modèle entraîne une perte de neurones dopaminergiques positifs pour la tyrosine hydroxylase dans la substantia nigra et des déficits moteurs associés.

Un avantage significatif de ce modèle animal de la maladie de Parkinson est qu'il reproduit de nombreux aspects de la maladie humaine, notamment:

  • Propagation hautement reproductible de l'alpha-synucléine selon un schéma spatio-temporel bien défini, entraînant une pathologie étendue de l'alpha-synucléine dans les corps cellulaires neuronaux et les neurites
  • Forte neuroinflammation (microglies activées et astrocytes réactifs)
  • Neurodégénérescence avec augmentation des niveaux de chaîne légère des neurofilaments (NfL ; NF-L) dans le sang et le LCR
  • Changements comportementaux mesurables (par exemple, fonction motrice, sommeil)
  • Possibilité de modifier la maladie par une intervention thérapeutique

Génération de modèles de synucléine

Un schéma général pour la génération de modèles animaux de synucléine PFF est le suivant:

Installation de chirurgie stéréotaxique avec un rongeur pour l'administration thérapeutique dans les études sur la maladie de Parkinson (PD)

Nous avons obtenu une licence pour les souris transgéniques (tg) M83. En tant qu'ORC en neurosciences précliniques, nous maintenons une colonie de reproduction bien établie de ces souris transgéniques alpha-synucléine en interne à Biospective, ce qui nous permet de mener des études à grande échelle (>100 souris).

Pour ce modèle de rongeur, nous élevons et vieillissons des souris M83+/- jusqu'à l'âge de 8 à 12 semaines. Nous pouvons également utiliser des souris de type sauvage (B6-C3H) âgées de 8 à 12 semaines. Nous procédons ensuite à l'injection stéréotaxique de PFFs d'alpha-synucléine humaine recombinante soniquée dans la région cible. Nous utilisons des appareils stéréotaxiques numériques avec des micro-injecteurs automatisés pour une grande précision.

Ce modèle animal est hautement reproductible avec un taux de réussite de près de 100% de l'ensemencement de PFF de synucléine.

Nos mesures validées pour le modèle de souris à la synucléine

Deux coupes de tissu cérébral traitées par immunohistochimie (IHC) pour mettre en évidence l'alpha-synucléine phosphorylée, qui est importante dans le contexte de la recherche sur la maladie de Parkinson

Coloration par immunohistochimie de l'α-synucléine phosphorylée du cortex piriforme ipsilatéral (gauche) et controlatéral (droite) 12 semaines après l'injection stéréotaxique unilatérale de fibrilles préformées d'α-synucléine dans le noyau olfactif antérieur d'une souris M83+/-.

Coloration immunohistochimique (IHC) de coupes de tissus cérébraux pour révéler la charge en alpha synucléine dans le noyau olfactif antérieur (AON), associée à la maladie de Parkinson (PD)

Coloration immunohistochimique de l'alpha-synucléine phosphorylée du striatum ipsilatéral (gauche) et controlatéral (droite) 12 semaines après l'inoculation stéréotaxique unilatérale de fibrilles préformées d'α-synucléine (PFFs) dans le striatum et le cortex cérébral sus-jacent d'une souris M83+/-.

En savoir plus sur notre caractérisation de ce modèle, nos mesures validées et nos services de CRO en neurosciences précliniques.

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FAQs

Quelle est la différence entre l'utilisation du modèle transgénique M83+/- et celle du modèle de type sauvage?

Concentrations plasmatiques de NfL chez les souris atteintes de la maladie de Parkinson

Les souris transgéniques M83+/- (tg) présentent un niveau de pathologie significativement plus élevé dans un laps de temps plus court que les souris de type sauvage. Elles présentent également une série de changements progressifs qui peuvent être mesurés pendant la phase de vie de l'étude, notamment des niveaux élevés de lumière de neurofilament (NfL ; NF-L) dans le plasma et le LCR, une atrophie du cerveau par IRM in vivo et des altérations de la fonction motrice, que nous n'observons pas dans le modèle de souris de type sauvage (wt), moins sévère.

 

 

 

 


Biospective peut-il utiliser des extraits de cerveau humain/homogénats plutôt que des PFF recombinants?

Oui, nous pouvons le faire. Nos scientifiques se feront un plaisir de discuter avec vous des spécificités de ce type de modèle animal.


Le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine est-il facilement disponible pour les études?

Oui. Nous maintenons une colonie de reproduction bien établie de souris synucléine transgéniques M83 afin que les souris soient facilement disponibles pour les études. Les souris sont généralement âgées de 8 à 12 semaines avant d'être inoculées avec des fibrilles préformées d'alpha-synucléine.


Qu'est-ce qu'une « fibrille préformée » (PFF)?

Les fibrilles préformées (PFF) sont des protéines monomériques recombinantes (par exemple l'alpha-synucléine ou la tau) incubées dans des conditions spécifiques pour générer des fibrilles agrégées et mal repliées. Ces fibrilles sont ensuite soniquées pour générer des fibrilles courtes qui peuvent être utilisées pour des études in vitro ou in vivo.


Un effet thérapeutique a-t-il été démontré dans le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine?

Oui, c'est l'un des principaux avantages de ce modèle de rongeur. Nous avons un niveau élevé de pathologie alpha-synucléine, de microgliose, d'astrogliose et de neurodégénérescence, ce qui nous permet de démontrer l'effet d'un médicament.

Un bon exemple se trouve dans l'article : Nordstrõm et al, ABBV-0805, un nouvel anticorps sélectif pour l'α-synucléine agrégée soluble, prolonge la durée de vie et prévient l'accumulation de la pathologie de l'α-synucléine dans les modèles murins de la maladie de Parkinson. Neurobiol. Dis, 161: 105543, 2021; doi:10.1016/j.nbd.2021.105543.


Le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine présente-t-il un dysfonctionnement moteur progressif?

Oui. En particulier, le modèle de la maladie de Parkinson par injection de MFB présente un certain nombre de déficits moteurs typiquement associés à la perte de neurones dopaminergiques dans la substantia nigra. Nous disposons d'un large éventail de tests de la fonction motrice applicables à ce modèle de souris.


Biospective réalise-t-elle des injections stéréotaxiques unilatérales ou bilatérales de PFF?

Nous pouvons faire les deux. Pour l'analyse de la propagation, l'injection unilatérale est idéale car elle nous permet d'évaluer la propagation à l'hémisphère controlatéral. Les injections bilatérales peuvent être avantageuses lorsqu'un niveau plus élevé de pathologie est souhaité ou lorsque nous voulons une équivalence entre les hémisphères cérébraux (par exemple, lorsqu'un hémisphère sera utilisé pour l'analyse IHC et l'autre hémisphère pour l'analyse biochimique ou l'analyse de l'exposition aux médicaments).


Biospective observe-t-elle une neurodégénérescence dans le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine?

Oui. Nous observons des niveaux très élevés de lumière de neurofilament (NfL ; NF-L) dans le plasma et le LCR des souris ensemençant les fibrilles d'alpha-synucléine.

Graphique NfL du plasma d'AON

Nous observons également une atrophie cérébrale très importante de plusieurs régions, telles que le cortex piriforme et le cortex entorhinal, par IRM in vivo (voir Analyse de l'atrophie cérébrale dans des modèles de rongeurs atteints de maladies neurodégénératives). 


Comment mesure-t-on le sommeil dans le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine?

Nous utilisons un système non invasif à haut débit appelé PiezoSleep pour mesurer le sommeil chez ces souris atteintes de la maladie de Parkinson (en savoir plus sur la façon dont nous mesurons de manière non invasive le sommeil chez les modèles murins). Nous constatons des altérations progressives et hautement reproductibles des cycles de sommeil et d'éveil dans ce modèle. Nous utilisons couramment ce test pour évaluer les agents thérapeutiques susceptibles de modifier la maladie dans ce modèle de souris.


Des microglies « activées » sont-elles présentes dans le modèle d'ensemencement de fibrilles d'α-synucléine?

Oui. En fait, nous avons spécifiquement caractérisé la microglie activée chez ces souris atteintes de la maladie de Parkinson dans notre présentation - Activation microgliale dans un modèle de souris α-synucléine de la maladie de Parkinson.


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