Modèles AAV d'α-synucléine pour le développement de médicaments contre la maladie de Parkinson
Vue d'ensemble des modèles de souris et de rats à α-synucléine induite par un vecteur du virus adéno-associé (AAV), à utiliser dans les études précliniques de thérapeutiques modificatrices de la maladie.
Qu'est-ce que le modèle AAV α-synucléine (AAV-Syn)?
La perte progressive des neurones dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta, l'accumulation de corps de Lewy riches en α-synucléine et le dysfonctionnement moteur associé sont les caractéristiques principales de la maladie de Parkinson (MP). En tant que facteur clé de la physiopathologie de la MP, la mesure de l'α-synucléine pathologique est un indicateur clé dans les systèmes modèles précliniques de la MP, et a été la raison d'être du développement de modèles de la MP surexprimant l'α-synucléine sauvage ou mutante par transgénèse, injection de fibrilles préformées (PFF) ou techniques de transduction somatique basées sur des vecteurs viraux.
L'injection stéréotaxique de vecteurs de virus adéno-associés (AAV) surexprimant l'α-synucléine humaine (AAV-Syn) entraîne la perte progressive de neurones dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta et la dénervation nigrostriatale. En utilisant des vecteurs AAV validés, les injections d'AAV-Syn dans la substantia nigra de la souris ou du rat conduisent à une transduction stable de l'α-synucléine 4 à 5 semaines après l'injection. Dans ces modèles, on observe généralement une perte progressive de plus de 50 % des neurones dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta. En outre, la surexpression de l'AAV-Syn entraîne une agrégation de l'α-synucléine, une neuroinflammation et un phénotype moteur robuste.
Images de microscopie
La visualisateur d'images interactif ci-dessous vous permet d'explorer des coupes entières de tissus en Immunofluorescence.
Vous pouvez vous déplacer dans l'image à l'aide du bouton gauche de la souris. Vous pouvez effectuer un zoom avant et arrière à l'aide de la souris/du trackpad (haut/bas) ou des boutons + et - situés dans le coin supérieur gauche. Vous pouvez activer/désactiver, modifier la couleur et ajuster les paramètres de l'image pour les canaux et les segmentations dans le panneau de contrôle situé dans le coin supérieur droit. Vous pouvez changer de section de tissu à l'aide du curseur de section dans le panneau de contrôle. Dans ce cas, un cerveau de souris AAV-A53T Syn est visible avec le curseur en position gauche et un cerveau de souris AAV-null de contrôle est visible avec le curseur en position droite.
Coupe de tissu colorée pour la tyrosine hydroxylase (TH) montrant la perte de terminaux dopaminergiques dans le striatum ipsilatéral à l'injection d'AAV-Syn dans la substantia nigra (hémisphère gauche) chez une souris C567BL/6. Notez que seules les voies de la substance blanche restent visibles (en raison de l'autofluorescence) dans le striatum gauche dénervé par rapport à la forte coloration TH dans le striatum droit entièrement innervé.
Il existe de nombreux modèles animaux de la maladie de Parkinson basés sur l'α-synucléine. Cependant, le modèle AAV-Syn est l'un des modèles préférés pour le développement de médicaments contre la maladie de Parkinson, et ce pour plusieurs raisons. Le phénotype de la maladie apparaît dans un délai relativement court par rapport aux modèles animaux transgéniques surexprimant l'α-synucléine. Les modèles de souris et de rats induits par l'AAV-Syn ont une forte validité apparente et conceptuelle ; ils sont supérieurs dans la reproduction des aspects moléculaires clés qui correspondent à la MP humaine, y compris le rôle de l'α-synucléine pathologique, l'évolution progressive du dysfonctionnement de la dopamine (DA) et une tendance prévisible à la neuroinflammation. Par rapport aux modèles traditionnels de MP basés sur les neurotoxines (comme la 6-hydroxydopamine [6-OHDA] et le MPTP), l'AAV-Syn a une meilleure validité prédictive et est plus efficace pour prédire les réponses thérapeutiques dans la MP humaine.
Le modèle AAV-Syn est bien adapté au développement de médicaments ciblant la dégénérescence nigrostriatale et le dysfonctionnement moteur. Il peut également être utilisé pour évaluer des agents thérapeutiques expérimentaux ciblant la neuroinflammation. Chez Biospective, l'administration stéréotaxique de souris AAV-Syn surexprimant l'α-synucléine mutante humaine A53T reproduit la plupart des aspects essentiels de la maladie de Parkinson, notamment l'agrégation de l'α-synucléine, la neurodégénérescence, la neuroinflammation et le dysfonctionnement moteur.
Le modèle AAV-Syn présente une neurodégénérescence progressive comprenant une perte de neurones dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta et une dénervation associée du striatum ipsilatéral, une déficience motrice qui peut être facilement mesurée par des tests standardisés, et une neuroinflammation comprenant une microglie activée, des astrocytes réactifs et une augmentation de l'expression des cytokines pro-inflammatoires.
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Quels phénotypes moteurs et comportementaux peuvent être observés dans ces modèles?
Les modèles AAV-Syn sont généralement générés par l'injection unilatérale d'α-synucléine humaine dans la substantia nigra de souris ou de rats de type sauvage, ce qui induit un dysfonctionnement moteur quantifiable dans de nombreux tests moteurs et comportementaux. Quelques tests robustes couramment utilisés sont présentés ci-dessous.
Test de balancement du corps surélevé (EBST) ou Test de suspension de la queue
L'EBST est généralement utilisé pour évaluer les accidents vasculaires cérébraux expérimentaux chez les rongeurs et a été adapté aux modèles de lésions unilatérales de la maladie de Parkinson. Biospective a validé l'EBST dans le modèle de souris AAV-Syn, où nous avons montré une asymétrie significative du balancement après l'injection d'AAVs surexprimant l'α-synucléine humaine mutante A53T (AAV-hA53Tα-Syn).
En savoir plus sur le Test de balancement du corps surélevé (EBST) ou le Test de suspension de la queue.
Les rongeurs souffrant d'un déficit dopaminergique unilatéral basculent vers le côté controlatéral.
Augmentation des balancements controlatéraux chez les souris ayant reçu une injection d'AAV-hA53Tα-Syn par rapport aux souris témoins AAV-null.
Utilisation accrue de la patte antérieure ipsilatérale chez les souris ayant reçu une injection d'AAV-hA53Tα-Syn par rapport aux souris témoins AAV-null.
Test du cylindre
Une asymétrie accrue des membres antérieurs est observée dès 3 semaines après l'injection d'AAV-Syn chez le rat et 5 semaines chez la souris.
Chez Biospective, nous utilisons régulièrement le test du cylindre pour mesurer le dysfonctionnement des membres antérieurs, et nous avons été en mesure de montrer des déficits significatifs des membres antérieurs plusieurs semaines après l'injection d'AAV-hA53Tα-Syn.
En savoir plus sur le Test du cylindre.
Diminution du temps passé sur le rotarod chez les souris injectées AAV-hA53Tα-Syn par rapport aux souris témoins AAV-null.
Rotarod
Le test du rotarod mesure la coordination neuromusculaire et l'équilibre. Des déficits sont observés à partir de 4 et 5 semaines après les injections d'AAV-Syn chez le rat et la souris, respectivement.
De même, Biospective a pu démontrer des déficits significatifs dans le test du rotarod accéléré chez des souris ayant reçu des injections d'AAV-hA53Tα-Syn.
En savoir plus sur le Test du rotarod.
Rotation induite par l'amphétamine/apomorphine
L'injection unilatérale d'AAV-Syn entraîne une augmentation du comportement rotatif après l'injection d'amphétamine ou d'apomorphine chez les rats à partir de 8 semaines après l'injection.
En savoir plus sur La rotation induite par l'amphétamine/apomorphine.
Les modèles AAV-Syn présentent également des perturbations non motrices. Le test de natation forcée et le test de préférence au saccharose, qui mesurent respectivement le comportement de type dépressif et l'anhédonie, sont altérés après des injections bilatérales d'AAV-Syn. Il est également possible d'utiliser les injections d'AAV-Syn pour modéliser un dysfonctionnement gastro-intestinal.
Quels sont les changements neuropathologiques dans ces modèles?
L'expression de l'AAV-Syn entraîne la perte progressive de neurones dopaminergiques dans la substantia nigra pars compacta à partir d'environ 3 à 4 semaines après l'injection. La neurodégénérescence est précédée d'une perte rapide et précoce des terminaisons DA striatales et d'un dysfonctionnement du transporteur de la dopamine. Cette évolution progressive de la dégénérescence et du dysfonctionnement de la DA le long de l'axe nigrostriatal reproduit fidèlement les schémas observés dans la maladie de Parkinson chez l'homme.
Outre l'augmentation importante de l'α-synucléine transduite au niveau du site cible, Oliveras-Salva et al. et Bourdenx et al. ont montré que l'AAV-Syn peut également entraîner une augmentation de l'α-synucléine phosphorylée (pSer129). Daher et ses collègues (Daher, 2014; Daher, 2015) ont identifié de l'α-synucléine nitrosylée, tandis qu'Azaredo de Silviera et al. et Oliveras-Salva et al. ont montré une augmentation de la protéinase K et des agrégats d'α-synucléine résistants à l'urée en réponse à des injections d'AAV-Syn.
L'AAV-Syn induit également un phénotype neuroinflammatoire robuste. Les changements inflammatoires comprennent une augmentation de l'activation microgliale, de l'expression des cytokines pro-inflammatoires, de l'immunité innée, de l'infiltration des lymphocytes T, de l'expression des inflammasomes et de l'astrocytose (Theordore, 2008; Karikari, 2022; Grotemeyer, 2023).
Coloration par immunofluorescence de la tyrosine hydroxylase démontrant la perte de neurones dopaminergiques dans la substantia nigra ipsilatérale (hémisphère gauche) de souris C57BL/6 injectées avec l'AAV-hA53Tα-Syn.
Notre équipe se fera un plaisir de répondre à vos questions sur le modèle de souris AAV α-synucléine ou de vous fournir des informations spécifiques sur les modèles animaux de la maladie de Parkinson que nous utilisons pour les études d'efficacité thérapeutique.
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