Caractérisation transcriptomique et fonctionnelle de la toxicité du ganglion de la racine dorsale induite par le virus adéno-associé dans le modèle de souris C57BL/6J

Transcriptomic and Functional Characterization of Adeno-associated Virus Induced Dorsal Root Ganglia Toxicity in the C57BL/6J Mouse Model

• Auteur / Autrice : Sam Hana
• Direction : Nadine Mestre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 03/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École pratique des hautes études (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation de la thèse : École pratique des hautes études (Paris ; 1868-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanismes moléculaires dans les démences neurodégénératives (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Giovanni Stevanin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadine Mestre, Ana Buj-Bello, Hélène Puccio, Maria Zavodszky, Shih-Ching Lo, Christelle Lasbleiz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ana Buj-Bello, Hélène Puccio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nécrose

Ganglion spinal

Dependovirus

Thérapie génique

Mots clés libres

Aav

Drg

SnRNA-Seq

Résumé

Lors de thérapie génique, les neurones sensoriels se sont révélés sensibles aux toxicités induites par l'administration de fortes doses de virus adéno-associé (AAV) dans le sang et le liquide céphalo-rachidien, particulièrement au niveau du ganglion de la racine dorsale (DRG). La toxicité se caractérise généralement par une nécrose et une axonopathie dans le DRG ainsi que par une dégénérescence axonale dans la moelle épinière et les nerfs périphériques. L'utilisation des thérapies à base d'AAV continuant à croître de manière exponentielle, le développement d'un modèle rapide et adaptable pour évaluer la toxicité au niveau du DRG est essentiel pour progresser Dans ce travail, des souris âgées de 6 semaines ont été traitées par voie intrathécale avec un vecteur AAV-miR-SOD1 connu pour provoquer une toxicité au niveau du DRG. Ces souris ont été soumises à des études transcriptomiques, physiologiques et comportementales afin d'élucider les altérations transcriptomiques et les conséquences fonctionnelles des lésions neuronales et axonales. Dans toutes nos études, une augmentation des taux sériques de neurofilament (NfL) a confirmé la pathologie dans le DRG, dans des taux comparables à ceux d'études antérieures. Le séquençage d'ARN à noyau unique (snRNA-seq) a révélé une réduction de la population de neurones et de cellules de Schwann, une augmentation des fibroblastes et des cellules immunitaires et l'émergence d'une population de cellules gliales satellites activées. L'analyse d'enrichissement a révélé premièrement des processus de développement et de neurogenèse dans les cellules gliales satellites activées et deuxièmement une signature génique dans les cellules immunitaires indiquant une inflammation. Sur le plan fonctionnel, les souris ont souffert d'une diminution de la force musculaire, de l'émergence d'une crispation des membres postérieurs, d'une diminution du poids corporel et d'une réduction de la survie. Certains de ces résultats sont corrélés avec le taux sérique de NfL. Ces études ont permis d'obtenir des informations mécanistiques et fonctionnelles cellules-spécifiques en réponse à la toxicité dans le DRG induite par l'AAV chez la souris. Les souris se sont révélées être un modèle précieux et efficace, ce qui contribuera à la conception et au dépistage de futures thérapies géniques pour les maladies du système nerveux central.

In gene therapy, sensory neurons have been shown to be sensitive to toxicity induced by high doses of adeno-associated virus (AAV) in blood and cerebrospinal fluid, particularly in the dorsal root ganglion (DRG). Toxicity is generally characterized by necrosis and axonopathy in the DRG, and axonal degeneration in the spinal cord and peripheral nerves. As the use of AAV-based therapies continues to grow exponentially, the development of a rapid and adaptable model to assess DRG toxicity is essential to progress In this work, 6-week-old mice were treated intrathecally with an AAV-miR-SOD1 vector known to induce DRG toxicity. These mice were subjected to transcriptomic, physiological and behavioral studies to elucidate transcriptomic alterations and the functional consequences of neuronal and axonal damage. In all our studies, increased serum levels of neurofilament (NfL) confirmed pathology in the DRG, in levels comparable to previous studies. Single nucleus RNA sequencing (snRNA-seq) revealed a reduced population of neurons and Schwann cells, an increase in fibroblasts and immune cells, and the emergence of a population of activated satellite glial cells. Enrichment analysis revealed, firstly, developmental and neurogenesis processes in activated satellite glial cells and, secondly, a gene signature in immune cells indicative of inflammation. Functionally, the mice suffered from reduced muscle strength, the emergence of hind limb clasping, decreased body weight and reduced survival. Some of these findings correlated with serum NfL levels. These studies provided mechanistic and cell-specific functional information in response to AAV-induced DRG toxicity in mice. Mice have proved to be a valuable and effective model, which will contribute to the design and screening of future gene therapies for central nervous system diseases.Translated with DeepL.com (free version)