Notre groupe de recherche a précédemment obtenu des résultats intéressants sur les mécanismes engendrant les dommages cérébraux observés dans deux aciduries organiques, l'acidurie méthylmalonique (MMAuria) et l'acidurie glutarique de type I (GA-I), en utilisant des modèles in vitro dans lesquels des cellules cérébrales de rats wild type ont été exposé à différentes concentrations de métabolites toxiques connus pour accumuler dans ces maladies. Le but de cette thèse était de développer de meilleurs modèles in vitro et in vivo pour ces deux maladies et de plus déchiffrer les mécanismes engendrant des dommages cérébraux dans MMAuria et GA-I.
Modèle MMAuria : Nous avons développé un nouveau modèle in vitro en utilisant des aggrégats 3D de cellules cérébrales dérivés de cerveaux d'embryons de souris knock-out avec un déficit cérébral du gène Mut. Nous avons ainsi prouvé pour la première fois que des cellules cérébrales, déficientes pour le gène Mut, sont capables de produire les métabolites caractéristiques de MMAuria. Nous avons confirmé une accumulation massive d'ammonium (NH4+) dans les milieux de culture Mut7", avons fourni des hypothèses préliminaires de mécanismes pouvant expliquer cette augmentation de NH/ dans les cellules Mut"/_ et avons montré l'implication de processus neuro-inflammatoires dans la neuropathophysiologie de MMAuria.
Modèle GA-I : Nous avons développé un nouveau modèle in vivo en créant un modèle de rat knock-in par technologie CRISPR/Cas9 auquel nous avons inséré une des mutations les plus fréquemment observées chez des patients atteints de GA-I. Les premiers résultats ont révélé un phénotype biochimique et histologique caractéristique pour GA-I. Cependant, les rats Gcdhkl/klne développaient pas spontanément de crises encéphalopatiques ni de lésions cérébrales au niveau du striatum. Des analyses complémentaires devront être réalisées à l'aide d'une alimentation riche en protéines ou riche en lysine pour déclencher un stress catabolique.
La dernière partie de cette thèse fut dédiée à la phénylcétonurie (PCU) dans le but d'étudier la toxicité potentielle de sépiaptérine, un précurseur stable de la tetrahydrobiopterin (BH4), sur des cellules cérébrales de rat en développement. La saproptérine (SD), une forme synthétique de BH4, est utilisée chez des patients atteints de PCU dans le but de réduire leur concentrations sanguines de phénylalanine. Récemment, l'hyperactivité a été reportée comme un effet secondaire du traitement par SD suite à des observations post-marketing. Cette observation nous a poussé à réaliser cette étude. Nous avons montré des effets délétères de sépiaptérine sur des cellules cérébrales en développement dans un modèle in vitro de rat. Curieusement, aucun de ces effets n'était observé sur des cellules cérébrales d'un stade développemental plus avancé. Des analyses de séquençage d'ARN et d'enrichissement GO ont permis d'identifier des voies biologiques clés qui pourraient expliquer la toxicité observée. Suite à ces observations, il se pose la question si l'utilisation de la SD chez les patients atteints de PCU à partir de l'âge de 4 mois peut être recommandée comme licencié en Europe depuis 2015.