Dans une nouvelle étude publiée aujourd’hui dans Rapports de celluledes chercheurs du Donald K. Johnson Eye Institute (DKJEI), qui fait partie du Krembil Research Institute du University Health Network, ont identifié des liens jusque-là inconnus entre les facteurs génétiques des troubles du spectre autistique (TSA).
Ce trouble neurodéveloppemental est associé à un large éventail de symptômes physiologiques et comportementaux, notamment des déficits de la communication, de la cognition et de la fonction motrice, ainsi que des convulsions et de l’hyperactivité.
Le TSA, qui touche un Canadien sur 50 âgé de 1 à 17 ans, a été associé à des centaines de gènes à risque qui pourraient jouer un rôle dans le développement de la maladie.
Nous ne savons toujours pas comment différents facteurs de risque génétiques conduisent au TSA, s’ils agissent indépendamment ou par des voies moléculaires similaires pour provoquer la maladie. Nous ne savons pas non plus quand, ni même où, dans le cerveau, ces gènes sont exprimés et provoquent les défauts cellulaires qui conduisent au TSA. Des malformations surviennent-elles pendant le développement du fœtus, après la naissance d’un enfant ou à un moment ultérieur de sa vie ? »
Dr Karun Singh, chercheur principal au DKJEI
« Notre objectif pour cette étude était de clarifier les rôles de gènes à risque spécifiques dans les TSA et de déterminer si différents gènes convergent vers des voies communes qui régulent les fonctions cellulaires, telles que la production d’énergie et le métabolisme. »
La plupart des gènes à risque de TSA produisent des protéines impliquées dans des fonctions cellulaires importantes. Dans cette étude, l’équipe de recherche a utilisé un outil de cartographie des protéines pour étudier 41 gènes à risque associés aux TSA, dont beaucoup n’étaient pas connus auparavant pour interagir les uns avec les autres.
L’une des principales découvertes de l’équipe était que plusieurs des gènes à risque modulent l’activité des mitochondries, les usines énergétiques des cellules. Étant donné que les cellules cérébrales sont métaboliquement très actives, les perturbations de leur fonction mitochondriale peuvent avoir un impact sur la fonction cérébrale.
« Le lien entre les gènes de risque de TSA et le dysfonctionnement mitochondrial met en lumière la façon dont les mutations de ces gènes pourraient modifier l’activité des cellules cérébrales et finalement provoquer des symptômes de la maladie », explique le Dr Nadeem Murtaza, chercheur postdoctoral au laboratoire du Dr Singh.
L’étude a également révélé que l’outil de cartographie à base de protéines pourrait être utilisé pour aider à classer les personnes atteintes de TSA qui ont une signature biologique partagée. Le TSA étant un trouble très variable, le regroupement d’individus en fonction des facteurs biologiques sous-jacents à leurs symptômes pourrait aider les chercheurs à développer des traitements plus adaptés à l’avenir.
« Il existe de nombreuses possibilités de changement entre le niveau des séquences génétiques, que nous maîtrisons assez bien, et ce qui se manifeste réellement chez le patient », ajoute le Dr Murtaza.
« Les personnes qui ont différentes formes d’un trouble génétique pourraient être plus connectées que nous ne le pensons au niveau biologique », explique le Dr Murtaza.
La technologie de cartographie des protéines utilisée dans cette étude a le potentiel d’améliorer notre compréhension de la fonction cérébrale et peut être appliquée à de nombreuses autres maladies du cerveau.
La prochaine étape consiste à appliquer cette technologie au tissu cérébral spécifique au patient généré dans le laboratoire du Dr Singh, où les cellules souches du sang d’un patient sont développées en tissus cérébraux tridimensionnels qui présentent les profils génétiques et protéiques uniques de ce patient.
« Cela nous permettrait d’étudier les mécanismes pathologiques particuliers d’un patient et, éventuellement, de tester l’efficacité de différentes thérapies », explique le Dr Singh.
« Cette approche innovante ouvrira la porte à une utilisation plus large de ces technologies et à leur application à d’autres maladies également », ajoute-t-il. « Travailler avec des collègues ici à Krembil, avec des programmes qui couvrent une vaste gamme de troubles neurodégénératifs, arthritiques et liés à la vision, est un excellent moyen de tirer parti de cette technologie et de nos découvertes actuelles. »
