Projets 2023-2024

Dans cette étude prospective, nous étudions plusieurs nouvelles mesures cliniques et radiologiques chez 25 patients adultes atteints de la dystrophie musculaire de Becker (BMD) et un nombre égal de témoins du même sexe (masculin) et du même âge. Au cours de l'étude longitudinale, chaque participant effectuera trois visites (début, 9 mois plus tard et 18 mois plus tard) pour visualiser la progression naturelle de la maladie. Les résultats des tests cliniques et radiologiques sont comparés entre les patients et le groupe témoin, et il est également vérifié si ces mesures cliniques et radiologiques sont en corrélation les unes avec les autres.

Les objectifs de cette étude sont :

1) Étudier la progression de la maladie de la dystrophie musculaire de Becker à l'âge adulte par une série d'essais cliniques longitudinaux mesurant la force et la fonction musculaire (histoire clinique naturelle).

2) Étudier la progression progressive de la maladie de la dystrophie musculaire de Becker chez les patients adultes en l'analyse du pourcentage de graisse dans les muscles du bassin et des jambes avec une IRM (avec images Dixon quantitatives) (évolution radiologique naturelle de la maladie musculaire).

3) Évaluer les images IRM des cuisses au moyen de nouvelles techniques d'imagerie (MRE) qui permettent d'estimer la quantité de tissu cicatriciel (la fibrose musculaire) dans les muscles chez les patients atteints de BMD. De cette manière, nous mesurerons l'augmentation du tissu cicatriciel (la fibrose) musculaire chez les patients adultes atteints de BMD de manière non-invasive.

4) Le but ultime est de développer des mesures cliniques et radiologiques utilisables dans les futurs essais cliniques thérapeutiques dans la BMD.

Exploring the tissue specific disease mechanisms underlying tRNA- synthetase-associated peripheral neuropathies

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) est causée par la dégénérescence des neurones périphériques les plus longs du corps, c'est-à-dire ceux qui innervent les muscles distaux des membres. La neurodégénérescence commence à la pointe des cellules et progresse avec le temps vers les corps cellulaires neuronaux de la colonne vertébrale. Cela entraîne une atrophie musculaire, ainsi qu’une perte de force et de sensation dans les membres.

Ces symptômes progressent au cours de la vie du patient, interférent avec ses activités quotidiennes et, de ce fait, entrainent un handicap ainsi que l’utilisation du fauteuil roulant. Des mutations dominantes dans six aminoacyl-ARNt synthétases, ou ARS, engendrent la CMT. Les protéines ARS ont une fonction universelle et essentielle dans chaque cellule du corps liée à la production de protéines et c'est un mystère pourquoi seuls les neurones périphériques sont affectés.

Nous avons établi des modèles de neurones moteurs dérivés à partir de patients YARSCMT. Ces modèles, combinés à nos connaissances préalables sur la pathologie YARSCMT, nous placent dans une position unique pour aborder les mécanismes spécifiques au type de cellule de la CMT liée à YARS. En somme, nous visons à comprendre pourquoi et comment spécifiquement les neurones périphériques dégénèrent à la suite des mutations dans YARS. Ces informations pourront par la suite être utilisées pour identifier les molécules clés qui peuvent être pharmacologiquement ciblées pour guérir la maladie. Pour ce faire, nous utiliserons une technologie de pointe à haute résolution qui nous permet de déterminer la composition du transcriptome (ARN) et du protéome spécifiquement dans les parties des cellules où la maladie se manifeste. Nous comparerons le profil moléculaire de ces sections de neurites à d'autres compartiments des mêmes cellules ainsi qu’aux neurites de motoneurones qui ne portent pas la mutation responsable de la CMT. Cela nous permettra d'identifier quelles voies moléculaires sont dérégulées par les mutations causant la CMT liée à YARS, fournissant ainsi une base concrète pour la conception intelligente de médicaments. Notre étude est, à notre connaissance, la première du genre et pourrait éclairer les recherches futures sur d'autres pathologies neurodégénératives et neuromusculaires.

La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) se caractérise par une perte progressive de la force musculaire et est actuellement encore une maladie incurable. Bien que les thérapies moléculaires soient en cours de développement, elles ne conduiront probablement pas à un véritable remède dans un avenir proche. Il y a donc encore un besoin aigu de recherche pour des thérapies complémentaires. Dans ce contexte, une combinaison de thérapies qui ciblent la dystrophine en elle-même ainsi que d'autres mécanismes pathologiques clés semblent être la piste de recherche la plus propice à amener des avancées significative aux niveau thérapeutique.

Les recherches antérieures du laboratoire demandeur, ont démontré que des osmolytes, en autre l’ectoine, offre une piste réelle en tant que thérapie supplémentaire pour la DMD. En ce contexte, le projet proposé, envisage la mise en place d'une plateforme de recherche avec un modèle animal, étant la poisson zèbre modélisant la DMD, nommé sapje. Ce modèle offre de multiples avantages de recherche, notamment, l’ espace nécessaire, le temps de reproduction, le facilité d’ évaluation morphologique et fonctionnelle et la possibilité d’ évaluer des composés thérapeutiques à grande échelle. Pour notre projet de recherche, nous envisageons en première instance d’évaluer la fonction mitochondriale dont on sait qu’elle est atteinte dans la DMD, dans le sapje. Ensuite, l’efficacité thérapeutique sur la fonction mitochondriale de différents composés sera évaluée. L’évaluation de la force et de la fonction musculaire sera faite au niveau fonctionnel et microscopique, avant et après traitement avec des composées thérapeutique, tel que l’ectoine.

Pour mettre en place ce modèle et ces évaluations, nous forgerons une coopération entre notre laboratoire spécialisé en pathologie musculaire de DMD et deux partenaires qui apporteront chacun leur expertise spécifique au projet. Plus précisément, il s’agit du laboratoire de recherche mitochondriale et la plate-forme de recherche du poisson zèbre. Cette collaboration vise à contribuer au développement de meilleures thérapies pour la DMD.

Unveiling the role of HINT1in health and disease with a special focus on Ca2+-dynamics

La maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) est une pathologie neuromusculaire héréditaire affectant 1 personne sur 2500 dans le monde. Ce trouble affecte les neurones les plus longs du corps de façon proportionnelle à la longueur. Ceci engendre une atrophie et une faiblesse musculaire des extrémités, entrainant par la suite des déformations du squelette et des difficultés à marcher. Actuellement, il n'existe aucun traitement curatif, seul des traitements palliatifs sont disponibles.

Bien que les patients présentent des symptômes similaires, la maladie est très hétérogène avec plus de 100 gènes associés causalement. Parmi ceux-ci, notre groupe a décrit HINT1 comme la cause d'une forme rare de CMT caractérisée par une neuropathie récessive axonale avec neuromyotonie (NMAN). En effet, la neuromyotonie est la caractéristique clinique de la maladie touchant près de 80% des patients porteurs de mutations dans HINT1. Elle se manifeste par un retard de relaxation musculaire après une contraction volontaire provoquée par une hyperexcitabilité des nerfs périphériques. Les patients atteints de NMAN développent les premiers symptômes vers l'âge de 10 ans et ceux-ci s'aggravent progressivement avec le temps.

Jusqu'à présent, les mutations identifiées affectent HINT1 soit en provoquant une perte absolue de la protéine dans les cellules, soit en abolissant sa fonction enzymatique. HINT1 est présent dans tous les différents types de cellules et de tissus où il remplit diverses fonctions allant de la régulation transcriptionnelle à la modulation de la signalisation intracellulaire et calcique. Malgré la multitude de fonctions décrites pour HINT1, son rôle dans les nerfs périphériques et la manière dont sa perte les affecte sont inconnus.

Dans ce projet, nous visons à étudier le rôle de HINT1 dans la dynamique du calcium et comment cela se traduit par la progression de la maladie et en particulier le développement de la neuromyotonie. Pour ce faire, nous utiliserons des cellules souches de mammifères et de patients où nous étudierons le mouvement du calcium en réponse à différents stimuli externes. De plus, nous utiliserons les cellules souches dérivées du patient pour les différencier en cellules nerveuses périphériques et nous essaierons de traiter ces cellules pour guérir la maladie.

Afin de suivre la réponse au traitement des patients souffrant d’une PRNC, il est donc nécessaire de bénéficier de mesures validées.

Notre étude comparera donc divers critères d’évaluations, en ce compris un outil de monitoring du mouvement en continu, appelé Actimyo, afin de rechercher cette dose minimale efficace d’IgIV pour chaque patient. Cela permettra de répondre à 2 besoins du quotidien que sont le manque d’IgIV et le manque de critère d’évaluation objectif pour cette population.

De plus, en atteignant ces objectifs, nous améliorerons la qualité de la prise en charge des patients et leur qualité de vie grâce à la réduction du nombre et/ou de la durée des hospitalisations.

Cette étude est la première étape vers le développement d’une approche thérapeutique personnalisée pour chaque patient. Les étapes ultérieures permettront de confirmer nos observations sur une plus large population.

Prof. Dr. Jonathan Baets
Center for Molecular Neurology
University of Antwerp - CDE

Dissecting the role of the KDM5A overactivity in the pathophysiology of sporadic Inclusion Body myositis : from the deep proteome towards disease models and novel therapies.

La myosite sporadique à corps d'inclusion (sIBM), est la maladie musculaire la plus fréquente chez les adultes de plus de 50 ans. sIBM résulte en une invalidation sévère et une réduction de la qualité de vie nette. Cette maladie a deux caractéristiques principales : l'inflammation et la dégénération musculaire.

En ce moment, on ne sait toujours pas quelle est la véritable cause fondamentale de la maladie puisque ces deux processus se présentent en parallèle. Les théories inflammatoires et dégénératives sont étudiées mais aucune de ces deux théories ne peut expliquer d’une manière complète l'évolution et les caractéristiques de la maladie.

Dans nos études préliminaires nous avons appliqué des études protéomiques de haute résolution nous permettant de cataloguer toutes les protéines qui se trouvent dans des fragments musculaires obtenu par biopsie musculaire chez des patients sIBM et de les comparer avec des fragments musculaires normaux. Dans cette étude, nous n'avons pas seulement recherché les différences dans le répertoire protéinique qu’on observe, mais plus important encore, nous avons recherché les « régulateurs » qui peuvent être à la base de ces différences dans la composition des protéines. En particulier, un de ces régulateurs, KDM5A, est impliqué dans de nombreuses fonctionnalités connues de sIBM et pourrait être un acteur central unifiant les théories inflammatoire et dégénératives. Le régulateur en question fera l'objet d'une série d'expérimentations pour étudier sa fonction et son rôle dans sIBM.

Nous pensons que l’hyperactivité de KDM5A entraîne un échec de la production de nouvelles cellules musculaires, ce qui peut être le déclencheur de l'inflammation et de la dégradation musculaire dans le sIBM. Pour prouver cette hypothèse, on propose d’étudier KDM5A dans des cellules musculaires qui sont mise en culture dans le laboratoire. Le projet va nous permettre de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux dans la sIBM, de construire des modèles cellulaires supérieurs et de tester une nouvelle stratégie de traitement sous la forme d’inhibition de KDM5A.

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie dévastatrice et incurable du système nerveux. Elle est caractérisée par une paralysie progressive et un décès par insuffisance respiratoire, causés par la mort des neurones moteurs du cerveau et de la moelle épinière qui contrôlent la contraction de tous les muscles du corps. Les causes de cette maladie restent obscures, seuls 10% des patients présentant une forme héréditaire causées par des mutations géniques, et les traitements actuellement disponibles sont très peu efficaces, rallongeant l’espérance de vie de seulement quelques mois.

La SLA est souvent considérée comme une maladie des neurones moteurs, parce que leur contribution a été la plus étudiée. Cependant, de nombreuses observations démontrent que d’autres cellules du système nerveux, les interneurones et les cellules gliales, sont également impliquées. Cependant, la contribution des interneurones reste méconnue. Nous posons l’hypothèse que les interneurones de la moelle épinière sont soit la cause de la SLA, soit qu’ils participent aux altérations qui mènent à la SLA.

Pour répondre à cette question importante, nous utilisons un modèle de souris génétiquement modifiées qui récapitulent les symptômes de la maladie. De plus, nous développons actuellement un nouveau modèle qui pourrait être plus représentatif des diverses formes de la maladie, et qui sera mis à disposition de la communauté scientifique. En réalisant diverses manipulations génétiques dans ces deux modèles, nous allons déterminer si certains interneurones de la moelle épinière pourraient déclencher la SLA, ou s’ils pourraient influencer le démarrage de la maladie ou la vitesse de progression des symptômes. Ces études permettront de déterminer la contribution des interneurones de la moelle épinière à l’initiation et à la progression de la SLA. Ces informations sont critiques pour mieux comprendre les causes et les mécanismes de la maladie, et pour identifier de nouvelles possibilités thérapeutiques pour ralentir ou pour guérir cette pathologie.

Détermination de la contribution de la toxicité des acides gras à la sclérose latérale amyotrophique

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative incurable du système moteur adulte. En 2040, le nombre de patients SLA augmentera de 69% rendant urgent le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

La SLA se caractérise par la perte des motoneurones supérieurs et inférieurs, entraînant une paralysie progressive et le décès des patients 3 à 5 ans après le diagnostic initial. Certains neurones du cerveau et de la moelle épinière sont hyperactifs. Ce phénomène est corrélé à un mauvais pronostic, des symptômes moteurs aggravés et à une survie raccourcie. Les causes et les conséquences de cette hyperactivité ne sont pas encore bien comprises.

Des travaux récents ont montré que les neurones hyperactifs accumulent des acides gras toxiques pour la cellule. En conditions normales, ces acides gras sont recapturés et éliminés par les astrocytes voisins. Lors de ce projet, je vais tester l’hypothèse que dans la SLA, les motoneurones sont hyperactifs et accumulent des acides gras toxiques alors que les astrocytes n’arrivent plus à les dégrader correctement. Pour étudier les mécanismes de transfert et de dégradation des acides gras, je vais utiliser un système de coculture avec des motoneurones et des astrocytes différentiés à partir de cellules de patients SLA.

Ce projet vise à mettre en lumière et comprendre le rôle toxique des acides gras en condition de neurodégénérescence. Les résultats permettront également de déterminer l’intérêt des acides gras comme nouvelle approche thérapeutique chez les patients atteints de SLA. De plus, le bénéfice de ces résultats pourra s’étendre à d’autres maladies où certains neurones sont également hyperactifs, comme dans la maladie d’Alzheimer ou les douleurs neuropathiques.

Investigation of NGS-intractable mutational classes in peripheral neurodegeneration

L’adiponectine (ApN) est une hormone sécrétée principalement par le tissu adipeux. Un de ses principaux tissus-cibles est le muscle. L’ApN y exerce des effets métaboliques et anti-inflammatoires. Des études antérieures de notre labo ont montré que l’ApN freine le développement de la myopathie chez la souris mdx (un modèle murin de DMD). Par contre, l’ApN est une protéine complexe qu’il n’est pas aisé de produire et qui, comme toutes les protéines, doit être injectée.

L’AdipoRon, un agoniste du récepteur à l’ApN, est une petite molécule qui peut-être facilement synthétisée et administrée par voie orale. A ce jour, cette molécule a été testé uniquement dans le cadre du syndrome métabolique chez des souris traitées pendant un court laps de temps. Nous avons récemment observé qu’un long traitement oral de deux mois avec de l’AdipoRon exerce plusieurs effets bénéfiques et protecteurs sur le muscle squelettique de souris mdx jeunes, alors qu’un traitement tardif de deux mois exerce des effets bénéfiques et protecteurs sur le muscle cardiaque de souris mdx âgées.

Nous souhaitons investiguer plus en profondeur ces effets bénéfiques de l’AdipoRon dans la DMD en testant un effet synergique très intéressant et révolutionnaire entre l’AdipoRon et une thérapie génique prometteuse de la DMD.

Nous croyons que les effets bénéfiques et protecteurs d'un traitement mimétique de l'ApN sur les muscles squelettiques et cardiaques dystrophiques amélioreront considérablement la thérapie génique DMD à base de micro-dystrophine, pour une meilleure prise en charge de cette maladie dévastatrice et mortelle.

Sirtuin 1 as a key regulator of the myogenic program: which involvement in FSHD?

Différents projets sont actuellement menés au sein des laboratoires de Biochimie Métabolique et Moléculaire (LMMB) et de Physiologie et Réadaptation Respiratoire (PhRR) de l’UMONS afin d’identifier les acteurs moléculaires critiques de la pathologie ainsi que les mécanismes physiopathologiques impliqués et ce, en vue de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques.

Ce projet porte sur le rôle de la Sirtuin 1 (SIRT1) dans les altérations musculaires associées à la FSHD. Cette histone désacétylase joue un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes et dans les processus ayant trait au métabolisme énergétique. Récemment, son rôle dans la régulation de la différentiation des cellules musculaires a été mis en évidence. De manière intéressante, ce processus est connu pour être altéré dans la FSHD. De plus, nos données préliminaires suggèrent que DUX4 modifie le niveau d’expression du gène qui code pour SIRT1, ainsi que sa localisation au sein des cellules musculaires. Ces modifications sont susceptibles de modifier l’abondance et l’activité de cette enzyme ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes pour le muscle et son processus de régénération. Notre projet vise à mieux comprendre le lien entre DUX4 et la SIRT1 ainsi que les conséquences de cet axe d’une part sur le processus de différentiation des cellules musculaires, et d’autre part sur les lésions musculaires induites par DUX4.

Pour ce faire, nous utiliserons des modèles cellulaires de différentiation ainsi qu’un modèle de souris que nous avons développé à l’UMONS. Ce modèle mime une dégénérescence musculaire locale dans un muscle de la patte, par injection d’un ADN codant pour DUX4, gène causal de la FSHD.

En renforçant nos connaissances sur le rôle de SIRT1 dans la FSHD, nous espérons ouvrir de nouvelles pistes dans la conception d’approches thérapeutiques.

Tackling Duchenne muscular dystrophy fibrosis using NFAT5 Nanobodies

La Dystrophie Facio-Scapulo-Humérale (FSHD) est l’une des dystrophies musculaires les plus fréquentes pour laquelle il n’existe aucun traitement curatif. Des essais cliniques actuels semblent encouragent pour réduire la progression de la pathologie. Cependant, comme cette pathologie résulte d’une expression anormale et non de la perte d’expression d’une protéine fonctionnelle (comme la plupart des pathologies génétiques), son traitement nécessitera la combinaison de plusieurs thérapies comme c’est le cas pour des maladies virales ou cancéreuses.

La production anormale de la protéine DUX4 est la cause de la FSHD et provoque la mort des cellules du muscle squelettique. Cependant, la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents reste incomplète. Afin de mieux les définir, nous avons étudié et identifié de nombreuses protéines interagissant avec DUX4. La plupart sont retrouvées comme partenaire de DUX4c, une protéine très semblable à DUX4. DUX4c est produite normalement dans les muscles sains et son expression est augmentée dans des muscles en régénération lors de pathologies telles la FSHD mais aussi la dystrophie de Duchenne.

Grâce à notre collaboration avec le Prof. Kalisman (HUJI, Israël), nous avons pu mettre en évidence le partenaire principal de DUX4 par interaction directe : la protéine C1qBP. Cette protéine est dite « multifonctionnelle » car elle remplit de nombreuses fonctions (dans divers compartiments de la cellule). Des dysfonctions de C1qBP sont reportées dans diverses maladies.

Nos données récentes sur les autres interacteurs majeurs de DUX4 ont identifié un impact inattendu de ce dernier sur la distribution intra-cellulaire de diverses protéines liées à un mécanisme moléculaire particulier. Finalement nous avons validé l’interaction de DUX4, mais aussi de DUX4c, avec C1qBP dans les muscles de patients, spécifiquement dans les cellules musculaires en régénération. Nos données suggèrent donc que (1) DUX4 pourrait entrer en concurrence avec le rôle physiologique de DUX4c au cours de la régénération musculaire, expliquant ainsi pourquoi le muscle squelettique est particulièrement sensible à la toxicité de DUX4 ; et (2) il convient d'être prudent avec les agents thérapeutiques visant à supprimer DUX4 car ils pourraient également réprimer DUX4c et interférer avec son rôle physiologique.

Nous proposons dès lors d’investiguer les mécanismes moléculaires associés à l’expression de DUX4 avec un focus particulier sur ses interactions protéiques majeures. Notre étude permettra de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques ou marqueurs diagnostics grâce à l’étude des partenaires protéiques de DUX4 qui sont peu étudiés dans le muscle squelettique.