En tant que parasites obligatoires, les virus ont développé des stratégies leur permettant de persister efficacement chez leur hôte. Dans le cas de virus infectant le système nerveux central, cette persistance virale s’accompagne généralement de dommages tissulaires ou cellulaires limités, notamment des neurones qui possèdent une capacité de renouvellement réduite. Cependant, la persistance virale provoque néanmoins des dysfonctionnements neuronaux et des maladies, qui résultent souvent d’une interférence sélective avec des voies de signalisation qui sont cruciales pour l’homéostasie du Système Nerveux Central (SNC).

Au laboratoire, nous travaillons sur le modèle de l’infection des neurones par le virus Borna (Bornavirus, ou BDV), qui constitue un modèle unique pour l’analyse des conséquences physiologiques et comportementales des infections du SNC. Les projets actuels de notre équipe concernent notamment :

1. Les mécanismes à l’origine des troubles de la plasticité neuronale provoqués par le Bornavirus. Nous avons montré que ces troubles étaient liés à une interférence avec les voies neuronales de signalisation dépendantes de la protéine kinase (PKC) et que ces troubles étaient imputables à la phosphoprotéine du BDV (P). En effet, cette protéine P sert de “substrat-leurre” dans les neurones, que ce soit dans le contexte de l’infection ou lorsqu’elle est exprimée seule, conduisant à des troubles du fonctionnement neuronal et du comportement.

2. L’analyse du potentiel neuroprotecteur de la protéine X du Bornavirus, ainsi que de peptides dérivés de cette protéine, dans divers modèles cellulaires et animaux de neurodégénérescence. La protection contre l’apoptose cellulaire est en effet une stratégie utilisée par plusieurs virus, qui vise à limiter les dommages cellulaires liés à l’infection. A partir de ce constat, nous avons récemment démontré que la protéine X pouvait avoir des effets neuroprotecteurs in vitro, en agissant au niveau mitochondrial, notamment par son action sur la dynamique mitochondriale. Ces effets ont également été démontrés indépendamment du contexte viral, dans un modèle animal de la maladie de Parkinson. Nous poursuivons nos explorations du potentiel neuroprotecteur de cette protéine (ou de peptides dérivés de celle-ci dans divers modèles de neurodégénérescence, en collaboration avec plusieurs équipes à Toulouse, Bordeaux et Paris. En parallèle, nous étudions les mécanismes expliquant cette protection, notamment en analysant les effets de la protéine X sur la physiologie et la dynamique des mitochondries.

3. Le développement de nouvelles approches pour l’analyse de l’activité neuronale à l’échelle du neurone unique, en collaboration avec des physiciens du LAAS-CNRS (Toulouse). Nous développons des dispositifs à base de nanofils permettant d’interfacer des neurones vivants avec des systèmes de nanoélectronique, pour étudier l’impact d’agents pharmacologiques ou de protéines virales sur l’activité neuronale.

Responsable : D. Dunia

Nous nous intéressons à l’épigénétique neuronale et à ses altérations consécutives à l’infection virale. Plusieurs projets sont développés dans l’équipe :

1. Impact de l’infection par le Bornavirus (BDV) sur l’acétylation des histones neuronaux et conséquences sur le comportement. Des travaux récents de notre équipe ont montré que le BDV modifie les profils d’acétylation des histones dans les neurones infectés et que ceci résulte de l’action d’une protéine virale, la phosphoprotéine, sur les activités histone acétyl-transférases. Nous explorons désormais les conséquences de ces dérégulations épigénétiques au niveau génomique, transcriptomique et comportemental à l’aide de modèles de souris transgéniques et d’approches de ChIP-seq, de RNA-seq et d’analyses comportementales.

2. Régulation de la stabilité de la protéine MeCP2 et de son impact sur la dynamique chromatinienne liés à la phosphorylation. MeCP2 est une protéine dont les mutations ont été associées au syndrome neurodéveloppemental de Rett. C’est une protéine qui interagit avec la chromatine très abondante dans les neurones, qui joue des rôles majeurs dans la régulation de l’expression génique. Nous étudions deux paramètres mal compris de la protéine MeCP2 : sa stabilité et son interaction avec la chromatine dans la cellule, ainsi que les effets de sa phosphorylation sur ces paramètres.

3. La réponse aux cassures double-brin de l’ADN dans les neurones, un nouvel acteur épigénétique neuronal : mécanismes et conséquences dans la cognition en conditions normales ou pathologiques. Les modifications épigénétiques ont un impact crucial sur le fonctionnement neuronal, car elles provoquent des changements durables de la structure de la chromatine qui affectent l’expression génique. Récemment, nous avons montré que les cassures double-brin de l’ADN (CDB) représentent un nouveau mode de régulation majeur de l’épigénétique neuronale. Nous cherchons désormais à mieux comprendre l’impact des CDB sur le fonctionnement neuronal et d’analyser comment des perturbations de la détection, production et/ou réparation des CDB pourraient contribuer aux troubles comportementaux associés à de nombreuses maladies inflammatoires, infectieuses, ou liées à l’âge et qui affectent le système nerveux central.

Responsables : C. Malnou – E. Suberbielle

L’infection congénitale par le cytomégalovirus (HCMV) est la cause infectieuse la plus fréquente de lésions cérébrales congénitales, concernant 0.1% des nouveau-nés, atteints de séquelles permanentes très variables (surdité, retard mental, microcéphalie…)

Nous étudions l’effet de l’infection sur des cellules souches neurales humaines (NSC). Nous avons montré que l’infection des NSC provoquait une forte activation du facteur de transcription PPAR gamma (PPARg), qui inhibait la neuronogénèse in vitro. Ces résultats ont été validés par l’observation de coupes histopathologiques de cerveaux fœtaux infectés in utéro. Nous étudions désormais les gènes cibles de PPARg lors de l’infection des NSCs et, en particulier, un gène connu pour être crucial dans le développement cérébral. Nous étudions aussi l’effet de l’infection du placenta sur l’homéostasie des NSC par un modèle original associant des surnageants d’explants placentaires humains infectés et des NSCs.

Nos travaux visent à une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques de l’infection congénitale par le HCMV dans le placenta et le système nerveux central.

Enfin, ces approches nous permettent d’étudier l’infection congénitale par le virus Zika et ses répercussions sur le développement cérébral.

Responsables : S. Chavanas – C. Casper

Notre projet de recherche explore le concept émergent selon lequel l’infection du placenta par des virus tels que le cytomégalovirus humain (hCMV) ou le virus Zika (ZIKV) peut modifier la quantité et/ou la composition des exosomes placentaires, ce qui contribuerait à l’altération du développement cérébral du fœtus observée lors de l’infection congénitale.

Nos premiers résultats indiquent que, lors de l’infection par le hCMV, il existe une modification phénotypique des exosomes sécrétés à partir d’histocultures placentaires de placentas précoces, un modèle mis au point dans l’équipe (Lopez et al, Placenta 2011) (Figure 1). Une différence est également observée lors de l’infection par le ZIKV (données non présentées).

Notre projet s’articule ainsi autour de trois objectifs : 1) caractériser de manière exhaustive le phénotype et le contenu des exosomes placentaires sécrétés lors de l’infection par le hCMV et le ZIKV ; 2) élucider le mécanisme moléculaire de la perturbation de la sécrétion d’exosomes par le hCMV et le ZIKV ; et 3) examiner l’impact des exosomes placentaires sur les propriétés des cellules souches neurales et des cellules cérébrales fœtales primaires. Nous espérons ainsi fournir de nouveaux indices physiopathologiques permettant de mieux comprendre l’étiologie des infections virales congénitales, permettant d’améliorer le diagnostic et offrant de nouvelles perspectives d’intervention thérapeutique.

Responsables : C. Malnou – C. Casper