Etude sur les modèles physiopathologiques et [631932]

Etude sur les modèles physiopathologiques et
pharmacologiques des maladies neurologiques
dégénérescentes

Introduction :
Le cerveau est un organe encore méconnu et énigmatique. C’est un organisme de controle, il
commande et régule l’ensemble du corps humain. Il permet ainsi l'adaptation et la réponse
aux stimuli externes qui lui parviennent. (1)
Le systeme nerveux, grâce à la plasticité cérébrale, est devenu de plus en plus complexe au
cours de l’évolution, augmentant les capacités intellectuelles et d’apprentissage. Expliquant
le fait que toute atteinte de cet organe résulterait en de lourdes conséquences sur la vie de
l’individu concerné. Les démences comprenant les maladies neurodégénératives rendent le
quotidien des malades et de leur entourage conséquemment plus difficile. (2)
L'aspect épidémiologique rend cette étude d'autant plus importante. En effet, la fréquence de
ces pathologies augmente en corrélation avec une population ayant une espérance de vie
également en hausse et l'absence de traitement curatif. C'est pourquoi cette croissance fait
naitre de nouvelles problématiques de Santé Publique.(3)
En effet, aujourd'hui, en France, plus d’un million de personnes sont concernées : environ 1
200 000 personnes seraient atteintes de la maladie d’Alzheimer ou une autre démence, qui
sont de loin la cause la plus fréquente de maladies neurodégénératives, et 160 000 par la
maladie de Parkinson. On estime 1,5 milliard de malade dans la monde à ce jour et environ
1,9 milliard d'ici 2020 si aucun traitement curatif n'est trouvé d'ici là. Le but étant de prévenir
ces pathologies cgez les personnes à risque ou de ralentir la progression en phase précoce.
La prise en charge de ces pathologies est lourde et les traitements actuels permettent
uniquement de diminuer les symptomes de la maladie mais pas son é volution. Par
conséquent, les scientifiques tentent de combattre efficacement cette maladie et garantir une
vie confortable la plus longue possible. Néanmoins depuis plus de 10 ans, nous n'avons pas
rencontré d'évolution thérapeutique majeure, et malheureusement aucun traitement
pharmaceutique n’est apparu, mettant en évidence les difficultés rencontrées lors du
développement de molécules dans cette indication. (4)
Toutefois le développement de nouveaux modeles thérapeutiques et physiopathologiques
permet à la science de progresser grâce à de nouvelles idées, de nouvelles approches, étudiés
lors de recherches et d’essais thérapeutiques. Aussi, les connaissances et résultats issus de ces
études contribueront à venir en aide des futurs patients, tant au niveau du développement de
nouveaux médicaments mais é galement en terme de compréhension des mécanismes
moléculaires de la pathologie.
Il existe plus de 600 maladies affectants le systeme nerveux. Les maladies
neurodégénératives sont caractérisées par un dysfonctionnement progressif du systeme
nerveux. Ces pathologies sont le plus souvent associées avec une atrophie de la structure
affectée au sein du systeme nerveux. Parmi ces maladies, on trouve en autre la maladie
d’Alzheimer, l’épilepsie, les attaques vasculaires cérébrales, la maladie de Parkinson, la
sclérose en plaques, la sclérose latérale amyotrophique, la maladie de Huntington et des
maladies à prion. (5)
Le but de cette these est d’examiner les modeles étudiant la physiopathologie de ces maladies
qui reste pour l’heure mal connue mais aussi leur pharmacologie qui reste un défi pour le
corps médical, et ce malgré de nombreuses études menées.
Pour mieux comprendre la complexité de ces pathologies nous commenceront par un apercu
de celle-ci, en commencant par la physiopathologie et les traitements thérapeutiques existants
pour ensuite aborder leurs voies de recherche.

Plan :
I.Les maladies neurodégénératives
1.1 généralités
–1.1.1 Alzheimer
–1.1.1.1 historique
–1.1.1.2 épidémiologie
–1.1.1.3 étiologie
–1.1.1.4 histologie
–1.1.1.5 clinique
–1.1.2 Parkinson
–1.1.2.1 historique
–1.1.2.2 épidémiologie
–1.1.2.3 étiologie
–1.1.2.4 histologie
–1.1.2.5 clinique
–1.1.3 Sclérose latérale amyotrophique
–1.1.3.1 historique
–1.1.3.2 épidémiologie
–1.1.3.3 étiologie
–1.1.3.4 histologie
–1.1.3.5 clinique
–1.1.4 Huntington
–1.1.4.1 historique
–1.1.4.2 épidémiologie
–1.1.4.3 étiologie
–1.1.4.4 histologie
–1.1.4.5 clinique
–1.1.5 SEP
–1.1.5.1 historique
–1.1.5.2 épidémiologie
–1.1.5.3 étiologie
–1.1.5.4 histologie
–1.1.5.5 clinique
–1.2 physiopathologies
–1.2.1 Alzheimer
–1.2.2 Parkinson
–1.2.3 SLA
–1.2.4 Huntington
–1.2.5 SEP
–1.3 pharmacologies
–1.3.1 Alzheimer
–1.3.2 Parkinson
–1.3.3 SLA
–1.3.4 Huntington
–1.3.5 SEP
II.Modeles physiopathologiques et pharmacologies

2.1modeles d'études des MND
2.1.1 Homme
2.1.2 Animaux
2.1.2.1 murins
2.1.2.2 autres
2.1.3 Cellulaires
2.1.3.1 issues des animaux
2.1.3.2 humaines
2.1.3.2.1 primaires et lignées
2.1.3.2.2 embryonnaires
2.1.3.2.3 pluripotentes induites
2.2 Alzheimer
2.2.1 souris
2.2.1.1 modeles APP
2.2.1.2 modeles PS1
2.2.1.2.1 modeles PS1
2.2.1.2.2 modeles PS1 KO et K1
2.2.1.3 modeles APP + PS1
2.2.1.3.1 modeles APP swe/PS1dE9
2.2.1.3.2 modeles 5xFAD
2.2.1.4 modeles TAU
2.2.1.5 modeles Ab
2.2.2 rat
2.2.3 autres
2.2.4 transferts de genes
2.2.5 exemple d'utilisation dans le cadre de la MA
2.3 Parkinson
2.3.1Modeles Animaux
2.3.1.1 modeles transgéniques
2.3.1.2 modeles neurotoxiques
2.3.1.3 modeles MPTP
2.3.2Modeles ex-vivo
2.3.3Modeles cellulaires
2.3.3.1 cellules souches
2.3.3.2 cellules primaires
2.3.3.3 lignées cellulaires tumorales
2.3.3.4 lignées cellulaires non tumorales
2.4 SLA
2.4.1modeles murins
2.4.1.1 SOD1
2.4.1.1.1 SOD1(G93A)
2.4.1.1.2 SOD1(G86R)
2.4.1.2 TDP43/TARDBP
2.4.1.2.1 knock out of tardbp
2.4.1.2.2 Tdp-43 (A3155)
2.4.1.3 FUS
2.4.1.3.1 FUS knock out of knock down
2.4.1.3.2 FUS overexpression of wt of mutant FUS
2.4.1.3.3 knock in FUS NLS

2.4.1.4. c9orf72
2.4.1.4.1 hypothese : perte de fonction
2.4.1.4.2 hypothese : gain de fonction
2.4.2modeles cellulaires
2.4.2.1 cultures primaires
2.4.2.2 lignées cellulaires
2.4.2.3 cultures issues de cellules souches
2.4.2.4 co-culture motoneurones-astrocytes
2.5 Huntington
2.5.1 modeles animaux
2.5.1.1. modeles contenant la partie 5' du gene HTT
2.5.1.2. modeles contenant l'intégralité du gene HTT
2.5.1.3. modeles knock-in
2.5.1.4 les grands modeles
2.5.2. modeles cellulaires
2.5.3. modeles humains
2.5.4. les versatilités de modeles
2.6 SEP
2.6.1 modeles animaux
2.6.1.1. Experimental auto-immune encepharlomyelitis EAE
2.6.1.1.1. induit par les souris PLP-MOG ou MGP
2.6.1.1.2. induit par les souris Biozz
2.6.2. modeles cuprizones
2.6.3. autres modeles
2.6.3.1. modeles transgéniques
2.6.3.2. modeles viraux
III. Conclusion

I.Les maladies neurologiques dégénérescentes
1.1.Généralités
Les maladies neurologiques dégénérescentes sont des pathologies chroniques d’évolution
lente liées à l'apoptose des neurones dû à la détérioration du fonctionnement des cellules
nerveuses. Les lésions peuvent e tre diffuses ou limitées à certaines zones du systeme
nerveux. Les mécanismes sont multiples et pour la plupart méconnus mais l’agrégation intra
ou extra-cellulaire de protéines est une caractéristique commune.
L'aspect clinique differe avec pour certaines pathologies, un trouble des fonctions cognitives
prédominantes comme dans la maladie d’Alzheimer. Pour d’autres, les anomalies motrices
sont au premier plan comme dans la sclérose latérale amyotrophique ou dans la maladie de
Parkinson. Cependant le plus souvent, plusieurs types de symptomes sont impliqués. Le
pronostic des MND est sombre puisque l’évolution se fait le plus fréquemment vers un état
grabataire jusqu’au déces. (6)
Concernant les facteurs de risque : pour certaines, des facteurs génétiques sont mis en cause :
formes héréditaires. Toutefois, le plus souvent, elles surviennent de maniere isolée appelées
formes sporadiques, ce qui peut inclure ou non les facteurs génétiques.
Les nouvelles techniques de recherche moléculaire ou génomique nous apportent désormais
des avancées dans les mécanismes de la pathogenese de ces maladies . A ce jour, la
contribution des facteurs génétiques et environnementaux dans leur survenue n’est encore
totalement connue.
Cette étude sera centrée sur :
–la maladie d'Alzheimer
–la maladie de Parkinson
–la maladie d'Huntington
–la sclérose latérale amyotrophique
–et la sclérose en plaques
La maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson et la Sclérose Latérale Amyotrophique sont
les maladies neurologiques génératives avec les prévalences dominantes. La maladie de
Huntington touchant l’adulte jeune est la quatrieme pathologie neurodégénérative par ordre
de fréquence. Par ailleurs, la SEP est une maladie inflammatoire multifocale et
démyélinisante du systeme nerveux central. Dans sa forme progressive, elle est considérée
par certains auteurs comme une MND.
1.1.1 : maladie d'alzheimer :
1.1.1.1 historique :
Le psychiatre et neurologue allemand Aloïs Alzheimer (1864-1915) donna son nom à
la maladie en 1906 lorsqu'il associa le déclin progressif des fonctions cognitives aux lésions
cérébrales spécifiques, comme les plaques amyloïdes et les dégénérescences neurofibrillaires,
suite à l'étude d' Augusta Deter, patiente atteinte.
Il faudra attendre les années 1970-1980 pour déterminer les formations biologiques à l'origine
des plaques et des dégénérescences en raison du vieillissement de la population. (7)
C'est dans les années 1990 que plusieurs genes liés à l'apparition de la maladie ont été mis en
évidence.
1.1.1.2 Epidémiologie :
Aujourd’hui, la maladie d’Alzheimer est la plus fréquente des maladies
neurodégénératives.

En 2015, la fondation de recherche Alzheimer à recensé 900 000 personnes en France et
chaque année il existe une prévalence de 225 000 nouveaux cas . En 2020, il est estimé que 3
millions de personnes seront concernées par cette maladie (malades et proches aidants). Mais
si la maladie est retrouvée le plus souvent chez les personnes âgées (pres de 15% des plus de
80 ans), elle peut aussi survenir beaucoup plus tot. On estime aujourd’hui que 33 000
patients sont touchés avant 60 ans .
Dans le monde p lus de 35,6 millions de personnes sont frappées par la maladie
d’Alzheimer. Chaque année, on dénombre 7,7 millions de nouveaux cas . Selon les prévisions
de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), le nombre de malades devrait presque
doubler tous les 20 ans. (8)
figure 1 : nombre de personnes atteintes de démence en million (carré noir) par aire
géographique en 2015 avec des projections pour 2030 et 2050. Les pourcentages
correspondent au nombre de cas comparé à 2015. (294)
1.1.1.3 étiologie
L'étiologie de la maladie d'Alzheimer n'est pas encore identifiée mais semble multifactorielle.
En effet, les facteurs environnementaux, l'age, l'histoire familiale et le phénotype sont
suspectés concernant l'apparition de la maladie.
Il en existe deux formes :
Une forme sporadique dans 99% des cas. Le plus souvent elle est d’apparition tardive,
d’évolution chronique et liée au polymorphisme génétique d’une protéine de transport des
lipides : l’apolipoprotéine E . L’allele ε4 de l’APOE est un facteur génétique majeur de
susceptibilité. La prévalence de l’APOE4 dans la population globale est de 22% contre
approximativement 60% chez les malades d’Alzheimer .
Une forme familiale à transmission autosomique dominante de la maladie concerne
seulement 1% des patients. Elle est liée à la mutation de genes (amyloid-β protein precursor,
préséniline 1 et prénésiline 2) impliqués dans la synthese du peptide amyloïde. (8)

1.1.1.4 histologie
Les lésions sont similaires qu’il s’agisse de la forme sporadique ou familiale. On y retrouve :
–des dépots de peptides beta-amyloïdes au cœur de plaques séniles; il s’agit de lésions
extra cellulaires ;
–des lésions neuro-fibrillaires, plus systématisées, marquées par l’anticorps anti-Tau
(anti-Tubule associated unit) ; il s’agit de lésions intra- cellulaires conduisant à la
perte neuronale et synaptique.
Les conséquences de ce processus sont observables en imagerie puisqu'elles alterent le
processus physiologique de vieillissement.

image 2 : comparaison histologique entre une personne saine et une atteinte d'alzheimer
1.1.1.5clinique
La maladie d’Alzheimer est définie par l’association d’un syndrome démentiel et de
l’examen histologique de cerveau.
Plus précisément, elle se caractérise par la détérioration des fonctions cognitives de facon
durable et progressive telle que des troubles de mémoire, une altération de la pensée abstraite,
des troubles du jugement et des troubles du langage (syndrome aphaso-apraxo-agnosique). Ils
s’accompagnent fréquemment de troubles psycho-comportementaux comme des
changements de personnalité ou des perturbations de l’humeur. Des débuts agnosiques ou
aphasiques sont plus fréquents chez les sujets jeunes. Son évolution est lente sur environ une
vingtaine d’année. (8)

Figure 3 : Progression des symptomes de la maladie d’Alzheimer (A VQ : Activités de la vie
quotidienne ; SPCD : Symptomes psychologiques et comportementaux des démences).
Figure adaptée de Feldman et Woodward, 2005.
1.1.2La maladie de Parkinson
1.1.2.1 Historique
Cette maladie fut découverte en 1817 par le médecin britannique Sir James Parkinson, il la
décrit premierement comme " une paralysie agitante ".
C'est Charcot, celui qu'on appelle le pere de la neurologie francaise qui, en 1872 en étudiant
les tremblements et la paralysie propose le nom de maladie de Parkinson.
En 1958, les travaux du chercheur suédois Carlson aboutissent à la découverte d'un
neurotransmetteur : la dopamine. Mais c'est en 1965 que l'effondrement de ce taux est mis en
évidence chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Ce manque créé alors des
tremblements et une rigidité.
En 1970 arrive l'identification de la voie dopaminergique et de la dopathérapie grâce à l'éffet
thérapeutique de la L-Dopa, précurseur de la dopamine. Néanmoins son effet s'épuise dans le
temps. On devra attendre les années 2000 pour l'utilisation des inhibiteurs du catabolisme des
cathécholamines comme le MAO (monoamine oxydases) et COMT (catéchol-O-
méthyltransférases). (9)
1.1.2.2Épidémiologie :
La maladie de Parkinson est la maladie neurologique dégénérescente dont le nombre de cas a
le plus augmenté entre 1990 et 2015 : il a plus que doublé. (10)
En 2015, 25 842 personnes ont été identifiées comme étant nouvellement traitées pour MP en
France. Cela correspond à une incidence de 39 nouveaux cas pour 100 000 personnes par an.
Parmis eux, il est retrouvé plus d'hommes que de femmes. (11)

figure 4 :Projections du nombre de cas parkinsoniens de plus 45 ans en France entre
2010 et 2030, par sexe
1.1.2.3 : etiologie
L'étiologie de la maladie de Parkinson reste inconnue, néanmoins certains facteurs de risque
attirent l'attention des chercheurs comme l'hérédité et l’environnement.
L'hérédité a été mis en évidence dans des formes rares de la maladies mais elles ne
concernent que quelques maladies.
Les facteurs environnementaux ont été reconnus. L'exposition importante et prolongée à des
produits chimiques tels que les pesticides ou certains solvants peuvent entrainer l'apparition
de la maladie mais ne peuvent etre l'étiologie unique de la pathologie. Néanmoins, la maladie
de Parkinson figure désormais sur le tableau des maladies professionnelles du régime
agricole. (12)
1.1.2.4 : histologie :
Macroscopiquement, il existe une dépigmentation progressive principalement de la substance
noire, mais aussi d’autres régions comme le noyau dorsal du vague et le locus coerelus. En
effet, la neuromélanine est un pigment contenu dans les neurones producteurs de dopamine
ce qui résulte en leur coloration sombre.
Microscopiquement, les neurones dopaminergiques sont fortement abaissés, et de petits
dépots extracellulaires de neuromélanine sont relâchés par les neurones apoptotiques.
Concernant les neurones restants, ils deviennent atrophiques et contiennent des agrégats
anormaux de protéines appelées corps de Lewy. (13)

figure 5 : corps de Lewy (14)
1.1.2.5 : Clinique :
La sévérité des symptomes correle avec l’importance de la perte des cellules nerveuses. Les
neurones des régions atteintes produisent des catécholamines, principalement la dopamine, et
leur disparition entraîne une chute progressive des taux de dopamine.
La clinique inclut la triade parkinsonienne :
–Tremblement de repos : disparaissant lors du mouvement, lent (4-6 Hz), aggravé par
les émotions et le calcul mental, touchant les membres, les levres ou le menton.
–Rigidité de type plastique : raideur des extrémités ou de la nuque.
–Akinésie/bradykinésie/hypokinésie : gene à l'écriture (micrographie), troubles de la
marche, et lors des activités de la vie quotidienne.
Les signes non moteurs sont également fréquent, comme trouble cognitifs et
comportementaux, dépression, douleurs, dysautonomie, troubles du sommeil et de la
vigilance.
1.1.3Sclérose latérale amyotrophique
1.1.3.1Historique
Appelée également Maladie de Charcot, grâce au neurologue et professeur d’anatomie
pathologique Jean Martin Charcot , qui l’a décrite dans les années 1860 en France. (15)
Aux États-Unis elle est aussi connue sous l’appellation de maladie de Lou Gehrig’s disease ,
du nom du fameux joueur de base-ball des Yankees décédé de cette maladie en 1939.
1.1.3.2Epidémiologie
L’incidence de la SLA est de l’ordre de 1,5 à 4,0 nouveaux cas par an pour 100 000
personnes et sa prévalence d’environ 5 à 8 pour 100 000 personnes, elle reste considérée
comme rare. Elle est environ 1,5 fois plus fréquente chez les hommes que chez les femmes .
L’incidence a un pic vers 80 ans.
En France, en 2012, 1 729 déces ont été dénombrés (923 hommes et 806 femmes), ce qui
correspond à une incidence standardisée de 2,63 pour 100 000 hommes et 2,15 pour 100 000

femmes. (16)
1.1.3.3Etiologie
L’étiologie de la sclérose latérale amyotrophique est multifactorielle et implique des facteurs
de risque génétiques et environnementaux. Ces derniers sont mal connus et difficiles à
identifier compte tenu de la faible fréquence de la maladie. (17)
Comme pour la maladie de Parkinson, le role d’expositions liées à l’agriculture a été évoqué.
D’autres expositions, comme l’exposition au plomb, sont également évoquées comme
possibles facteurs de risque, mais des études complémentaires restent nécessaires.
Il existe deux formes, une sporadique et une génétique. (18)
Les SLA sporadiques concernent 90% des personnes atteintes. Malgré de nombreuses études
ont été réalisées à ce jour, aucun facteur de risque ne peut etre retenu comme causalité. Parmi
ceux les plus fréquemment cités, on trouve les facteurs environnementaux suivants :
– le métier d'agriculteur et/ou l'exposition aux pesticides
– les traumatismes physiques importants et/ou le sport à haut niveau
– l'exposition aux métaux lourds
– le tabac
– l'entérovirus, dont une réactivation tardive expliquerait la maladie (surtout chez les
immunodeprimés comme les patients atteints du SIDA)
–l'existence de genes de susceptibilité pour la SLA est également suspectée. Il est
cependant difficile de différencier les cas sporadiques des cas héréditaires.
Les SLA génétiques ou familiales représentent 10% de SLA.
Il existe plusieurs genes impliqués :
La mutation du gene SOD1 situé sur le chromosome 21 est une transmission autosomique
dominante, elle est donc la plus fréquente. Le gene C9orf72 est aussi mis en cause.
Il existe également une transmission autosomique récessive qui est plus rare. Elle implique 2
genes : ALS2 et SPG20. ALS2 induit la sclérose latérale primitive, la paraplégie spastique
familiale ascendante à début précoce et la sclérose latérale amyotrophique juvénile. La
mutation du gene SPG20 est lui responsable du syndrome de Troyer.
Une transmission liée a l'X à également été identifiée dans une famille.
1.1.3.4Histologie
Les caractéristiques histologiques principales de la SLA sont la perte de motoneurones par
nécroptose et l’apparition d’astrogliose ainsi que d’une microgliose dans les régions affectées
du systeme nerveux central. Dans le faisceau corticospinal il y a une atteinte des
motoneurones supérieurs qui entraîne une perte des cellules de Betz (motoneurones géants)
dans le cortex moteur primaire, ainsi qu’une perte axonale et une gliose. La pathologie
entraîne aussi une perte des motoneurones spinaux qui peut atteindre 50% à l’autopsie.
Pourtant l'atteinte épargne le noyau oculomoteur et le noyau d'Onuf situé au niveau de la
moelle épiniere.
Comme dans d'autres MND, on retrouve des inclusions intra-cytoplasmiques dans le

motoneurones et la glie qui se différencient en 3 groupes :
–Les corps de Bunina : inclusions de petite taille et angulaire au niveau du cytoplasme.
–Les inclusions ubiquitinylées : inclusions de morphologie variable. Elles peuvent etre
filamenteuses appelées « Skein-like inclusions » ou sphérique « inclusions compactes ».
–Les inclusions hyalines : au niveau du péricaryon et des dendrites proximaux, de
morphologie variable. Elles ne sont pas spécifiques a la SLA puisque rares. (19)
Figure 6: Inclusions cytoplasmiques présentes dans les motoneurones de patients atteints de
SLA. A. Les corps de Bunina sont marqués à l’hematoxyline B. Immunomarquage de
l’ubiquitine dans les « skein-like inclusions » C. Immunomarquage de la périphérine dans les
« inclusions compactes » D. Immunomarquage des neurofilaments dans les inclusions
hyalines. Illustration adaptée de (Xiao and Link, 1998).
1.1.3.5Clinique
La SLA est caractérisée par une paralysie progressive des muscles, causée par une perte de
motoneurones dans le cortex, le tronc cérébral et la moelle épiniere. Dans la SLA, le terme «
amyotrophie » fait référence à l’atrophie des fibres musculaires qui se manifeste chez les
patients. Quant à l’expression « sclérose latérale », elle vient de l’observation d’un
durcissement des faisceaux corticospinaux suite à la perte de motoneurones qui sont au fur et
à mesure remplacés par une gliose
Si la maladie peut débuter par des symptomes ou prédomine l’atteinte soit du MNP, soit du
MNC, à la phase d’état, ces deux syndromes vont coexister.
Généralement, le patient se plaint d’un trouble localisé en premier lieu comme une difficulté
à tenir les objets ou à serrer, problemes pour marcher sur un terrain irrégulier ou trouble de la
parole. Quel que soit le segment de membre initialement atteint, le début est le plus souvent
distal. Il est généralement insidieux, focal, prenant volontiers l’aspect d’une autre affection.
Ainsi, il est important d'éliminer les diagnostics différentiels avant de conclure à une SLA.
Le déficit n’est pas systématisé, c’est-à-dire qu’il ne touche pas un seul secteur nerveux ou un
métamere précis, et certains signes doivent etre absents : troubles de la sensibilité, syndrome
parkinsonien, syndrome cérébelleux, trouble sphinctérien, trouble dysautonomique, démence,
troubles oculomoteurs. En effet, Le tableau est purement moteur.
Lors du syndrome d'atteinte du motoneurone périphérique, les signes suivants sont identifiés :
déficit moteur progressif, amyotrophie localisée dans un premier temps, fasciculations et
crampes.
Il existe également un syndrome d'atteinte du motoneurone central. Il inclut une atteinte de la

voie pyramidale qui associe des réflexes ostéotendineux vifs et diffus, le signe de Babinski ;
et une spasticité.
Ces symptomes apparaitront généralement de facon asymétrique lors des premiers mois, en
effet un seul membre sera touché. Dans 40% des cas, il s’agira du membre supérieur. Dans
30% des cas, il s'agira d'une atteinte bulbaire. Elle concerne surtout les noyaux moteurs des
nerfs craniens. C'est pourquoi il est retrouvé : une faiblesse de la mastication dans une
atteinte du nerf trijumeau, une faiblesse des commissures labiales dans une atteinte du nerf
facial, une dysphonie nasonnée et une dysphagie dans une atteinte du glossopharyngien et du
pneumogastrique, une faiblesse de la musculature cervicale dans une atteinte du nerf spinal et
une protraction linguale dans une atteinte du nerf grand hypoglosse. Enfin dans 20% des cas,
la SLA débutera au membre inférieur.
1.1.4Huntington
1.1.4.1Historique
La maladie de Huntington est une maladie génétique fatale neurodégénérative. Elle a été
décrite en 1872 par George Huntington qui lui donna son nom. Néanmoins, la chorée,
symptome de la maladie, a été pour la premiere fois étudiée en 1374 et attribuée à une
dysfonction du systeme nerveux central à partir des années 1500 par Paracelsus. C'est
seulement au XIXe siecle que la maladie et la chorée seront assimilées. Au XXe siecle,
Gusella identifiera la mutation du chromosome 4 comme étiologie.
1.1.4.2Epidémiologie
La prévalence mondiale de MH, est de 2,7 pour 100,000. Elle est 10 fois plus répandue en
Europe, Amerique du nord, et Australie plutot qu'en Asie. Ceci peut etre expliqué par
différents haplotypes répartis dans la population mondiale : A, B et C. L'haplotype C a un
ratio de mutation plus faible que les autres et est retrouvé principalement en Asie.
A contrario, les habitants du village de Barranquitas, au Vénézuela, atteignent une prévalence
de 700 personnes sur 100 000.
Les Hommes et les femmes sont touchés sans distinction.
Les premiers signes de la maladie surviennent en général aux alentours de l'âge de 40 ans.
Toutefois, cet âge peut varier de facon considérable : de 2 ans à 87 ans.
Pour 6 à 10% des patients, les premiers symptomes sont apparus avant 20 ans : ils sont
atteints de la forme juvénile de la maladie. A l'inverse, on parle de forme tardive lorsqu'ils
surviennent apres 50 ans.
L'espérance de vie est de 15 à 20 ans apres le diagnostic, période durant laquelle les
symptomes progressent de facon continue .
1.1.4.3Étiologie
La maladie de Huntington est une maladie génétique autosomique dominante et héréditaire.
Son gene est situé sur le chromosome 4p16.3 et son role est de coder une protéine

appelée Huntingtine, laquelle a pour but de réguler diverses fonctions cellulaires comme le
trafic vésiculaire et la sécrétion de facteurs neurotrophiques comme le BDNF12
L’anomalie génétique qui provoque la maladie de Huntington est une augmentation,
supérieure à la normale, de répétition de trois nucléotides (C, A et G – appelé codon ou triplet
CAG) au sein du gene HTT, codant la protéine Huntingtine.
En situation normale, ce triplet CAG se répete 20 fois. La maladie de Huntington se
développe à partir d’une répétition de CAG de 40 fois au moins.
Nombre de répétitions de CAG Classification Expression de la maladie
<28 Normal Non affecté
28-35 Intermédiaire Non affecté
36-40 Pénétrance réduite Variablement affecté
>40Pénétrance
completeAffecté
On observe également que les personnes ayant un nombre de répétitions de CAG supérieur à
60 sont susceptible de développer la maladie plus tot (type juvénile). A l'inverse, les
personnes ayant un nombre plus faible ne permettent de prédire l'page de déclenchement.
(20)
1.1.4.4Histologie
L'atteinte prédomine au niveau du noyau caudé et du putamen ou est retrouvé, une perte
neuronale entendue, elle s'accentue avec l'évolution de la maladie. Cette perte s'accompagne
d'une gliose fibrillaire certainement due à une prolifération astrocytaire. Les noyaux
hypothalamiques peuvent dégénérer, ce qui en clinique, se traduit par un amaigrissment et à
une boulimie. On retrouve également une importante surcharge neuronale en lipofuscine, des
ruptures mitochondriales, des altérations de terminaisons présynaptiques,des dégénérescences
axonales et une accumulation de réticulum endoplasmique lisse. (21)
1.1.4.5Clinique
Les signes moteurs initiaux sont représentés par des mouvements choréiques sur un fond
d'hypotonie musculaire. Ils se caractérisent pour des contractions musculaires involontaires,
breves, brusques, rapides, de facon spontanée. Le cou, la face et les membres supérieurs sont
habituellement les plus atteints. Ils different de la chorée de Syndenham par leur lenteur.
L'atteinte présente aussi une bradykinésie, akinésie et une dysadiodococinésie (Incapacité à
exécuter de maniere rapide des mouvements alternatifs comme par exemple la supination du
poignet ) qui se révele par la lenteur des mouvements. Il existe aussi des anomalies
oculomotrices rythmées par des saccades. (22)
Un syndrome pyramidale peut aussi etre retrouvé.
Les troubles psychiques et comportementaux sont prédominants : troubles du caractere,
conduites antisociales, états dépressifs, troubles graves de l'humeur.

1.1.5Sclérose en Plaques
1.1.5.1Historique
C'est à partir du XIXe siecle que les progres de la médecine permettront progressivement de
distinguer les caractéristiques de la SEP de celles des autres affections du systeme nerveux. Il
convient à ce titre de signaler les contributions de Charles- Prosper Ollivier d’Angers, qui fut
le premier à rapporter dans la littérature médicale en 1824, dans son Traité des maladies de la
moelle épiniere, le cas d’un jeune homme de 20 ans tres probablement atteint d’une forme
rémittente de SEP. La premiere moitié du XIXe siecle vit ainsi s’accumuler des données tant
cliniques qu’anatomopathologiques relatives à la SEP, mais sans qu’un lien soit directement
établi entre ces champs de recherche. Ce n’est qu’en 1849 qu’un médecin allemand, Friedrich
Theodor von Frerichs, établira le diagnostic de SEP (Hirnsklerose) du vivant d’un patient,
avec confirmation anatomopathologique post mortem. Se succéderont dans les années 1860
plusieurs observations additionnelles venues pour la plupart d’Allemagne (E. Leyden, F.A.
von Zenker, C. Frommann), de France (E.F.A. Vulpian, qui fut le premier à employer le
terme de “sclérose en plaques disséminée” en 1866) ou encore des États-Unis (J.C. Morris, S.
Weir Mitchell) avant que Jean-Martin Charcot ne propose en 1868 une premiere synthese des
connaissances accumulées au cours des précédentes décennies à l’occasion de ses célebres
“Lecons sur les maladies du systeme nerveux”. Les travaux de J.M. Charcot et de E.F.A.
Vulpian visaient initialement à distinguer une forme particuliere de tremblement de celui lié à
la paralysie agitante (shaking palsy) décrite par James Parkinson en 1817, l’association d’un
tremblement d’action, d’un nystagmus et d’une dysarthrie (la “triade de Charcot”) étant
d’apres les auteurs hautement évocatrice du diagnostic de SEP. (23)
1.1.5.2épidémiologie
Touchant pres de 80 000 personnes en France, la sclérose en plaques est une maladie
neurologique chronique et auto- immune qui affecte essentiellement l'adulte jeune. Les
premiers symptomes de la maladie apparaissent dans 70% des cas chez des patients âgés
entre 20 et 40 ans, bien qu’elle puisse etre diagnostiquée chez l’enfant ou l’adulte plus âgé
(25). Il existe une prédominance féminine (2,5 femmes pour un homme) (26) ; mais il
semblerait que le sex-ratio féminin augmente avec le temps (27). En effet, la répartition de la
maladie à travers le monde n’est pas uniforme : il existe un gradient de latitude Nord-Sud
dans l’hémisphere Nord, et un gradient Sud–Nord dans l’hémisphere Sud , c’est à dire un
gradient augmentant avec l’éloignement de l’équateur. On trouve ainsi des zones de
haute prévalence de la maladie (supérieure à 100 pour 100 000 habitants) en Scandinavie,
Ecosse, Europe du nord, Canada et Nord des Etats-Unis, des zones de prévalence moyenne
(autour de 50 à 100) au Sud des Etats-Unis et en Europe centrale et de l’Ouest, et des zones
de basse prévalence (inférieure à 5) autour de la Méditerranée et au Mexique.
1.1.5.3étiologie
La cause de la sclérose en plaques n'est pas encore connue avec certitude mais nombreuses
caractéristiques de la sclérose en plaques laissent penser à une maladie auto-immune.
Nonobstant, une prédisposition génétique a été démontrée. Celle-ci serait due à l'association

de plusieurs variants génétiques. Parmi eux, le gene HLA, le récepteurs IL2 et IL7 ect.
Parallelement, il existe également des facteurs environnementaux incluants les facteurs
climatiques (le niveau d'ensoleillement) et la localisation (cf 1.1.5.2). (28)
1.1.5.4Histologie
Les plaques, qui ont donné leur nom à la maladie, sont des lésions focales de démyélinisation
du SNC, souvent associées à une réaction gliale intense. Il coexiste ainsi des lésions d'âge et
d'évolution différents dans le SNC. Les plaques de démyélinisation sont réparties au sein de
toutes les zones myélinisées du SNC expliquant la diversité des signes cliniques. Elles
peuvent évoluer vers la sclérose ou régresser avec une remyélinisation.
A l'examen macroscopique, ces plaques bien délimitées correspondent à des zones grisâtres
ou translucides de quelques millimetres à plusieurs centimetres dans leur grand axe. Toutes
les zones cérébrales peuvent etre affectées mais elles se retrouvent le plus souvent au niveau
des aires périventriculaires, des nerfs optiques et du chiasma, de la substance blanche
hémisphérique, du cervelet, du tronc cérébral et de la moelle épiniere.
L'examen microscopique retrouve une atteinte sélective de la myéline associée à des degrés
divers d'atteinte axonale. On distingue :
• des plaques récentes ou actives, ou le processus de démyélinisation est en cours. Elles
sont caractérisées par des infiltrats périveinulaires de lymphocytes T (CD8>CD4)
activés, de macrophages, phagocytant les débris myéliniques et de plasmocytes et par
une gliose réactionnelle, (réaction des astrocytes) et un œdeme témoignant de la
rupture de la barriere hémato-encéphalique. Les axones sont relativement préservés
(dissociation myélino-axonale). Cependant, (comme le témoigne les examens
d'imagerie), les lésions axonales sont décrites des le début de la maladie ;
• des plaques chroniques ou non actives, ou le processus de démyélinisation est
terminé caractérisé par la perte des oligodendrocytes myélinoformateurs, une gliose
cicatricielle, fibrillaire et une perte axonale. (29)
1.1.5.5 Clinique
La SEP est une affection d'évolution divergente selon les patients. Quatre formes évolutives
ont été caractérisées: la forme récurrente-rémittente, la forme secondairement progressive, la
forme progressive primaire et la forme progressive avec poussées (30)
La forme récurrente-rémittente correspond à l’évolution la plus courante chez les patients
atteints de sclérose en plaques. Elle se définit par l’alternance de poussées et de phases de
rémission. Les poussées se caractérisent par l’apparition, la réapparition ou l’aggravation en
quelques heures ou quelques jours de troubles neurologiques suite à la destruction de la gaine
de myéline. Le temps entre deux poussées est de minimum 30 jours. Au cours des phases de
rémission, les symptomes peuvent completement disparaître ou au contraire laisser des
séquelles selon si la gaine de myéline est completement restaurée ou non. Cependant, lorsque
la perte axonale devient trop importante, la maladie évolue vers une forme secondairement
progressive (dans 50% des cas environ).
La forme secondairement progressive apparait généralement apres 15 années d’une forme
récurrente-rémittente. Au cours de cette forme, les phases de rémission se font de plus en plus

rares entrainant une progression continue des troubles neurologiques, sans retour donc à l’état
neurologique antérieur .
Parfois, il peut arriver que la maladie soit d’emblée progressive, sans poussées et sans phases
de rémission donc. Des phases plateau peuvent e tre toutefois observées mais elles ne
permettent que des améliorations mineures des symptomes. Il s’agit de la forme progressive
primaire. Elle se retrouve principalement chez les patients qui déclarent la maladie apres
l’âge de 40 ans.
Une derniere forme peut etre identifiée. Il s’agit de la forme progressive avec poussées qui
est une variante de la forme progressive primaire. En effet, cette forme se caractérise de la
meme maniere par une progression de la maladie des le début mais auxquelles des poussées
avec ou sans récupération peuvent s’ajouter. Ainsi, entre deux poussées, la progression des
symptomes se poursuit contrairement à la forme récurrente-rémittente. (31)
En fonction de la région atteinte, des troubles visuels, moteurs, génito-urinaires, cognitifs
et/ou de l'équilibre peuvent etre observés.
Figure 7 : Evolution des troubles neurologiques au cours du temps pour les différentes formes
de la sclérose en plaques (32).
1.2PHYSIOPATHOLOGIES
1.2.1 Alzheimer
La maladie d'Alzheimer est une pathologie complexe. Son mécanisme n'étant pas confirmé, il
existe néanmoins des hypotheses.
L’hypothese amyloïde
Selon cette possibilité, le peptide Aβ généré par la voie amyloïdogéne serait à l’origine d'une
cascade d’évenements toxiques, comprenant les dégénérescences neurofibrillaires,la perte
neuronale, la neuroinflammation chronique, entrainant l’apparition des troubles cognitifs et

de la démence dans les formes familiales et sporadiques (34) . Plusieurs arguments ont été en
faveur de cette hypothese. De nombreuses études ont montré que les mutations dans le gene
de l’APP ou dans les genes des protéines impliquées dans la production du peptide Aβ sont
responsables des EOFAD (early onset familial alzheimer’s disease) (35). De plus, des
données d’imagerie montrent une augmentation de la charge amyloïde chez des patients, mais
également chez les personnes souffrant de trisomie 21 présentant trois copies du gene APP,
qui finissent par développer la maladie d’Alzheimer au bout de 40 ou 50 ans. Des 40 modeles
murins transgéniques exprimant l’APP humaine avec des mutations décrites chez les EOFAD
présentent des dépots amyloïdes et des troubles cognitifs.
Pendant des années cette hypothese a occupé une place centrale dans la compréhension de la
physiopathologie de la MA, mais également dans la recherche de stratégies thérapeutiques.
Cette hypothese est aujourd’hui remise en question, suite aux échecs successifs de nombreux
essais cliniques ciblant le peptide Aβ ou la γ-sécretase.
Des résultats d’analyses post-mortem montrent la présence de dépots amyloïdes dans les
cerveaux de sujets âgés sains, suggérant que les dépots amyloïdes seuls ne suffisent pas à
induire la MA. De plus, l’évolution des troubles cognitifs est corrélée avec la progression des
DNFs (dégénérescences neurofibrillaires) et non à celle de la pathologie amyloïde (36). Il
faut admettre que la phase asymptomatique de la MA est caractérisée par la présence de
plaques sans la manifestation d’aucun signe clinique, ce qui pourrait etre le cas pour ces
sujets sains présentant des plaques. L’hypothese amyloïde semble pourtant etre confirmée
pour les formes familiales de la maladie. Il manque donc un lien certain entre la pathologie
amyloïde, les DNFs et les troubles cognitifs chez les patients atteints de formes sporadiques
de la maladie. Différentes hypotheses ont é té ainsi é mises afin de répondre à cette
problématique.
L’hypothese cholinergique
Une diminution de l’activité choline acétyltransferase et acetylcholinestérase a été observée
dans le cerveau de patients comparée aux sujets sains. Des analyses de cerveaux post-
mortem indiquent également une réduction massive de fibres cholinergiques dans les zones
cérébrales impliquées dans la mémoire et la cognition (37). L’ensemble de ces données
suggerent que le systeme cholinergique est inclus dans la physiopathologie de la MA. Cette
théorie est à l’origine du développement d’approches thérapeutiques basées sur l’utilisation
d’inhibiteurs de cholinestérases. Cependant ces traitements sont peu efficaces et ne
ralentissent pas la progression de la maladie.
L’hypothese de la pathologie Tau
Cette protéine principalement localisée dans le systeme nerveux central, et plus
particulierement au niveau des neurones, participe par son role de MAP (« Microtubule
Associated Protein»), au maintien du réseau microtubulaire. (38) Cette théorie suggere que la
formation d’agrégats intracellulaires de la protéine Tau hyperphosphorylée serait à l’origine
de la maladie. L’évolution des signes cliniques concorde plus avec la progression de la
pathologie Tau qu’avec la pathologie amyloïde. De plus, cette hypothese est é galement
appuyée par le fait que ces lésions sont retrouvées dans plusieurs autres pathologies à
démence. Des traitements basés sur cette hypothese ont également été développés.
Autres hypotheses
Les mitochondries jouent un role primordial dans le métabolisme é nergétique et le bon
fonctionnement cérébral. Les cellules cérébrales ont un besoin élevé en énergie pour assurer
les fonctions cognitives et sont fortement dépendantes des mitochondries. L’hypothese de la
cascade mitochondriale propose une détérioration progressive de la fonction mitochondriale
avec l’âge, entrainant une altération des mécanismes moléculaires et cellulaires dans le
cerveau aboutissant à l’accumulation des peptides Aβ, des dégénérescences neurofibrillaires
et un déclin des fonctions cérébrales (39).

L’hypothese de la réponse adaptative au stress suggere que le peptide Aβ et les différents
éléments du catabolisme de l’APP seraient des composants d’un mécanisme de défense, une
réponse adaptative mise en place par le cerveau en réponse à un stress. Des études montrent
une augmentation de la production du peptide Aβ ainsi que l’hyperphosphorylation de la
protéine Tau suite à un stress (ischémie cérébrale, stress oxydatif, stress du métabolisme
lipidique…) (40).
1.2.2Parkinson
Les symptomes primaires de la maladie de Parkinson sont directement reliés à la
neurodégénérescence anormale des neurones dopaminergiques pigmentés localisés dans la
substantia nigra pars compacta ou « substance noire ».(41) Ces neurones dopaminergiques
projettent leur axones dans le striatum, formant la voie nigrostriatal dopaminergique. Cette
voie est divisée en deux : une voie directe et une indirecte. A elles deux, elles forment un
équilibre qui est crucial pour le controle des mouvements. C'est donc pourquoi la disparition
des neurones dopaminergiques de la substance noire induit la diminution de la stimulation de
la dopamine striatal. Cette réduction augmente l'excitation de la voie indirecte qui exacerbe
l'inhibition de la voie directe. Ce trouble de l'équilibre induit une augmentation de l'inhibition
du noyau antérieur ventral du thalamus and diminue l'excitation du cortex moteur.
Figure 8 : Aires cérébrales et neuronales affectées par la maladie de parkinson.
A) Vue coronale du cerveau humain montrant les principales aires inclues dans le controle
des mouvments. B) Schema illustrant la connexion entre les différents espaces cérébrales
impliquées dans le controle des fonctions motrices. Dans le cerveau d'un patient atteint en
comparaison avec une personne saine, la substance grise (substantia nigra) est réduite,
résultant en la réduction des voies indirecte et directe. STN: Noyau subthalamic, GPe and
GPi: globus pallidus externe and interne, respectivement
La maladie de Parkinson est caracterisée par une phase asymptomatique prolongée. En effet,
quand apparaissent les treblements, plus de la moitié des neurones dopaminergiques de la

substance noire ont déjà disparus. Cependant, la substance noire n'est pas la seule partie du
cerveau atteinte par la maladie. (42)
En réalité, une hypothese de progression ascendante de la maladie dans le cerveau est
recherchée. Aux premiers stades de la maladie, les bulbes olfactifs et le tronc cérébral
inférieur sont les premieres régions touchées. Ensuite, le cerveau antérieur basal, le cortex
transentorhinal et la région CA2 de l'hippocampe sont également affectés. Dans les phases
ultérieures, presque toutes les régions semblent etre touchées. Cette généralisation de la
neurodégénérescence conduit aux symptomes secondaires non moteurs susmentionnés.
Néanmoins, dans la maladie de Parkinson, la perte de neurones dopaminergiques de la
substance noire est tres aiguë et les raisons de cette mort cellulaire anormale restent
inexplicables. Cependant, dans environ 5% des cas, le parkinsonisme est héréditaire et
différentes mutations génétiques responsables ont été identifiées. Par exemple, des mutations
dans les genes codants de l'α-synucléine, UCH-L1, HTRA2 / Omi et LRRK2 provoquent un
parkinsonisme héréditaire autosomique dominant, alors que des mutations dans les genes
codants de Parkin, PINK1, DJ1 et ATP13A2 induisent un parkinsonisme récessif
autosomique. Cependant, les parkinsonismes familiaux ne sont pas completement identiques
à la maladie de Parkinson idiopathique et sporadique normale. Les formes familiales
apparaissent souvent chez les plus jeunes et présentent des différences dans la gamme des
symptomes et dans la réponse aux traitements.
1.2.3Sclérose latérale amyotrophique
Bien que le processus dégénératif de la sclérose latérale amyotrophique post- diagnostic (ou
SLA clinique) soit grossierement connu, ce processus correspond à une dégénérescence
moto-neuronale sélective respectant le milieu ambiant des neurones (myéline, etc.) avec une
faible implication des éléments extraneuronaux et aires extra-motrices (notamment fronto-
temporales), la physiopathologie propre à la sclérose latérale amyotrophique reste encore
hypothétique. La connaissance de cette physiopathologie passe par la connaissance des
étiologies et des facteurs qui favorisent son apparition. Les populations et les régions du
monde avec une incidence anormalement haute de SLA seront donc de grande utilité quant à
l’identification et à la définition de ces étiologies.
Le mécanisme classique de la sclérose latérale amyotrophique associe une perte des cellules
de la corne antérieure de la moelle é piniere ainsi qu'une dégénérescence du faisceau
pyramidal avec implication des motoneurones cortico-spinaux. La sclérose latérale
amyotrophique et les maladies du motoneurone sont des désordres multi-systemes dans
lesquels prédomine l’atteinte des régions motrices et fronto-temporale du cortex cérébral,
cependant les mécanismes de la dégénérescence sélective des motoneurones sont encore
inconnus.
La premiere hypothese étant le stress oxydatif :
Les neurones sont dépendants de la phosphorylation oxydative pour générer de l’Adénosine
triphosphate, ATP, et parce qu’ils consomment de grandes quantités d’Oxygene par rapport
aux autres cellules, ils sont donc plus vulnérables au stress oxydatif. Les neurones ou
compartiments neuronaux riches en mitochondries comme les synapse, sont davantage plus
vulnérables au stress oxydatif.
Les motoneurones sont particulierement affectés par l’inhibition du métabolisme
mitochondrial, qui est lié à leur vulnérabilité pendant des états physiopathologiques comme
l’hypoxie et la sclérose latérale amyotrophique.
La seconde hypothese est la génétique :

En effet, La génétique de la sclérose latérale amyotrophique est de mieux en mieux connue,
grâce notamment aux investigations réalisées sur les cas familiaux. Le gene qui code pour la
Superoxyde dismutase-1 se trouve muté chez 2% des patients atteints de sclérose latérale
amyotrophique (soit 15% à 25% des atteints de forme familiale), cette découverte a conduit
au développement d’un modele de souris de génotype SLA, qui reproduisent certains
symptomes de la sclérose latérale amyotrophique. Cinq autres genes (alsine, dynactine-1,
angiogenine, senataxine, et les vesicle-associated proteine-B) ont été liés aux maladies du
motoneurone dans certaines familles mais moins fréquents que la Superoxyde dismutase-1.
La troisieme hypothese est l'excitotoxicité :
Dans les années 1950, il a été observé que le L-Glutamate, qui est le principal acide aminé
excitateur du systeme nerveux central, peut exercer des effets toxiques sur le systeme
nerveux et peut provoquer la mort des cellules neuronales sous certaines conditions.
Dans les phénomenes d’excitotoxicité, le glutamate se retrouve en grandes quantités dans la
fente synaptique, il en résulte une hyperstimulation neuronale par activation excessive des
récepteurs du Glutamate. L’activation en temps normal de ces récepteurs déclenche un flux
ionique de Calcium entrant vers le cytosol neuronal, il en résulte entre autre une
dépolarisation membranaire et génération du potentiel d’action.
L’Imagerie par Résonance Magnétique a permis de mettre en é vidence une perte ou
dégénérescence neuronale et un exces de Glutamate et de Glutamine dans la médulla des
patients malades, sans pourtant définir lequel commence en premier. Le signal élevé de Glx
(qui désigne à la fois la glutamine et le glutamate) dans la médulla des patients avec plus de
dysarthrie et de dysphagie concorde avec l’hypothese de l’implication de l’excitotoxicité
dans la pathogenese de la sclérose latérale amyotrophique.
La quatrieme hypothese est l'origine virale :
Elle est basée sur deux arguments principaux : premierement il est reconnu que les virus
peuvent induire des syndromes expérimentaux, semblables aux maladies du motoneurone,
observés dans la poliomyélite chez la souris. Dans ce modele, la maladie du motoneurone
expérimentale survient suite à l’interaction entre deux virus normalement inoffensifs : un
rétrovirus endogene et un virus de la lactate déshydrogénase. Deuxiemement, des expériences
ont montré que les Poliovirus qui font partie des Entérovirus sont capables d’induire une
infection persistante in vitro et dans le systeme nerveux central humain, en effet, les
entérovirus sont responsables des infections aigues du systeme nerveux central comme la
méningite aseptique et l’encéphalite.
Un autre argument qui renforce cette théorie réside dans le fait que ces virus (Poliovirus et
autres Entérovirus) et la sclérose latérale amyotrophique ont en commun la meme cible
pathologique: le motoneurone. En outre, une incidence é levée de sclérose latérale
amyotrophique a été rapportée chez les patients ayant des antécédents de poliomyélite.
L’implication rétrovirale dans la sclérose latérale amyotrophique a été suspectée depuis la
constatation que les rétrovirus murins et humains peuvent induire des syndromes SLA-like, et
que le poliovirus cause une maladie paralytique avec des similitudes histo-pathologiques et
neuro-anatomiques.
La cinquieme est le dysfonctionnement de l’apoptose:
La mort des cellules neuronales est l’aboutissement de l’ensemble des processus
pathologiques qui affectent le neurone, allant du stress oxydatif, l’éxcitotoxicité du
glutamate, le N-méthyl-D- aspartate ou autres acides aminés excitateurs, les mutations de la
superoxyde dismutase-1, les especes d’oxygene réactives, le Calcium cytosolique jusqu’à
l’origine virale, et représente le mécanisme par défaut de la dégénérescence des
motoneurones. Néanmoins, d’autres facteurs intrinseques y participent et aboutissent au
dysfonctionnement de l’apoptose ce qui en fait un élément ayant sa propre implication dans

la dégénérescence liée à la sclérose latérale amyotrophique. En plus, elle représente la forme
prédominante de la mort cellulaire dans plusieurs maladies neurodégénératives.
La mort cellulaire programmée regroupe environ six modes de mort cellulaire : l’apoptose
correspond à la mort cellulaire programmée classique type I, les autres modes de mort
cellulaire sont dites atypiques. Normalement, l’apoptose neuronale vise à limiter les dégâts
neuronaux, vue la capacité régénératrice faible du systeme nerveux central. Contrairement à
la nécrose, l’apoptose est un processus physiologique intervenant dans le développement
neuronal, mieux organisé et met en jeux une cascade d’événements qui orchestre la mort
cellulaire sans relargage des organites intracellulaires dans le milieu ambiant, elle peut etre
localisée loin du site de l’atteinte et nécessite un nombre de conditions pour se déclencher. La
mort cellulaire programmée met en jeux divers enzymes et facteurs à propriétés apoptotiques
ou proapoptotiques à plusieurs compartiments cellulaires : membrane plasmique, cytosol,
mitochondries, réticulum endoplasmique, etc. en particulier, les caspases interviennent à
plusieurs niveaux et sont indispensables pour orchestrer les différentes cascades
enzymatiques. (43)
1.2.4Huntington
La maladie de Huntington appartient à la famille des maladies par expansion de
polyglutamines, dont font partie les atrophies spino-cerebelleuses autosomiques dominantes,
l'atrophie dentato-rubro-pallido-luysienne etc. I l a é té proposé que l’expansion de
polyglutamines pourrait conférer un gain de fonction toxique à la protéine mutée et serait
impliquée dans la mort neuronale par un mécanisme physiopathologique qui semble etre
commun à toutes les maladies par expansion de polyglutamines.
La maladie de Huntington est due à une mutation de l'exon 1 du gene IT15 codant pour la
protéine Htt.
La Htt est une protéine ubiquitaire mais avec une large expression au sein des neurones du
systeme nerveux central. Des études ont mis en évidence que la protéine joue probablement
un role clé dans les fonctions d'endocytose, de transport neuronal et de signalisation post
synaptique. L'hypothese d'un role anti apoptotique avec régulation de l'expression de certains
genes (P53) a également été évoquée. La Htt agirait comme un médiateur ou facilitateur dans
la transmission des informations entre les différents compartiments cellulaires.
Plusieurs mécanismes rendent compte de la dysfonction et de la mort neuronale :
dérégulation transcriptionnelle, perturbation du métabolisme é nergétique, phénomenes
d’excitotoxicité, perturbations du transport neuritique et de la transmission synaptique. Ces
mécanismes résultent de l’acquisition de fonctions toxiques par la Htt mutée, mais aussi,
comme cela a été mis en évidence plus récemment, de la perte de fonction de la Htt sauvage.
Par exemple, l’étude du BDNF (Brain derived neurotrophic factor), un facteur
neurotrophique impliqué dans la survie neuronale et exprimé par les neurones cortico-
striataux, a mis en évidence une dérégulation transcriptionnelle chez les patients MH. La Htt
sauvage a en effet une fonction de séquestration du répresseur transcriptionnel du BDNF.
Lorsque la Htt est mutée, elle perd cette fonction de séquestration et la transcription du
BDNF va etre réprimée, aboutissant à la mort neuronale58.
En l’état actuel des connaissances, la physiopath ologie présumée de la maladie de
Huntington n’est pas univoque. Cette mutation provoque à la fois une perte de fonctions de
survie de la protéine sauvage, mais aussi un gain de fonctions toxiques de la protéine mutée
et perturbe donc plusieurs fonctions cellulaires. De nombreux mécanismes restent cependant
à élucider.
D'un point de vue neuropathologique, la maladie de Huntington est caractérisée par une

dégénérescence principalement localisée au niveau des neurones é pineux du striatum.
L'atteinte du striatum est au premier plan, en lien avec la dégénérescence neuronale,
responsable de l'atrophie du noyau caudé, du putamen et du globus pallidum externe puis
interne. Les neurones à enképhaline gabaergiques du striatum projetant sur le globus
pallidum externe sont précocement touchés, soutenan t l’hypothese d’une atteinte initiale
préférentielle de la voie indirecte du circuit des ganglions de la base responsables des
mouvements choréiques au début de la maladie.
Sur les données scannographiques et IRM, on retrouve cette atrophie marquée au niveau des
noyaux caudés avec un aspect d’élargissement des cornes frontales des ventricules latéraux.
Dans des études en IRM, cette atrophie au niveau du noyau caudé est souvent retrouvée 10 à
15 ans avant le début de la maladie. De meme, une étude en IRM fonctionnelle sur des
patients présymptomatiques a mis en évidence une diminution d'activation du noyau caudé
lors de la réalisation d'une tâche de rapidité plus de 12 ans avant le début des symptomes
moteurs. Cette atrophie cérébrale prédominant sur le striatum semble corrélée de facon
proportionnelle avec le nombre de répétition de triplets CAG.
Aux stades tardifs, l’atrophie touche l'intégralité de l’encéphale, en particulier la substance
noire, le thalamus, l’hippocampe, le cervelet et des régions corticales.(44)
Figure 9 : Coupes coronales de cerveau humain centrées sur les ventricules latéraux. A
gauche : cerveau d'un patient atteint de la maladie de Huntington à un stade avancé. A droite :
cerveau d'un patient sain.
1.2.5Sclérose en plaques :
Les mécanismes mis en jeu dans cette pathologie sont bien définis. Dans un premier
temps, l'exposition à un ou plusieurs facteurs environnementaux associés à un terrain

génétique à risque va entraîner une réaction immunitaire. Les lymphocytes mobilisés lors de
cette réaction vont franchir la barriere hémato-encéphalique, puis vont entrer dans le systeme
nerveux central (SNC) grâce à la production d'enzymes comme la gélatinase IV . Les
lymphocytes, mais aussi les macrophages pathogenes ainsi que d'autres cellules
inflammatoires, vont alors prendre pour cible les oligodendrocytes, cellules à la base de la
constitution de la gaine de myéline.
La réaction des lymphocytes contre l'organisme est théoriquement limitée par l'existence de
lymphocytes dits régulateurs, mais ceux-ci ont été démontrés comme étant défaillants dans la
sclérose en plaques. L'inflammation du SNC va se faire au contact des cellules
inflammatoires et va etre responsable des premiers symptomes. La démyélinisation se produit
lorsque les lymphocytes T vont retrouver lrantigene sur les cellules microgliales exprimant de
maniere anormale des antigenes HLA de classe II. Il sren suit une libération de cytokines, ce
qui aura pour conséquence une plus grande perméabilité de la barriere hématoencéphalique
accélérant ainsi le passage des cellules inflammatoires. C'est la réaction cumulée des
lymphocytes, des cellules microgliales et des cytokines qui va engendrer la démyélinisation
du SNC.
Une remyélinisation peut apparaître par la suite grâce à des facteurs de croissance locaux. La
remyélinisation des neurones opérerait pour 70% des lésions, mais souvent de
maniere incomplete. Cependant, l'atteinte axonale semble quant à elle irréversible et est
connue pour etre corrélée au déficit fonctionnel du patient.
Des études semblent montrer que lratteinte axonale serait plutot corrélée au niveau de
démyélinisation. Les axones ne seraient pas directement ciblés lors de la réaction
immunitaire mais subiraient les conséquences de la démyélinisation en étant plus sensibles à
certains médiateurs.
Une autre théorie irait en faveur d'une atteinte axonale primaire, ou les axones seraient
directement ciblés lors de la réaction immunitaire et ou lrinflammation et lratteinte de la
myéline ne seraient alors qu'une probable conséquence (45).
Les formes de la maladies ont été vues précédemment.
1.3 : PHARMACOLOGIE
1.3.1Alzheimer
L’avancée des connaissances dans les mécanismes physiopathologiques de la MA est un
enjeu capital pour freiner ou meme arreter la progression de la maladie.
Les quatre médicaments actuellement disponibles indiqués dans le traitement de la maladie
d'alzheimer sont : le donépézil (Aricept®), la galantamine (Reminyl® et Reminyl® LP), la
rivastigmine (Exelon® et Exelon® patch) et la mémantine (Ebixa®). Il n'existe aucune
supériorité entre les quatre molécules. Malheureusement, aujourd'hui, aucun des traitements
recommandés disponibles n’agit sur l'évolution de la maladie. De nombreuses molécules
initialement prometteuses ont échoué lors des essais cliniques de ces dernieres années.
Apres les essais décourageants des 10 dernieres années, des nouvelles molécules en phase
avancée de développement (phase III) ont récemment réactivé l’espoir d’une possible
thérapie médicamenteuse efficace. Il s’agit tout d’abord du solanezumab, un anticorps
monoclonal qui se lie à la forme soluble du peptide amyloïde, améliorant sa clairance et
empechant donc la formation de plaques. Cependant, cette molécule n'a pas encore démontré
son efficacité sur le fonctionnement cognitif ou les activités de la vie quotidienne chez des

patients aux stades légers à modérés dans les essais de phase III. Malgré leurs résultats
globalement négatifs, ces essais fournissent des données utiles concernant la précision
diagnostique et les biomarqueurs dans la MA. Deux principaux facteurs pourraient expliquer
l'échec de ces études :
1.1) Absence de la cible du traitement : environ un quart des patients inclus dans les
essais pivots sur le bapineuzumab et le solanezumab n'avaient pas de plaques
amyloïdes à l'imagerie cérébrale, suggérant qu'ils n'étaient peut-etre pas atteint
d'Alzheimer (47).
2.2) Intervention à un stade trop tardif : en effet, dans des analyses secondaires sur la
population de MA à un stade léger, le solanezumab, semblait réduire de 30% le déclin
cognitif par rapport au groupe placebo.
C'est pourquoi, il est important de penser que la population incluse n’était probablement pas
la bonne cible. A la lumiere « des lecons apprises » dans ces essais récents, l’industriel Lilly,
a lancé un troisieme essai multicentrique international de phase III (Expedition 3) avec une
population d’inclusion mieux définie : stades légers de la maladie (MMSE>20) et présence
de biomarqueurs positifs témoins d’une pathologie amyloïde incluant soit positivité du TEP
A V-45, soit baisse de l’Aβ-42 dans le LCR. Avec ces nouveaux criteres d'inclusion, les
investigateurs esperent démontrer une efficacité du solanezumab.
Les résultats de l’essai de phase II du crenezumab (Genentech) ont été présentés lors de l’
Alzheimer's Association International Conference (AAIC) à Copenhague. Il s’agit d’un autre
anticorps monoclonal qui a été testé également sur les formes légeres à modérées. Cette
molécule n’a pas non plus démontré d’efficacité pour le critere de jugement principal de
l’étude. Toutefois, les résultats étaient similaires à ceux du solanezumab : presque un quart
des participants ne présentaient pas une maladie amyloïde sur le TEP et la molécule montrait
une efficacité sur les formes légeres de la maladie. (46)
1.3.2Parkinson
Le traitement du patient parkinsonien a considérablement évolué au cours de ces dix
dernieres années. De nombreux médicaments sont apparus sur le marché, la neurochirurgie
stéréotaxique fonctionnelle a largement étoffé l'éventail de ses interventions (mais ne sera pas
abordé ici), le concept de neuroprotection semble enfin aboutir et on envisage des stratégies
pouvant déboucher sur un traitement curatif de la maladie de Parkinson dans un avenir
proche.
Rappelons que tous les médicaments actuellement disponibles pour le traitement de la
maladie de Parkinson visent simplement à améliorer les symptomes de la maladie, sans en
ralentir, stopper ou inverser le cours. La pluralité des médicaments disponibles, qui ont tous
des profils pharmacologiques, thérapeutiques et des effets secondaires différents, rend
difficile le choix du traitement optimal pour un patient donné, d'autant plus qu'une stratégie
thérapeutique bien adaptée fait souvent recours à une polythérapie plutot qu'une
monothérapie. Ces observations ont récemment abouti à l'établissement d'un âge limite :70
ans, au-delà duquel les effets secondaires risquent de dépasser les bénéfices escomptés,
placant à nouveau le praticien devant le dilemme de savoir quel est le meilleur moment pour
envisager l'option chirurgicale.
L'introduction d'un traitement doit suivre la regle du low and slow, chaque molécule devant
etre introduite tres prudemment, augmentée lentement et titrée à la plus faible dose d'entretien
possible. Le traitement de la maladie de Parkinson se doit d'etre évolutif, pour faire face aux
divers problemes successivement posés par la maladie. Cette progression se traduit par une
augmentation des doses et du nombre de médicaments, exposant à un risque élevé de

mauvaise adhérence du patient à une thérapie considérée comme lourde et contraignante.
Le traitement médicamenteux de la MP repose sur l'utilisation de cinq classes de substances :
1) la lévodopa (LD) ; 2) les inhibiteurs de la Catéchol-O-méthyltransférase (COMT) ; 3) les
agonistes dopaminergiques (AD), dérivés ou non de l'ergot ; 4) les anticholinergiques ; et 5)
les antiparkinsoniens dits mineurs par référence à leur faible pouvoir antiparkinsonien,
comprenant des molécules non dopaminergiques, telles que l'amantadine.
La Lévodopa (LD), toujours associée à un inhibiteur périphérique de la dopa-
décarboxylase (bensérazide ou carbidopa) reste le traitement le plus efficace. Il peut se
concevoir à tous les stades de la MP, meme s'il est généralement recommandé, au début de la
maladie, d'en repousser l'introduction autant que possible, afin de retarder les effets
secondaires possible tels que la survenue des fluctuations motrices et des dyskinésies. Le but
du traitement par LD est d'essayer de reproduire une stimulation dopaminergique tonique et
continue, ressemblant à celle du sujet sain, en diminuant autant que possible les nombreux
facteurs d'instabilité potentielle décrits ci-dessus. Pour ce faire, un fractionnement des doses
de LD standard et l'utilisation des formes à libération (Madopar DR®, Sinemet CR®) ou
durée prolongée (Stalevo®), aident significativement à diminuer les fluctuations motrices une
fois celles-ci apparentes. Il est en revanche moins clair de savoir si l'emploi précoce de ces
formes retard permet d'en retarder l'apparition.
Les inhibiteurs de la COMT : La tolcapone (Tasmar®) et l'entacapone (Comtan®)
sont les deux représentants de cette classe de médicaments dont l'effet clinique résulte d'une
inhibition de la catéchol-O-méthyltransférase, enzyme responsable notamment de la
dégradation de la L-Dopa en 3-O-méthyldopa et de la dopamine en 3-méthoxytyramine. Il en
résulte une croissance de la demi-vie plasmatique de la L-Dopa, un prolongement de la durée
de son effet et donc une diminution des fluctuations motrices.5 Il faut d'ailleurs atténuer les
doses de LD de l'ordre de 10 à 30% à l'introduction d'un inhibiteur de la COMT, sous peine
de voir s'aggraver les dyskinésies. La tolcapone est en réalité plus efficace que l'entacapone,
mais son effet indésirable (hépatite fulminante létale) la retirée du marché. Une nouvelle
formulation de LD (Stalevo®) qui contient, dans le meme comprimé, de la LD, de la
carbidopa et de l'entacapone est introduite. L'avantage du Stalevo® est qu'il combine un délai
d'action similaire à celui d'une forme standard de LD avec une durée d'action proche d'une
forme retard, et a été démontré efficace sur les fluctuations motrices.
Les agonistes dopaminergiques (AD) moins efficaces que la LD sur les signes
parkinsoniens, ils ont l'avantage d'induire moins de fluctuations motrices et moins de
dyskinésies. Longtemps considéré comme tres rare (environ 1% des patients), le probleme
des réactions fibrotiques a récemment été relancé avec la description de nombreux cas de
cardiopathies multivalvulaires dus à une fibrose valvulaire chronique cardiaque droite et
gauche. Il semble que ce probleme soit en relation directe avec la capacité de l'AD de
stimuler les récepteurs sérotoninergiques 5-HT. La prévalence de cette complication est
encore mal connue mais une étude récente suggere que, pour la pergolide, elle pourrait
dépasser les 30%. En attendant que de nouvelles informations soient publiées, des consignes
de prudence ont été mises en place et il se pourrait bien que ce probleme remette en question
la place des AD dans le traitement de la MP.
Les anticholinergiques représentent la classe la plus ancienne d'antiparkisonien dont
les représentants actuels sont le bipéridene (Akineton®) et la procyclidine (Kemadrin®). En
raison de leur effet antitrémulant, ils restent important thérapeutiquement malgré leurs effets
secondaires (sécheresse buccal, confusion).
L'Amantadine, bien que disponible sur le marché depuis longtemps, son mode
d'action de type antiglutamatergique vient d'etre précisé. Symmetrel® et PK-Merz®
possedent un léger effet antiparkinsonien et antitrémulant, qui peut etre utile en début de
maladie, et surtout un puissant effet antidyskinétique lors d'une forme plus évoluée. Il faut
toutefois rappeler que l'amantadine, comme les autres dopaminergiques, entraîne souvent des

hallucinations et un état confusionnel. (48)
1.3.3Sclérose Latérale Amyotrophique
Il n'existe à ce jour aucun traitement curatif de la SLA.
Cependant il existe un traitement médicamenteux : le riluzole. Cette molécule est aujourd'hui
le seul traitement disponible et son effet se limite à un rallongement de l'espérance de vie de
quelques mois (environ 8 mois). Les raisons pour lesquelles le riluzole a un effet protecteur
dans le cadre de la SLA sont encore mal comprises. Il est cependant admis qu'il inhibe les
courants sodiques (Na+) voltages dépendants et attenu la transmission glutamatergique en
agissant tant au niveau présynaptique qu'au niveau postsynaptique en inhibant les récepteurs
glutamatergiques de type NMDA (rNMDA). Le riluzole protégerait ainsi les neurones contre
la toxicité de certaines protéines mutées et contre l'excitotoxicité glutamatergique observée
dans la SLA, permettant ainsi de retarder l'évolution de la maladie.
Bien que ce traitement soulage les patients durant quelques mois et permettent de les
accompagner de mieux en mieux, il est difficilement acceptable dans nos sociétés actuelles
de disposer de si peu d'outils thérapeutiques pour une maladie qui affecte des milliers de
personnes de par le monde. C'est pourquoi la communauté scientifique n'a de cesse de
développer de nouveaux procédés, outils génétiques et technologiques afin de comprendre les
mécanismes impliqués dans la dégénérescence des neurones moteurs et donc d'envisager de
nouvelles cibles thérapeutiques. (49)
1.3.4Huntington
La chimiothérapie est le traitement de référence quand il s'agit de la maladie de Huntington.
En effet, l'halopéridol est le traitement de choix pour les mouvements choréiques. Il atténue
le mouvement anormal et augmente la rigidité. Clozapine et Rispéridone sont deux
neuroleptiques dit atypiques. Ils ont une efficacité égale à celle de l'halopéridol mais avec une
meilleure tolérance, notamment au niveau de la rigidité.
Concernant la rigité et le ralentissement moteur, ces deux symptomes répondent aux
traitements antiparkinsioniens : agonistes de la dopamine comme la carbidopa, la
bromocriptine et la lévodopa.
Lorsqu'il s'agit des manifestations psychiatriques, les troubles du caractere sont soulagés par
les neuroleptiques sédatifs et les benzodiazépines. Les troubles psychotiques quant à eux
répondent favorablement aux traitements neuroleptiques. Les troubles de l'humeur sont pris
en charge par les antidépresseurs tricycliques et les inhibiteurs de la monoamine oxydase.
Leurs effets apparaissent spécifiques des signes somatiques de la dépression, avec
relativement peu d'éeffets sur l'humeur tel que la perte d'estime de soi ou le désespoir. Le
lithium, lui, peut etre utilisé dans les états maniaques francs ou atténues. Néanmoins,
concernant l'altération cognitive, aucune chimiothérapie actuellement disponible n'est
efficace mise à part le traitement antidépresseurs sur les dépressions pseudodémentielles.
La recherche pharmacologique est effectuée sur l'acétylcholine et sur l'acide gamma-amino-
butyrique. Malheureusement, les limites de ces traitements sont actuellement connues. En
effet, les essais ont été conclus de résultats décevants, tant en effets secondaires inacceptables
qu'en manque d'efficacité. Cependant, les antagonistes du NMDA ont été impliqués dans la
décroissance des effets neurotoxiques de l'acide 3-neutropropionique. Les tentatives de
ralentissement de l'évolution de la maladie ont été couronnés de succes, mais leur utilisation

est remise en question du a des effets secondaires atteignant les fonctions cognitives.
Une voie de recherche appelée thérapie tissulaire consiste en de greffes de neurones foetaux
dans le systeme nerveux central, qui en se développant, vont remplacer les neurones adultes
déficients, l'interet étant de compenser anatomiquement et physiologiquement un déficit
neuronal installé. Ces données sont prometteuses.
Un traitement chirurgical est actuellement anecdotique et ne sera pas détaillé lors de cette
étude.
1.3.5Sclérose En Plaques
Il n’existe pas de traitement curatif pour la Sclérose en Plaques, mais il existe actuellement
huit traitements modificateurs de la maladie approuvés sur le marché. En France, la méthode
d’escalade progressive du traitement de la SEP, illustrée à la figure 10, est utilisée, consistant
à utiliser séquentiellement des traitements d’une efficacité croissante, mais également d’effets
secondaires plus graves.
Figure 10 : approche en escalier de la sclérose en plaques.
Les traitements de premiere intention comprennent des traitements à base d'interféron-β
(Avonex®, Biogen Idec; Betaseron®, Bayer; Rebif®, Pfizer; Extavia®, Novartis) et d'acétate
de glatiramere (Copaxone®, Teva). Les thérapies de deuxieme intention comprennent le
natalizumab (Tysabri®, Biogen Idec), le modulaire (Gilenya®; Novartis) et la mitoxantrone
(Novantrone®, EMD Serono). L'interféron-β est le tout premier traitement approuvé pour la
SEP depuis le milieu des années 90. Le Fingolimod est le premier traitement oral contre la
SEP et est le médicament le plus récent approuvé par l'Agence européenne des médicaments.
Les traitements de premiere intention entraînent des effets secondaires relativement légers
mais sont également moins efficaces. Environ la moitié des patients ne répondent pas au
traitement par interféron. D'autre part, les traitements de deuxieme intention, en tant que
traitements plus agressifs, se sont révélés plus efficaces pour modifier l'évolution de la
maladie chez les patients, mais peuvent également entraîner des effets indésirables graves,
voire parfois mortels. Le natalizumab est sans doute le traitement le plus efficace, mais
malheureusement, il a été associé à une infection cérébrale potentiellement fatale, appelée
leucoencéphalopathie multifocale progressive (LEMP). En fait, en moins de dix ans
d'existence, ce traitement a connu une évolution exceptionnelle: il a été retiré plusieurs mois
apres avoir été approuvé pour etre ensuite remis sur le marché dans le cadre d'un programme

de surveillance sans précédent.
La variété disponible de thérapies modificatrices de la maladie et l'évolution hétérogene de la
maladie compliquent la détermination de la stratégie de traitement optimale pour un patient
atteint de sclérose en plaques. Un certain nombre d'algorithmes de traitement de la sclérose
en plaques ont été proposés et ont été examinés par Rio. L’importance de traiter la SP aussi
tot que possible dans l’apparition de la maladie est reconnue depuis longtemps, mais la faible
efficacité des médicaments disponibles semble etre liée au fait que seuls les stades précoces
de la maladie sont ciblés. Effectivement, des traitements de la sclérose en plaques peuvent
etre envisagés pour traiter ses manifestations cliniques, gérer ses symptomes ou prévenir sa
progression.
Il y a actuellement au moins sept médicaments en phase avancée de développement de
médicaments ciblant principalement la forme la plus courante de la maladie, la RRMS. D'ici
2020, le nombre de traitements approuvés contre la sclérose en plaques devrait augmenter
considérablement, ce qui rendra la décision du meilleur traitement de plus en plus difficile.
Le nombre croissant de traitements disponibles, associé au risque potentiel d’échec du
traitement et/ou d’effets indésirables graves, fait de la thérapie individualisée une nécessité
pour la sclérose en plaques.
II.LES MODELES PHARMACOLOGIQUES ET PHYSIOPATHOLOGIQUES.
2.1modeles d'études des maladies neurologiques dégénératives
2.1.1Etudes chez l’homme
Les maladies neurodégénératives ont été étudiées au début chez les patients et généralement à
partir de biopsies réalisées apres leur déces. Les é tudes effectuées post-mortem sur des
cerveaux de patients ont permis d’apprécier la dégénérescence du systeme nerveux. Les
zones préférentiellement affectées dans de nombreuses maladies neurodégénératives ont ainsi
pu etre identifiées.

Figure 11. Exemples de maladies neurodégénératives et les zones du systeme nerveux
qu’elles affectent. (54)
Des é tudes biochimiques réalisées sur ces prélevements ont permis de déterminer les
neurotransmetteurs affectés, comme la dopamine dans la maladie de Parkinson, l’acide γ-
aminobutyrique (GABA) dans la Chorée de Huntington ou l’acétylcholine dans la maladie
d’Alzheimer. Des tentatives de correction de ces défauts de neurotransmetteurs ont é té
réalisées sur la base de ces données, mais elles n’ont permis une amélioration que dans le cas
de la maladie de Parkinson avec l’administration de L- dopa aux patients atteints. Enfin, des
études histologiques menées par la suite ont permis de mettre le doigt sur un certain nombre
de marqueurs de ces maladies, comme les plaques d’amyloïdes ou les agrégats fibrillaires de
la protéine tau dans les cerveaux de patients atteints d’Alzheimer, ou la formation d’agrégats
protéiques intra ou extra cellulaires comme dans la SLA, le Parkinson ou l’Alzheimer.
A ce jour, les techniques d’imagerie telles que l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
ou la Tomographie par Emission de Positons (TEP), permettent de suivre la progression de la
pathologie chez les patients. Ces outils ont permis de déterminer un certain nombre de
processus pathologiques liés à différentes pathologies neurodégénératives. Par exemple, ils
ont permis d'identifier la localisation et de quantifier la dégénérescence du cerveau au cours
de la maladie, de savoir que lorsque la maladie de Parkinson se déclarait, 50% à 80% des
neurones dopaminergiques avaient déjà dégénéré (52) ou encore, dans le cas de la maladie
d’Alzheimer, de déterminer que la formation des plaques d’amyloïdes était un évenement
précoce de la pathologie (53). L’IRM a permis également de quantifier le déficit en myéline,
ce qui peut etre impératif dans le cas de la sclérose en plaque. Cependant, bien que de plus en
plus résolutives, ces méthodes ne permettent pas d’étudier les processus pathologiques au
niveau cellulaire ni moléculaire. Ces techniques sont encore aujourd’hui majoritairement un
outil de diagnostic plutot qu'un outil physiopathologique.(55)
Afin de pouvoir un jour traiter ces maladies, l’étude des processus physiopathologiques mis
en place progressivement au cours de la maladie est impératif. En effet, si l’on peut envisager
de pouvoir un jour stopper la progression de ces pathologies, il semble compliqué de vouloir
remplacer les neurones qui ont déjà dégénéré. La connaissance des premieres étapes de la
pathologie pourrait améliorer le développement de nouveaux traitements. Les études menées
directement chez les patients étant limitées par l’impossibilité d’étudier les cellules qui
dégénerent lors des stades précoces, des modeles sont nécessaires afin de pouvoir décrypter
les mécanismes sous-jacents. (56)
2.1.2Modeles animaux
Un des premiers modele animal de maladies neurodégénératives a été obtenu par l’injection
de réserpine. Cette molécule a permis une déplétion en dopamine et a entraîné un phénotype
pseudo-parkinsonien chez les lapins traités. Par la suite, plusieurs autres maladies
neurodégénératives ont été modélisées de la meme maniere à l’aide de molécules induisant
des lésions dans des régions spécifiques du cerveau : par exemple avec la 6-
hydroxydopamine, le MPTP (1-méthyle 4-phényl 1,2,3,6- tétrahydro pyridine), le kaïnate ou
encore le quinolate pour modéliser la maladie de Parkinson (57). Ces molécules permettent
de détruire des zones spécifiques du cerveau et donc de créer un phénotype proche de celui
de certaines pathologies. Elles ont permis de déterminer les zones touchées par différentes
pathologies ainsi qu’une meilleure compréhension de la neuroanatomie et de l’organisation
du cerveau. Cependant, meme si le phénotype obtenu peut e tre similaire à la maladie

humaine, la cause de la mort des neurones peut altérer. En effet, de telles molécules ne sont
dans la plupart des cas pas impliquées dans le déclenchement de ces pathologies. Ces
neurotoxines ne permettent donc pas d’étudier les causes pathologiques les plus fréquentes de
la mort des neurones. Les modeles générés de cette maniere ne sont donc pas nécessairement
adaptés à la recherche thérapeutique.
Par la suite, de nombreuses mutations génétiques ont pu etre mis en évidence comme étant
impliquées dans les maladies neurodégénératives. La génération de modeles animaux a donc
été permise grâce à la découverte de ces mutations. Parfois, comme dans le cas des
mucopolysaccharidoses ou de la maladie de Huntington, ces pathologies peuvent e tre
provoquées par des mutations dans un seul gene. Mais le plus souvent, les genes identifiés ne
sont responsables que d’une partie des cas. En prenant exemple du cas de la SLA, les
mutations dans le gene le plus étudié, celui de la superoxyde dismutase (SOD1), ne sont
responsables que d’environ 2% de l’ensemble des cas. Enfin les mutations génétiques
impliquées n’ont pas toujours une pénétrance complete et ont une action plutot réduite à celle
de facteurs de risque. C’est par exemple le cas de certaines de celles associées à la maladie
d’Alzheimer ou au Parkinson. Cependant, meme si ces altérations génétiques ne sont pas
toujours représentatives de l’ensemble des patients, elles produisent la possibilité de créer des
modeles pouvant aider à la compréhension de la physiopathologie de la maladie et
notamment la mise en place des évenements les plus précoces. (58)
2.1.2.1.Modeles murins
Des modeles de souris transgéniques ont é té appréciés pour de nombreuses maladies
neurodégénératives. Ils sont à l’origine des principales connaissances disponibles
actuellement relatives à ces maladies. Par exemple, de nombreux modeles murins ont été
concus en utilisant le gene SOD1 dans le cas de la SLA. Les souris dans lesquelles le gene
SOD1 a été inactivé n’ont pas présenté pas de pathologie semblable à la SLA (59), alors que
des souris qui surexprimaient une forme mutante du gene développaient une pathologie
équivalente à celle de l’homme. De nombreux modeles ont é té entrepris en utilisant
différentes mutations de SOD1. Dans tous les cas, la surexpression est importante et peut
présenter jusqu’à 40 fois le niveau d’expression physiologique de SOD1 chez la souris. Ces
modeles ont ainsi permis de quantifier un certain nombre des processus qui pourraient etre
impliqués dans la maladie, comme une toxicité des formes mutantes de SOD1 ou la présence
d’agrégats protéiques dans les motoneurones.
Dans le cas d’autres pathologies, l’obtention d’un modele peut etre plus compliquée. Par
exemple, dans le cas de la maladie de Parkinson des modeles ont é té générés apres la
reconnaissance de mutations dans des genes comme celui de l’α-synucléine ou de la PARKIN
(60). La présence de l’α- synucléine dans les corps de Lewy, des inclusions neuronales
caractéristiques de la maladie de Parkinson, avec également des mutations dans le gene qui la
code dans des cas de forme familiale de cette pathologie, ont conduit à réaliser des modeles
murins surexprimant cette protéine. Les souris ont présenté alors de l’α-synucléine contenue
dans des inclusions, mais pas de dégénérescence des neurones dopaminergiques (60). Les
mutations dans le gene de la PARKIN sont la cause la plus fréquente de maladie de Parkison
familiale récessive à début précoce. Les souris inactivées pour le gene de la parkin ont
présenté quelques atteintes comme des déficits moteurs et prémoteurs typiques de la maladie,
comprenant un déficit de la libération de dopamine, des anomalies synaptiques, des
dommages mitochondriaux et un accroissement du stress oxydatif, mais pas de
neurodégénérescence des neurones dopaminergiques (60). Dans le cas de la maladie
d’Alzheimer, les modeles murins existants ne résument pas non plus l’intégralité du
phénotype pathologique. Les modeles murins surexprimant le gene humain mutant de la
protéine APP (Amyloid Precursor Protein) ou les modeles surexprimant à la fois les genes

des protéines APP et de la preseniline ont présenté certaines des caractéristiques de la
maladie comme les plaques d’amyloïdes, mais pas les agrégats fibrillaires de protéines tau
qui sont également caractéristiques de la maladie. Pour obtenir des souris développant ces
agrégats, la surexpression de la protéine tau mutante a été nécessaire. Afin d’obtenir des
souris reproduisant plus fidelement le phénotype de la maladie d’Alzheimer, des souris
surexprimant à la fois les genes de l’APP, de la preseniline et de tau ont été générées.
Cependant, dans tous ces modeles de souris, le déficit neuronal n’a pas été observé de
maniere claire (60).
Comme décrit dans les cas du Parkinson, ou de l’Alzheimer, il peut etre nécessaire de
concevoir des souris dans lesquelles plusieurs genes ont é té inactivées ou surexprimées
simultanément pour obtenir un phénotype se calquant le plus possible de celui des patients,
ce qui peut poser des questions quant à la validité des phénotypes observés sur ces modeles.
De plus les mutations utilisées pour créer les modeles dans le cas de ces maladies ou de la
SLA ne sont souvent similaire que d’une faible proportion des patients atteints par ces
affections. La question de la représentativité de ou des altérations observées peut donc
également etre posée.
2.1.2.2.Autres modeles animaux
D’autres modeles animaux sont employés pour étudier les maladies neurodégénératives. On
peut énumérer par exemple la drosophile, le nématode ou le poisson zebre. Les intérets de ces
modeles sont nombreuses. A priori, ils ont un cycle de génération court et prolifique
envisageant des manipulations génétiques plus facile que chez les mammiferes. De plus ils
possedent un systeme nerveux plus simple. Par exemple, le nématode possede 302 neurones
dont les positions, les identités et les connexions sont similaires d’un animal à l’autre.
D’autre part, les neurones sont aisément observables chez ces animaux. En effet, le nématode
est transparent, également comme le poisson zebre lors de son développement. Ces modeles,
bien que génétiquement plus loins de l’homme, présentent donc de nombreux avantages pour
l’étude de ces pathologies.
La drosophile a été rendue utile, par exemple, pour modéliser la forme de SLA causée par des
mutations dans le gene TARDBP qui code la protéine TDP-43 (TAR DNA- binding protein
43)(61). La surexpression de la forme humaine de cette protéine dans les motoneurones de
drosophile a induit leur apoptose. Des études ont également été conduites chez le poisson
zebre, chez qui la surexpression de la forme mutante de TDP-43 a provoqué des altérations
motrices telles qu’un raccourcissement de la longueur des axones des motoneurones, le
développement de branchements trop nombreux et prématurés ainsi qu’une nage défectueuse
des poissons (62). Le nématode est aussi utilisé pour analyser les formes génétiques des
maladies neurodégénératives. Il a été pris pour exemple pour modéliser des SLA causées par
des mutations du gene SOD1. L’expression de la forme mutante de la protéine humaine a
engendrée, entre autres, des déficits locomoteurs accompagnés d’agrégats de la protéine
SOD1 (63).
Ces modeles sont particulierement adaptés aux études portant sur la fonction des genes et des
protéines. Néanmoins, ces animaux restent tres éloignés génétiquement de l’homme, et des
altérations génétiques humaines qui conduisent à une pathologie ne représente pas toujours
par un phénotype similaire chez ces animaux. (58)
2.1.3.Modeles cellulaires

2.1.3.1Cellules issues des modeles animaux
Les modeles murins des maladies neurologiques dégénérescentes permettent non seulement
d’analyser les phénotypes pathologiques in vivo, mais ils offrent en plus la possibilité
d’étudier les cellules en culture lors de différentes phases de la pathologie. Chez des
individus adultes comme chez des embryons, les cellules peuvent etre prélevées. Les types
cellulaires utilisés sont variables allant des fibroblastes aux cellules neurales. Dans le cas de
la sclérose latérale amyotrophique un défaut de prolifération à été montré lors d'une étude
réalisée sur la prolifération des cellules satellites du muscle squelettique issus de souris
surexprimant la proteine SOD1 mutée (64). Des études sur des cultures de neurones primaires
de souris a permis d’étudier des phénotypes intrinseques aux cellules d’intéret, tels que des
défauts de la croissance des prolongements neuronaux comme dans le cas de la SLA ou de la
mucopolysaccharidose de type IIIB (65;66).
2.1.3.2.Cellules humaines
2.1.3.2.1.Cellules primaires et lignées
Des cellules primaires issues des patients peuvent etre utilisées lorsqu’elles sont aisément
accessibles, comme les fibroblastes ou les cellules sanguines. Meme si ce ne sont pas les
cellules affectées dans les maladies neurologiques dégénératives, elles peuvent etre utilisées
afin d’étudier les défauts moléculaires sous-jacents à ces pathologies. Par exemple, une
analyse sur des fibroblastes de patients atteints de la maladie de Parkinson et porteurs d’une
mutation dans le gene PINK1 (PTEN-induced putative kinase 1) a permis de démontrer que
des mécanismes bioénergétiques mitochondriaux pouvaient e tre modifiés (67). Des
altérations des fonctions mitochondriales ont ensuite été observées dans les cerveaux de
patients ou chez la souris mutante, confirmant les observations faites sur les fibroblastes (68).
A coté des cellules primaires, de nombreuses lignées cellulaires sont utilisées comme
modeles. Les intérets de ces lignées cellulaires sont leur facilité de culture en comparaison
avec les cellules primaires et la possibilité de les altérer génétiquement plus facilement. Ces
lignées comme les cellules HEK293 ou les cellules HeLa qui sont éloignées des cellules
neurales permettent surtout d’observer l’impact d’altérations génétiques sur des processus
cellulaires ubiquitaires comme la synthese des protéines, le transport vésiculaire ou encore
l’intégrité des organites intracellulaires comme les mitochondries ou l’appareil de Golgi (Roy
et al., 2012). Des lignées plus proches des cellules neurales comme les cellules de
neuroblastome SH-SY5Y sont é galement employées pour é tudier les maladies
neurodégénératives. Cette lignée peut etre différenciée en neurones dopaminergiques et est
donc utilisée comme modele de la maladie de Parkinson (69). Néanmoins, le caractere
tumoral de ces cellules peut courber les phénotypes obtenus. D’autre part, ces cellules sont
plutot des modeles « aigus » de pathologies en opposition aux cellules des patients qui «
expriment » chroniquement une mutation. Ainsi, les lignées génétiquement altérées ne vont
pas avoir la possibilité de s’etre adaptées à l’expression d’un gene mutant ou à son extinction.
Cette particularité fait que ces lignées peuvent permettre plus directement d’observer les
conséquences d’une anomalie génétique, mais dans le meme temps, les défauts observés ne
sont pas obligatoirement représentatifs.
2.1.3.2.2Cellules souches embryonnaires

Les cellules souches embryonnaires (ES) humaines offrent des perspectives intéressantes
dans le cadre de l’étude des maladies neurodégénératives, bien que leur utilisation soit
interdite en France, sauf dérogation. En effet, elles peuvent générer l’ensemble des cellules
de l’organisme et donc par ce biais permettre l’obtention des cellules affectées tels que les
neurones. Cependant, l’acquisition de cellules souches embryonnaires humaines présentant
des mutations génétiques responsables de maladies neurodégénératives est compliquée
puisqu’en France seuls les embryons porteurs de mutation provenant de diagnostic
préimplantatoire peuvent etre utilisés. Cela limite donc fortement le nombre de pathologies
pouvant etre modélisées par cette approche. Pour pallier à cette limitation, l’une des solutions
est d'alterer génétiquement ces cellules afin de leur faire exprimer une mutation. Cette
opération a é té réalisée pour la premiere fois en 2006 en produisant des cellules
embryonnaires humaines porteuses de la mutation responsable du syndrome de Lesch-Nyhan
(70). Mais cette technique, meme si elle est possible, est moins efficace sur ce type de
cellules. Quelques lignées de cellules embryonnaires humaines de maladies
neurodégénératives ont tout de meme pu etre concues, comme pour la maladie de Huntington
et les ataxies spino-cérébelleuses de type 2 et 7 (71). Néanmoins, jusqu’à présent, aucun
phénotype associé à ces pathologies n’a été observé dans les cellules de ces lignées.
2.1.3.2.3.Les cellules souches pluripotentes induites
Depuis 2007 et la génération des premieres cellules souches pluripotentes induites humaines
(iPS) à partir de cellules somatiques, de nouvelles perspectives sont apparues pour l’étude des
pathologies neurodégénératives. En effet, ces cellules permettent comme les cellules souches
embryonnaires humaines de générer l’ensemble des cellules de l’organisme. De plus, elles
sont issues de cellules somatiques et ne sont donc pas soumises aux memes reglementations,
ce qui rend leur utilisation acceptée en France. Enfin, le fait de pouvoir concevoir des cellules
pluripotentes directement avec des cellules somatiques donne la possibilité d'extraire des
cellules de chaque patient atteint par une maladie neurologique dégénérescente, de les
reprogrammer, puis de les différencier dans les cellules d’intéret. (58)
2.2 Modeles Alzheimer
La maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie complexe spécifiquement humaine
ou coexistent deux types de lésions distinctes constituées par les plaques amyloïdes et la
dégéné- rescence neurofibrillaire. Il n’existe pas de modele animal développant avec l’âge, de
maniere « spontanée », les signes et les caractéristiques de la MA. Quelques modeles
lésionnels ou induits par des substances chimiques chez les rongeurs modifient la biologie
des neurotransmetteurs impliqués mais sont tres é loignés de la réalité de la MA. Plus
récemment, l’apparition, dans les années 1995, de souris transgéniques modélisées à partir de
mécanismes physiopathologiques a contribué non seulement à valider certaines hypotheses
mais aussi a servi à évaluer de nou- velles stratégies thérapeutiques. Si aucun de ces modeles
ne reproduit aujourd’hui toutes les facettes de la maladie, l’étude chez l’animal reste une
étape essentielle dans l’évaluation et le développement de nouveaux agents
pharmacologiques. En face du choix difficile du modele, l’évaluation pharmacologique doit
pouvoir allier explorations comportementales, évaluation des lésions neuropathologiques et
mesure des perturbations biochimiques ou métaboliques. L’ensemble de ces explorations a
grandement é té facilité et enrichi par l’introduction de nouvelles technologies comme
l’imagerie ou la mesure de biomarqueurs.

2.2.1 Modeles souris

La grande majorité des modeles murins de la MA sont référencés dans la base de données
Alzforum, qui est régulierement mise à jour. Non exhaustif mais beaucoup plus complet que
la plupart des revues sur le sujet, il permet d'avoir les caractéristiques principales de chaque
modele ainsi que les références des articles originaux. Il faut cependant garder à l'esprit que
pour chaque modele, une grande variabilité dans l'âge d'apparition de certaines
caractéristiques (comme les plaques ou les défauts de mémoire) est à considérer selon les
laboratoires et donc selon ce qui est référencé dans les revues ou sur Alzforum. Les modeles
animaux sont essentiels pour comprendre la physiopathologie de la MA et évaluer le
traitement. Comme les animaux ne développent pas la MA, différentes stratégies ont été
utilisées pour reproduire artificiellement les endophénotypes de la MA. Nous présentons ici
un apercu des modeles mammiferes de la maladie d'Alzheimer.
Idéalement, un modele animal devrait présenter trois niveaux de validation : (1) une validité
apparente indiquant une similitude entre les phénotypes humain et du modele; (2) une
validité de construction indiquant que l'étiologie de la pathologie du modele est la meme que
dans la maladie humaine; (3) une validité prédictive, indiquant que la réponse au traitement
médicamenteux et aux manipulations est similaire à celle observée cliniquement. Un modele
animal idéal de MA devrait donc comporter toutes les caractéristiques du phénotype
pathologique humain, présenter des étiologies similaires et répondre aux médicaments
efficaces pour la MA.
2.2.1.1 Modeles APP
Les modeles APP sont principalement basés sur la surexpression du gene APP humain muté
sous le controle de promoteurs puissants. 39 sont maintenant référencés et globalement, la
PPA humaine est surexprimée entre 5 et 7 fois par rapport à la PPA endogene. Il existe trois
formes d'APP exprimées chez l'homme : la forme 695 qui n'a pas de domaine d'inhibiteur de
protéase de Kunitz (KPI) et les formes 751 et 770 qui l'expriment. La forme 695 est
prédominante chez l'homme et les niveaux des formes 751 et 770 sont augmentés chez les
patients Alzheimer. Il a été rapporté que le domaine KPI est en corrélation avec une
augmentation de Aβ. Les mutations utilisées sont variées, mais elles favorisent généralement
le métabolisme de l'APP dans Aβ Une grande accumulation de Aβ, de plaques et de défauts
cognitifs se retrouve donc dans ces modeles, sans formation d'enchevetrement et sans perte
neuronale.
Figure 11 : Caractéristiques des principaux promoteurs utilisés dans les modeles de la MA
Le modele PDAPP
Il fait partie des premiers modeles du genre à avoir été développés. Son développement a été
entrepris à l’époque par le manque de modeles présentant une vaste neuropathologie, donc
beaucoup de plaques amyloïdes. Cette souris comprend une APP humaine (695, 751 et 770)

mutée en position 717 avec une phénylalanine à la place d’une valine (mutation Indiana :
V717F) et sous le controle du promoteur PDGFβ. Cette mutation fut découverte 4 ans plus
tot chez des patients atteints d’une FAD. Cette souris présente des déficits mnésiques dans le
labyrinthe radial à 3 mois et un défaut dans le test de reconnaissance d’objet qui commence
aux alentours de 6-9 mois, â ge d’apparition des premieres plaques amyloïdes dans
l’hippocampe et le cortex. Des déficits électrophysiologiques ont été soulevés des 4-5 mois
d’âge, avant l’apparition des plaques amyloïdes.
Le modele Tg2576
Cette souris qui surexprime une APP humaine (695) porteuse de la double mutation Swedish
(K670N/M671L) sous le controle du promoteur de la protéine PrP du hamster, a été décrite
apres la précédente. Des défauts comportementaux tels que la mémoire spatiale et mémoire
de travail, ont été mis en évidence aux alentours de 6 mois d’âge avec l’apparition de plaques
entre 9 et 11 mois. Une diminution de la LTP a également été mesurée à 5 mois dans le gyrus
dentelé de l’hippocampe, ainsi qu'une diminution de la densité des épines dendritiques. Ce
modele est particulierement utilisé.
Le modele APP23
Cette souris surexprime une APP humaine (751) porteuse comme pour le modele antérieur de
la double mutation Swedish (K670N/M671L) sous controle du promoteur de souris Thy-
1135. Les plaques amyloïdes apparaissent à 6 mois dans le cortex et l’hippocampe avec
comme pour les précédents modeles un accroissement de cette charge amyloïde dans le
temps. Une hyperphosphorylation de Tau a aussi été montrée (AT8) tout comme une réaction
inflammatoire par les cellules gliales autour des plaques. Des défauts cognitifs ont é té
démontrés aux alentours de 10 mois. Des changements sur les quantités d'Aβ et de Tau ont
également été mis en évidence dans le LCR.
Le modele J20
Ce modele comprend une APP humaine (695, 751 et 770) contenant les deux mutations
précédemment décrites : Swedish (K670N/M671L) et Indiana (V717F) sous controle du
promoteur PDGFβ. La mutation Swedish est disposé sur le site de clivage par Bace1 alors
que la mutation Indiana est, elle, au niveau du site de clivage de la ɣ-sécrétase. Des plaques
surgissent autour de 5-7 mois et des défauts cognitifs autours de 4-7 mois. Cependant, une
souris non mutée a été décrite, elle présente une augmentation de l’Aβ avec l’âge, mais sans
formation de plaques amyloïdes. De facon intéressante, cette souris présente des défauts
synaptiques, apportant la preuve que les plaques amyloïdes ne sont pas nécessaires pour
entrainer une synaptotoxicité.
Le modele TgCRND8
Cette souris a les memes mutations que pour la souris J20 mais uniquement sur une APP de
type 695 et sous controle du promoteur PrP. Des plaques, de la gliose et des défauts
comportementaux surviennent à 3 mois. Des plaques tres denses apparaissent des 5 mois
d’âge.
Les modeles APP NL-F et NL-G-F
Il s’agit des derniers modeles APP médiatisés. La différence avec les précédents modeles
décrits est qu’il n’y a pas de surexpression d’APP puisque la technologie knock-in a été
utilisée (une méthode de génie génétique qui implique la substitution un pour un des
informations de séquence d'ADN dans un locus génétique ou l'insertion d'informations de
séquence non trouvées dans le locus). Plus simplement, l’APP murine a été remplacée par
une APP humanisée au niveau de sa région codant l’Aβ et contenant les mutations Swedish +
Beyreuther/Iberian pour le premier modele (APP NL-F) et Swedish + Beyreuther/Iberian +
Arctic pour le deuxieme (APP NL-G-F). La premiere souris développe des plaques à 6 mois
avec une astrogliose et microgliose autour des plaques ainsi qu’une décroissance de la

synaptophysine et de PSD-95. Le deuxieme modele est plus agressif et développe des plaques
des 2 mois. Néanmoins, aucun tangle ou mort neuronale n’a été détecté.
Figure 12 : Age d’apparition des caractéristiques phénotypiques des modeles APP
précédemment cités
2.2.1.2 Modeles PS1
Une quinzaine de modeles PS1 sont actuellement répertoriés. Il est intéressant de remarquer
qu’ils sont moins nombreux et moins utilisés que les modeles APP quand on sait que les
mutations de la PS1 représentent 70% des FAD.
2.2.1.2.1 Les modeles PS1(M146L) et PS1(M146V)
Ces deux souris surexpriment une PS1 humaine porteuse de la mutation M146L ou M146V
sous controle du promoteur PDGFβ. Ces modeles ont été développés dans l’objectif de
vérifier si des mutations comme celles retrouvées dans les FADs entraînent une augmentation
d’Aβ. Une croissance spécifique d’Aβ42 a été mesurée. Aucune plaque amyloïde, ni de
défaut mnésique n’ont é té mis en é vidence. Des modifications é lectrophysiologiques et
d’activité mitochondriale ont cependant été retrouvées. Ces modeles vont dans le sens d’un
gain de fonction de la PS1 dans la MA.
2.2.1.2.2 Les modeles PS1 KO et KI
La premiere souris PS1 KO a permis de comprendre le role vital de la PS1 puisque les souris

PS1-/- meurent rapidement apres la naissance. Il a notamment été rapporté que la PS1 est
obligatoire dans la formation du squelette, de la neurogénese et de la survie neuronale. Une
nouvelle souris PS1 KO mais cette fois conditionnelle afin de pouvoir contrer cette mortalité
rapide et étudier les conséquences sur le métabolisme de l’APP. Une réduction de l’Aβ40 et
42, ainsi qu’une augmentation des fragments C-terminaux de l’APP ont été mesurés, preuve
que la PS1 est requise dans le métabolisme normal de l’APP. Il a été récemment généré deux
souris KI qui ont, contre toute attente, mimé un phénotype équivalent aux souris PS1-/-,
suggérant alors la possibilité d’un mécanisme de type perte de fonction. Malgré le fait que
certains modeles PS1 présentent des défauts électrophysiologiques et comportementaux, ils
sont moins utilisé que les autres pour deux raisons liées aux différences entre les formes
humaine et murine de l’APP et de l’Aβ. En effet, l’APP murine differe de l’APP humaine par
17 acides aminés dont 3 à l’intérieur de la région Aβ. Ces différences font que l’Aβ murin
s’agrege moins que l’Aβ humain. De plus, la β-sécrétase murine a une préférence de clivage
au site β’ et non β, entrainant la production de fragments Aβ11-x au lieu des fragments Aβ1-x
(qui apres clivage par la PS1 et le complexe ɣ-sécrétase donne l’Aβ1-42 par exemple, i.e.
l’Aβ42 comme écrit dans ce manuscrit).
2.2.1.3 Modeles APP+PS1
Les modeles APP+PS1 sont utilisés fréquemment puisque, l’apport des deux transgenes
humains et mutés permet une augmentation plus importante de l’Aβ42 et de la formation des
plaques amyloïdes. Une vingtaine de modeles est actuellement répertoriés, dont certains plus
utilisés que d'autres.
Le modele APPswe/PS1dE9 (ou « APP/PS1∆E9 »)
Il s’agit du modele le plus populaire disponible. Les souris expriment la mutation Swedish
pour l’APP 695 et la mutation dE9 pour la PS1 ce qui résulte en la formation de plaques des
le 6eme mois. Parallelement, l’âge d’apparition des défauts cognitifs est plus tardif (et differe
en fonction des publications) avec des déficits évalués dans le test de la piscine de Morris aux
alentours de 14 et 18 mois. Comme pour les modeles précédents, on ne détecte aucun tangle
ou mort neuronale dans ces souris.
Le modele 5xFAD
Egalement tres utilisée, cette souris exprime cinq mutations liées aux FAD: APP
K670N/M671L (Swedish), APP I716V (Florida), APP London V717I (London), PS1 M146L
et PS1 L286V , sous controle du promoteur Thy-1. Ces souris développent des plaques tres
précocement aux alentours de 2 mois d’âge et des déficits cognitifs autours de 4 et 6 mois. La
gliose commence également à 2 mois avec aussi l’apparition des plaques amyloïdes. Des
déficits électrophysiologiques ont été démontrés à 6 mois.
Le modele APP751SL/PS1 KI (ou « APP/PS1 Ki »)
Ce modele a é té développé il y a plus de 10 ans avec le croisement de deux lignées
transgéniques afin d’apporter une APP humaine porteuse des mutations London et Swedish et
une PS1 humaine avec les deux mutations suivantes : M233T et L235P. Ici encore, il s’agit
d’un modele assez sévere qui développe des plaques amyloïdes entre 2 et 3 mois , des
troubles cognitifs vers 6 mois et un déficit neuronal vers 1 an.

2.2.1.4 Modeles TAU et APP+PS1+TAU
Il existe également différents modeles Tau utilisés à la fois dans l’étude des tauopathies mais
également pour la maladie d'Alzeihmer. Les plus connus étant les modeles JNPL3155 et
TauV337M156 mais il existe également un modele THY-Tau22. Aucune mutation génétique
du gene MAPT n’a été détectée chez des patients atteints de FAD. Les mutations utilisées
pour les modeles Tau sont donc généralement des mutations localisées au niveau des sites de
liaison aux microtubules et décrites dans certaines démences fronto- temporales. Le modele
3xTg-AD expriment le gene APP humain porteur de la mutation Swedish ainsi que le gene
PS1 humain porteur de la mutation M146V et le gene MAPT humain porteur de la mutation
P301L. Des plaques amyloïdes se forment aux alentours de 6 mois et des tangles vers 12
mois. La colonie présente à MIRCen semble capter ces marqueurs plus tardivement. Des
troubles cognitifs, là encore non retrouvés dans la colonie de MIRCen, ont été retrouvés chez
ces souris.
2.2.1.5 Modeles Aβ
Certains modeles permettent de passer outre le métabolisme de l’APP en ne se spécialisant
directement que sur la production d’Aβ42, soit par transgénese comme pour les modeles vus
précedement, soit directement par injection d’Aβ42 dans la zone cible.
Le modele BRI-Aβ42
Il s'agit du développement d’une souris dans laquelle le transgene introduit permet
l’expression directe du peptide Aβ159. Malgré une forte expression d’Aβ42 dans les
neurones et une mort neuronale par apoptose, tres peu d’Aβ sécrété a été mesuré. C'est
pourquoi une autres souris transgénique a alors été développé exprimant une protéine de
fusion entre la protéine BRI (qui est une protéine impliquée dans certaines démences
familiales) et le peptide Aβ42 (ou Aβ40), sous promoteur PrP160. Les souris développent des
plaques amyloïdes des 3 mois. Cette étude a également permis de relever, in vivo, le role
critique de l’Aβ42 dans la formation des dépots amyloïdes, que ce soit au niveau du
parenchyme ou des vaisseaux. En effet, la meme stratégie a été utilisée avec la protéine de
fusion BRI-Aβ40 : les souris n’ont développé aucune pathologie amyloïde.
Le modele par injection d’Aβ de synthese
Il est possible d’injecter de l’Aβ de synthese de facon directe dans la zone cible par chirurgie
stéréotaxique. De nombreuses formes d’Aβ comme l’Aβ40, l’Aβ42, l’Aβ43 ou encore l’Aβ
25-35 ont déjà é té injectés soit par perfusion via une pompe, soit par injection
intracérébroventriculaire ou intrahippocampique. L’intéret de l’utilisation de ce type de
stratégie est sa rapidité : les oligomeres diffusant des la premiere heure suivant
l’injection/perfusion. Cependant, un des principaux défauts est sa faible durée d’action,
estimée à environ 7 jours.
2.2.2 Modeles rats
Bien moins nombreux que les modeles souris, les modeles rats de la maladie d'Alzheimer
s’utilisent de plus en plus, apportant effectivement des avantages certains sur la souris. Le rat

est tout d’abord sur les plans physiologique, génétique et morphologique plus proche de
l’Homme que la souris. Ainsi, le comportement des rats est plus sophistiqué et donc plus
pertinent à étudier. Il est également plus volumineux, ce qui le rend plus intéressant dans
l’utilisation de techniques translationnelles comme l’IRM ou la TEP. L’acces aux fluides
biologiques comme le sang et le LCR est également plus facile.
Les modeles UKUR28, 19 et 25
Il s’agit de différentes lignées développées. Ces rats Wistar expriment soit une APP humaine
mutée avec les mutations Swedish et Indiana (UKUR28), soit une PS1 humaine mutée avec
la mutation Finn (UKUR19), soit les deux transgenes (UKUR25). L’expression des
transgenes est principalement localisée dans l’hippocampe et le néocortex. Dans les rats
UKUR28 et UKUR25, de l’Aβ intra-neuronale est retrouvée mais cependant sans aucune
formation de plaque amyloïde, et ce jusqu’à au moins 24 mois.
Le modele TgAPPswe
Il s’agit ici de rats Fischer exprimant une APP humaine (751) porteuse de la mutation
Swedish et sous promoteur PDGF. Cette étude est intéressante dans le sens ou ces rats ne
présentent pas de dépots amyloïdes, mais en particulier parce que dans certaines tâches
comportementales, ils sont meilleurs que les rats controles, que ce soit à 6 ou 12 mois d’âge.
Cela s’explique par une faible augmentation de l’ARNm codant l’APP et donc une faible
production d’Aβ par rapport aux autres modeles transgéniques.
Le modele Tg6590
Ce modele de rat Sprague-Dawley surexprime là encore une APP humaine (695) avec la
mutation Swedish sous le promoteur de l’ubiquitine C. Des dépots amyloïdes vasculaires sont
détectables à 15 mois, suivi d’un nombre de plaques tres limité et d’une
hyperphosphorylation de Tau 169. Il a été mis en évidence des déficits comportementaux des
9 mois dans la piscine de Morris et l’open-field, bien avant l’apparition des dépots amyloïdes.
Le modele Tg478/Tg1116/Tg11587
Il s'agit d'un modele issu d’un triple croisement pour obtenir des plaques des 7 mois d’âge.
Des défauts comportementaux associés à des déficits électrophysiologiques ont également été
observés.
Le modele McGill-R-Thy1-APP
Il s’agit du modele rat le plus utilisé de ces dernieres années. C’est un rat Wistar avec une
APP humaine Swedish sous promoteur Thy-1173. Il présente des plaques amyloïdes des 6
mois ainsi que l’ensemble des caractéristiques classiques qui s’aggravent avec l’âge comme
les défauts mnésiques ou la gliose périplaque.

2.2.3 Autres modeles d’étude
Les modeles souris et rats sont les plus utilisés en laboratoire. Il existe pourtant d’autres
modeles, vivo comme vitro, qui peuvent etre utilisés dans le cadre de la maladie d'Alzheimer.
Le primate non-humain est l’espece la plus proche de l’Homme sur le plan phylogénétique et
est particulierement intéressant dans le sens ou leur cerveau est, comme celui de l’Homme,
permissif à la formation des plaques et tangles, ce qui n’est malheureusement pas le cas du
cerveau d’une souris ou d’un rat. Le microcebe est d’ailleurs un modele intéressant puisqu’il
s’agit d’un primate avec une durée de vie relativement courte (8-12 ans) dont la petite taille
facilite l’hébergement. Certains microcebes âgés développent meme des dépots amyloïdes de
facon naturelle. Un modele primate a également été développé récemment par injection
d’oligomeres d’Aβ dans les ventricules latéraux entrainant un déficit synaptique, une
hyperphosphorylation de Tau ainsi qu’une activation astrocytaire et microgliale.
L’inconvénient de ces modeles, en dehors du coté é thique, concerne principalement les
infrastructures et commodités qu’ils requierent et qui ne sont que peu ou pas disponible dans
la majorité des laboratoires de recherche. Le rongeur Octodon degus semble également tres
intéressant à étudier puisqu’il développe naturellement un «Alzheimer like» avec l’âge. En
effet, cet animal présente une augmentation d’Aβ et une hyperphosphorylation de Tau
naturelles qui augmentent avec l’âge. De plus, une diminution des marqueurs synaptiques tels
que PSD-95, GluR2 ou NR2b, associée à un abaissement des capacités cognitives, a
également été démontrée. D’autres modeles plus simples, mais mieux connus génétiquement,
sont é galement utilisés. On peut citer le nématode Caenorhabditis elegans ou encore la
drosophile. Souvent moins considérés dans les études de ces dernieres années sur la maladie
d'Alzheimer par rapport aux modeles vivo, les modeles cellulaires sont également tres utiles
et prennent de plus en plus d’importance. Il s’agit de cultures primaires venant soit de
modeles animaux, soit de biopsies humaines. Ils sont utilisés fréquemment pour tester
rapidement l’efficacité d’une drogue ou d’un composé. Il est certain que depuis 2006,
l’engouement pour la reprogrammation cellulaire a explosé. Le domaine de l’Alzheimer n’est
pas en reste avec de nombreux répertoires de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs)
provenant de patients atteints. De plus, un systeme de culture cellulaire en 3 dimensions à
partir d’iPSCs provenant de patients Alzheimer a récemment été développé et présente la
particularité de permettre la formation de plaques et tangles.
Cette description des modeles animaux utilisés permet, entre autre chose, de soulever deux
questions. La premiere consiste à se demander comment et pourquoi certains modeles vont
développer des perturbations cognitives avant l’apparition des plaques (ex : PDAPP, Tg2576,
TgCRND8, Tg6590, etc.), et d’autres apres (APP/PS1∆E9, 5xFAD, APP/PS1 Ki, etc.). Il
semble assez évident que, les modeles qui développent des plaques de facon tres précoce sont
des animaux porteurs de plusieurs mutations. Malheureusement ces modeles font partie des
plus utilisés et ont donc, laisse croire au role central des plaques amyloïdes. La deuxieme
question est le role de l’APP et les conséquences de sa surexpression. Il est par exemple
intéressant de voir que le modele rat TgAPPswe, qui d’apres les auteurs ne surexprime que
tres peu d’APP par rapport à un modele classique et qui ne présente pas de plaque, est
meilleur que le rat controle dans certaines tâches comportementales. Il y a donc, dans les
modeles transgéniques usuels une compétition qui s'installe entre une surexpression d’APP et
des fonctions physiologiques importantes, et une accumulation d’Aβ toxique, ce qui pourrait
expliquer l’apparition de défauts mnésiques « tardifs » dans ces modeles.
2.2.4Le transfert de genes

Le transfert de genes consiste à injecter une copie d’un gene choisi dans des cellules vivantes
afin d’induire la synthese du produit de ce gene. Le gene en question peut etre directement
micro-injecté dans la cellule (technique habituelle de réalisation des lignées transgéniques),
mais il est généralement inséré dans un vecteur qui va permettre son entrée dans les cellules
ciblées. On peut considérer deux grandes familles de vecteurs que sont les vecteurs non
viraux et les vecteurs viraux. Concernant les vecteurs non viraux, ils représentent
approximativement 1⁄4 des utilisations du transfert de genes dans les essais cliniques actuels.
Les liposomes, certains polymeres ou encore certains peptides sont utilisés comme vecteur
mais des problemes de biodisponibilité, d’efficacité de transfection ou encore de durée
d’expression des transgenes sont récurrents. Les vecteurs viraux sont les plus usuels et l’on
peut distinguer les vecteurs réplicatifs, qui vont se répliquer de maniere autonome, et les
vecteurs non réplicatifs qui vont se répliquer dans les cellules exprimant les genes essentiels à
la réplication et qui ont été délétés dans la construction du vecteur.
Les vecteurs AA Vs
Les virus AA Vs sont des petits virus (25 nm) non-enveloppés qui appartiennent à la famille
des Parvoviridae. Leur manque de pathogénécité et le nombre important de sérotype
disponible font partie des criteres qui ont permis l’accroissement de leur utilisation ces
dernieres années en génie génétique. Il s’agit d’un vecteur tres intéressant pour le systeme
nerveux central (SNC) puisqu’une simple injection est suffisante pour une expression sur le
long terme et qu’il est aussi bien capable d’infecter des cellules quiescentes que des cellules
en division. La particularité de ces virus est qu’ils ont besoin d’un autre virus (ex : les
adénovirus ou les herpes virus) pour se répliquer. Ces virus ont été rendus non réplicatifs et
donc plus sécurisants. Il existe différents sérotypes d’AAV qui different par leurs capsides et
qui influencent ainsi leur tropisme cellulaire. De plus, l’utilisation de promoteurs permet
également d’ajouter une spécificité dans le choix du type cellulaire ciblé.
Injection stéréotaxique des AA Vs
Dans le cadre des maladies du SNC, différentes stratégies permettent d’injecter des AA Vs.
Une injection intraveineuse (IV) fonctionne par exemple tres bien avec le sérotype 9 mais
uniquement en période néonatale, quand la barriere hémato-encéphalique (BHE) n’est pas
encore formée. Dans des souris adultes, le passage de la BHE peut etre réalisé à l’aide
d’ultrasons. Les injections intrathécales avec les sérotypes 9 et 10 sont quant à elles assez
intéressantes pour faire exprimer des protéines sécrétées. La plupart des injections de
vecteurs viraux se fait pourtant par chirurgie stéréotaxique dans une région cible. Différents
sérotypes fonctionnent assez bien dans le SNC comme les AA Vs de type 2, 5, 9 ou encore 10.
2.2.5Exemples d’utilisation dans le cadre de la maladie d'Alzheimer
Concernant le coté modélisation, l’intéret majeur du transfert de gene est sa flexibilité. On
peut en effet modifier à sa guise les vecteurs et transgenes, les injecter dans des régions
multiples et choisies et également dans une multitude d’especes, là ou la transgénese mettrait
des années pour e tre fonctionnelle. Sur le plan thérapeutique, l’injection de «vecteurs
médicaments » a déjà été démontrée et reste pertinente. Pour autant, le transfert de gene sous
une autre forme moins invasive qui ne nécessiterait pas d’anesthésie et de chirurgie lourde
reste un défi majeur.
2.3Modeles utilisés pour la maladie de Parkinson

2.3.1Modeles animaux

L'avancée scientifique concernants les nouveaux modeles animaux a été fleurissante au cours
des dernieres décennies. De facon générale, ils peuvent etre divisés en deux groupes : les plus
anciens, utilisant des neurotoxines environnementales ou synthétiques, mieux caractérisés et
basés sur l’utilisation de neurotoxines capables d’induire une dégénérescence sélective des
neurones dopaminergiques de la SNpc et les modeles transgéniques qui sont apparus suite à
la découverte des formes familiales de la maladie de Parkinson.
2.3.1.1Modeles transgéniques
Les modeles transgéniques tendent à reproduire les mécanismes neurodégénératifs observés
dans les formes génétiques de la maladie. Les principaux modeles employés reposent sur la
manitention des genes de l’α-synucléine et de la parkine.
La surexpression de l’ α -synucléine humaine mutée induit chez la souris l’apparition
d’inclusions intracytoplasmiques contenant de l’ α -synucléine et de l’ubiquitine et pouvant
simuler des corps de Lewy dans le cortex, l’hippocampe et la SN (73). Ces inclusions ne
sont pas accompagnées d’un déficit neuronale dopaminergique, toutefois des déficits moteurs
ont pu etre déterminés chez ces souris (74).
Tout comme les souris transgéniques pour l’α-synucléine, les souris KO pour la parkine, ne
montrent pas de déficit dopaminergiques significatives (75) mais certaines souris émettent de
subtiles anomalies dans la neurotransmission dopaminergique ou noradrénergiques (76).
Néanmoins, la surexpression de la parkine humaine mutée chez la souris induit une
dégénérescence progressive des neurones dopaminergiques, soulignant le fait que certaines
mutations de la parkine pourraient agir de maniere dominante négative (77).
La plupart des modeles génétiques présentent un inconvénient majeur puisque la perte
neuronale dopaminergique est tres faible, ils sont donc utilisés pour analyser les phénomenes
intervenant durant la phase pré-symptomatique de la maladie mais ne peuvent etre utilisés
pour tester des stratégies thérapeutiques, spécifiquement neuroprotectrice.
2.3.1.2.Modeles neurotoxiques
Au sein des modeles neurotoxiques, on peut singulariser des toxines à effet réversible
(réserpine) et irréversible (MPTP, 6-OHDA, le paraquat, roténone). Les é tudes les plus
récentes utilisent les toxines irréversibles, et notamment la 6-hydroxydopamine (6-OHDA) et
le 1-méthyl-1,2,3,6-tétrahydropyridine (MPTP) pour repliquer la physiopathologie et la
symptomatologie induite par la maladie de Parkinson.
Afin de modéliser le maladie de Parkinson, le premier modele utilisé fut le modele
d’intoxication à la 6-hydroxydopamine (6-OHDA). Ce composé ne passe pas la barriere
hémato-encéphalique et doit donc etre injecté donc directement dans le cerveau. C'est en
1968, qu'on pourra entrainer un dégénérescence du systeme dopaminergique nigrostrié dans
la SNpc de rats par injection de 6-OHDA . Aujourd’hui, ce modele est utilisé chez plusieurs
hotes tels que : le rat, la souris et le primate non-humain.
Par sa grande ressemblance structurale avec les catécholamines, la 6-OHDA représente un
substrat pour les transporteurs des catécholamines : dopamine, noradrénaline. Une fois dans
la cellule, la 6-OHDA s’accumule dans le cytosol et s’auto-oxyde rapidement, induisant une
augmentation du stress oxydant du à un accroissement de la production du radical hydroxyle
(78).

Dernierement, le développement de nouveaux modeles animaux a été revu grâce à des
pesticides, herbicides et fongicides comme la roténone, le paraquat ou le maneb. Par de
différents mécanismes d’actions, ces toxines simulent la lésion histologique principale de la
maladie de Parkinson mais aussi l’inhibition du complexe I mitochondrial et le stress
oxydant : deux phénomenes aujourd'hui bien décrits dans la maladie de Parkinson humaine.
(Figure 1).
Parmi toutes ces toxines, seul le MPTP est retenu comme étant le modele le plus pertinent
s'associant à une forme de parkinsonisme humaine .
Figure 13 : Mécanismes d'action des neurotoxines utilisés dans l'élaboration des modeles
animaux de la maladie de Parkinson (79).
Abréviations: AA: Acide aminé; ATP: Adénosine triphosphate; DAT: transporteur de la
dopamine; O2·-: anion superoxyde; OH·: radical hydroxyle; ONOO· -; nitroperoxyde MAO:
monoamine oxydase; MPP+: 1-methyl-4-phenylpyridinium; MPTP: 1-methyl-4-phenyl-
1,2,3,6-tetrahydropyridine; UPS: Systeme ubiquitine protéasome.
2.3.1.3Le modele MPTP
En 1982, un groupe de jeunes toxicomanes présente tous des symptomes de la maladie de
Parkinson, c'est donc la découverte du MPTP. Mais c'est seulement quelques années plus
tard, lors du résultat de l'enquete qu'on conclura que le syndrome a été causé par l'auto-
administration d'une héroïne de synthese contaminée, lors de sa fabrication, par un sous-
produit du MPTP.
Le MPTP est extremement lipophile et traverse facilement la barriere hémato-encéphalique.

Néanmoins, il n’est pas toxique en lui-meme. Dans le cerveau, dans les cellules gliales, il est
d’abord converti en 1-méthyl-4-phényl-2,3-dihydropyridinium (MPDP) par la monoamine
oxydase B (MAO-B). Il sera ensuite transformé en son métabolite actif, l’ion 1-méthyl-4-
phénylpyridinium (MPP +) par oxydation spontanée et sera enfin libéré dans l’espace
extracellulaire (80).
Le transporteur de la dopamine (DAT) a une tres forte affinité avec le MPP+, qui ne peut
entrer librement dans les neurones seul. Il va donc etre transporté vers les mitochondries ou il
va inhiber le complexe I de la chaine respiratoire mitochondriale induisant une déplétion en
ATP cellulaire, un accroissement de la production de radicaux libres et à terme à l'épuisement
neuronale.
Chez la souris, l’intoxication par le MPTP génere une destruction des neurones
dopaminergique de la SN associée à une décroissance du taux de dopamine dans le striatum.
D’autres systemes neuronaux peuvent etre atteints bien que plus légerement en accord avec
les observations pratiquées chez le patient parkinsonien. Le degré et l’évolution de la
dénervation dopaminergique mais également la voie de mort cellulaire enclenchée par la
cellule (nécrotique ou apoptotique) seront déterminés par les doses et les fréquences
d’injections du MPTP (81). Par conséquent, l’expérimentateur peut engendrer des stades
différents de la maladie, selon le protocole expérimental utilisé.
Aucun modele expérimental ne peut représenter à lui seul toutes les caractéristiques de la
maladie de Parkinson, c'est-à-dire :
(1)la perte des neurones dopaminergiques,
(2)les symptomes de déficience motrice,
(3)et enfin la formation de corps de Lewy.
Le syndrome parkinsonien généré par le MPTP differe de la pathologie idiopathique de par
son caractere aigu, et par l’absence de développement de corps de Lewy qui reproduit une
progression lentement évolutive (86). Cependant, à ce jour, le MPTP constitue le meilleur
modele expérimental de la maladie de Parkinson et le plus utilisé dans ce domaine de
recherche.
2.3.2.Modele ex-vivo
Il s'agit d'un modele de culture cellulaire organotypique permettant l’étude de maladies
neurologiques dégénératives et spécifiquement la maladie de Parkinson. Cette culture
organotypique enveloppe, sur une tranche cérébrale de rats, le striatum, le cortex, la zone
sous-ventriculaire du ventricule latéral, le corps calleux et la substance noire. Cette méthode
permet de retenir l’architecture des structures cérébrales mais également les connexions entre
les cellules (neurone-neurone, neurone-glie).
Cette méthode de culture permet aussi de préserver les projections GABAergiques allant du
striatum à la substance noire, les projections dopaminergiques allant de la substance noire au
striatum, et la voie glutamatergique allant du cortex au striatum. Ce modele offre la
possibilité des études électrophysiologiques et des analyses par immunofluorescence. Au sein
de celui-ci, une dégénérescence des neurones dopaminergiques peut etre générée par une
coupure mécanique des fibres dopaminergiques provenant de la substance noire au striatum
ou par l’effet neurotoxique de la 6-OHDA ou du MPP+ (87). C'est pourquoi, ce modele
cellulaire organotypique permet l’étude de composés potentiellement thérapeutiques dans un
systeme davantage intégratif.

2.3.3Modeles cellulaires
De nombreuses avancées dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques sont
dus à des modeles cellulaires, mimant certaines des caractéristiques des neurones qui
dégénerent dans la maladie de Parkinson.
Les modifications des processus biochimiques liées à la maladie de Parkinson sont
générallement soit induites par des manipulation génétique pertinentes ou simulées par
l'utilisation de toxines liées à cette pathologie tel que le MPP+ ou la roténone (88).
Ces modeles in vitro comprennent les lignées cellulaires, les cellules primaires et les cellules
souches.
2.3.3.1Les cellules souches
Les cellules souches représentent un outil précieux pour la découverte de médicaments mais
également en terme de nouvelle approche thérapeutique. Les cellules souches pluripotentes
induites humaines (iPS) offrent la possibilité d'acquérir des modeles in vitro de neurones
dopaminergiques et sont tres encourageants (89).
Néanmoins, leurs protocoles de différenciation sont couteux et de longue durée (4 à 8
semaines) et se concluent en une population souvent hétérogene. Le développement des
protocoles pour produire des phénotypes d‘iPS standardisés indique une avancée remarquable
vers l'acquisition de lignées de cellules souches patients-spécifiques pour l'analyse de divers
mécanismes de la maladie (90).
2.3.3.2Les cellules primaires
Afin d'étudier les mécanismes de la maladie, il existe une autre approche pour le
développement de lignées cellulaires pour modéliser la maladie de Parkinson : les dérivés des
fibroblastes humains primaires. Ces cellules sont utiles pour analyser la pathogenese de la
maladie de Parkinson, spécifiquement lors de l'exploration du role de genes spécifique afin de
mesurer la sensibilité des neurones lors de différentes conditions de stress. Malheureusement
cette approche reste limitée du fait que les fibroblastes deviennent sénescents à long terme et
peuvent se transformer ou subir une sélection clonale (91).
2.3.3.3.Les lignées cellulaires tumorales
Utilisées comme modeles, il existe de nombreuses lignées cellulaires. Leurs intérets sont leur
facilité de culture en comparaison avec les cellules primaires et la possibilité de les altérer
génétiquement plus facilement. La lignée cellulaire PC12 est aisément modifiable et assez
homogene mais n'est pas d’origine humaine, ce qui rend difficile les extrapolations inter-
espece dans les résultats des traitements de substances toxiques (92). Des lignées plus
proches des cellules neuronales telles que les cellules de neuroblastome SH-SY5Y sont aussi
appliquées pour examiner les maladies neurodégénératives. Cette lignée peut etre différenciée
en neurones dopaminergiques et est donc utilisée comme modele de la maladie de Parkinson
(93). Néanmoins, leur différenciation en neurones post-mitotiques est tres épineux (94) et le
caractere tumoral de ces cellules peut influencer les phénotypes obtenus.

2.3.3.4.Les lignées cellulaires non tumorales
En effet, des lignées de cellules non tumorales ont été induites à partir de tissu foetal sain
immortalisé et pouvant se transformer en une population homogene de neurones
dopaminergiques. Les cellules ReNcell (95), dérivées du mésencéphale ventral fœtal humain
et immortalisées par v-myc, les cellules MESC2.10 sont des exemples mentionnables (96),
ainsi que leur sous-clone LUHMES (97), qui peuvent e tre employer comme modele
génétique et toxique de la maladie de Parkinson.
Les cellules LUHMES proviennent d’un tissu mésencéphalique humain de 8 semaines. Ce
sont des précurseurs neuronaux immortalisés par l’oncogene v- myc sous le controle d’un
promoteur de tétracycline (96). Le caryotype de cette lignée cellulaire présente un set normal
de chromosomes et un génotype féminin (98).
Apres l’inhibition de l’expression du transgene v-myc par l’adhésion de tétracycline
(Systeme d’expression génique Tet-Off), les cellules LUHMES se différencient en une
population homogene de neurones post-mitotiques électriquement actifs en 5 jours et de
manieres irréversible. Ce qui est confirmé par l’augmentation de l’ARNm du marqueur de
neurones post-mitotiques Fox3/NeuN corrélativement à la décroissance de la cyclin-
dependant kinase1 (Cdk1). Ces cellules possedent des canaux sodiques et potassiques
fonctionnels qui leurs offrent la possibilité au 5eme jour de différenciation d’etre
électriquement actifs spontanéement (99).
Lors de leur différenciation les cellules LUHMES, des caractéristiques neuronales telles que
la formation d’un vaste réseau de neurites, vont apparaître. C'est alors que le gene de la β-
tubuline est régulé de facon évolutive lors de la différenciation et atteint son apogée au 5eme
jour.
En dehors de leurs caractéristiques neuronales générales, les cellules vont obtenir de
nombreuses caractéristiques neuronales dopaminergiques.
En conclusion, il est à noter que lorsqu'il s'agit du MPP+, cette toxine employée dans les
études sur la maladie de Parkinson, les cellules LUHMES ont un comportement similaire à
celui des cellules primaires.
C'est donc pourquoi, ces études ont clairement démontré que les cellules LUHMES étaient
une des meilleures lignées cellulaires pour caractériser les modes d'action des substances
neurotoxiques sur la mort cellulaire dans la maladie de Parkinson (100). (101)
Figure 14 : Cellules LUHMES indifférenciées
Figure 15 : Cellules LUHMES différenciées
2.4Modeles utilisés pour la Sclérose Latérale Amyotrophique

2.4.1Modeles animaux
Un certain nombre de modeles de souris ont été développés à partir de ces mutations
humaines associées à la SLA. Le premier modele était un modele basé sur SOD1, publié en
1994 (103). Depuis les années 2000 et l’explosion de nouvelles découvertes de genes
humains dans la SLA, de nouveaux modeles sont en cours de développement. Cependant,
pour le moment, la plupart des connaissances sur les mécanismes de la pathologie du
motoneurone dans la SLA proviennent des modeles SOD1 (104). Les détails peuvent etre
trouvés dans le tableau 1.
2.4.1.1SOD1
2.4.1.1.1. SOD1 (G93A)
En 1994, Gurney et al. (103) ont développé une souris transgénique exprimant 20 à 24 copies
du gene SOD1 (G93A) de la mutation fALS humaine sous le promoteur SOD1 humain. A
l'âge de 3 à 4 mois, les premiers signes de faiblesse du membre apparaissent, suivis d'une
détérioration de la marche avec une longueur de foulée réduite. Deux semaines plus tard, la
souris est paralysée dans ses membres. Pathologiquement, une perte de gros axones dans les
racines motrices ventrales a été observée.
De plus, de nombreuses vacuoles apparaissent dans les axones et les dendrites des
motoneurones chez des souris présymptomatiques (105), et celles-ci sont pour la plupart
dérivées des mitochondries. Curieusement, une telle dégénérescence vacuolaire n'a jamais été
observée chez les cas humains FALS ou SALS, et en particulier dans les neurones moteurs
des patients FALS SOD1 (G93R) et représente probablement un artefact transgénique. Il a été
démontré que le SOD1 mutant compétent pour la dismutase, comme Sod1 (G93A), est une
protéine extremement stable menant à l’importation artificielle de la protéine dans la
mitochondrie (107). Pour cette raison, les résultats obtenus chez les souris Sod1 (G93A)
doivent etre interprétés et répliqués avec prudence dans un autre modele murin exprimant un
mutant SOD1 instable, incompétent et dismutase, tel que G85R ou G86R. Dans notre
laboratoire, nous utilisons régulierement le modele de souris Sod1 (G86R) (106).
2.4.1.1.2 SOD1(G86R)
La souris transgénique Sod1 (G86R) (108) a exprimé la meme mutation que celle observée
sur le résidu d’acide aminé 85 chez certains patients FALS, sous le promoteur endogene
permettant une expression étendue dans tous les tissus. A l'âge de 3 mois, une perte de
fonction motrice débute par une paralysie spastique des membres postérieurs et parfois aussi
des membres antérieurs associés à une perte musculaire. D'autres symptomes, tels que des
anomalies métaboliques, sont présents et seront décrits ci-dessous. La survie de la souris est
d'environ 4 mois. La perte de gros neurones moteurs de la colonne vertébrale est l’un des
changements dégénératifs présents (109). Dans le tronc cérébral et le cortex, les neurones
moteurs corticaux dégénerent également.
2.4.1.2TDP-43/TARDBP

2.4.1.2.1 Knock-out of Tardbp
Un modele de souris conditionnel knock-out Tardbp a été généré en 2010 (110). La protéine
TDP-43 est nécessaire pour le développement embryonnaire précoce et pour cette raison, une
souris adulte knock-out Tdp-43 complete n'est pas faisable. Une souris avec le troisieme exon
Tardbp flanqué de sites loxP a été croisée avec une souris Rosa26-ErCre générant une souris
Tardbp-KO inductible par l'adulte. La perte du domaine de liaison à l'ARN codé par l'exon 3
conduit à une protéine TDP-43 non fonctionnelle. Apres l'induction de la Cre-recombinase
avec du tamoxifene, la souris Tardbp-KO conditionnelle est morte 9 jours plus tard. La mort
est due à une perte de masse corporelle.
2.4.1.2.2Tdp-43(A315T)
Baloh et ses collaborateurs ont généré la premiere lignée de souris transgénique surexprimant
la mutation TDP-43 (A315T) (111) observée dans des cas FALS, sous le controle d'un
promoteur de la protéine prion de souris, ce qui permet l'expression de la mutation
uniquement systeme nerveux central. Dans cette lignée, l'expression de la protéine TDP-43
mutée est trois fois supérieure à celle de la protéine TDP-43 endogene dans la moelle épiniere
et est également fortement exprimée dans le cerveau (112). A environ 4 mois, les fonctions
motrices de ces souris transgéniques sont altérées et la mort survient à environ 5 mois chez
les souris mâles (113). Fait intéressant, ces souris perdent environ 20% des motoneurones
inférieurs et 50% des motoneurones supérieurs. Curieusement, dans ce contexte génétique
mixte, les souris femelles meurent presque un mois plus tard (113). Ce biais de genre est
également présent dans un fond pur C57BL / 6. Des accumulations cytoplasmiques de
protéines ubiquinées, mais non de TDP-43, sont présentes dans le cortex mais n'ont pas été
observées dans plusieurs autres régions du systeme nerveux central (SNC) (113).
Les études de ce modele doivent etre interprétées avec soin car il a été observé que ce modele
présente une pathologie du tractus gastro-intestinal entraînant la mort par obstruction
intestinale avant toute dégénérescence évidente des motoneurones (112;113). Le passage d'un
régime gel aux animaux à l'âge de 30 jours pour les hommes et de 80 jours pour les femmes
évite l'apparition de problemes gastro-intestinaux et la progression du phénotype moteur est
plus lente avec une durée de maladie plus longue (114). Néanmoins, la survie s'étend apres
l'apparition de la maladie de plusieurs semaines à plusieurs mois, avec une hétérogénéité
entre les souris. Le sauvetage d'un dysfonctionnement gastro-intestinal révele un phénotype
moteur, avec 20% de jonctions neuromusculaires dénervées et une perte plus prononcée de
motoneurones dans le cortex, en particulier les plus grands neurones (114).
Une autre lignée de souris a été générée en 2014 (115). Ces souris expriment le TDP-43
humain (A315T) sous le promoteur de Tardpb endogene, et des souris hétérozygotes ont été
étudiées dans le manuscrit. Ces souris ne semblaient pas développer de déficits moteurs
évidents, de légeres altérations de la coordination et du temps de marche. Pathologiquement,
des agrégats cytoplasmiques positifs pour TDP-43 ubiquiné ont été observés dans le cerveau
et la moelle épiniere. La perte de motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épiniere
est de 10% chez les souris mutantes, ce qui correspond au phénotype moteur faible.
2.4.1.3.FUS

2.4.1.3.1. Fus knock-out or knock-down
Trois souris knock-out ont été développées pour le gene Fus. Premierement, les Fus / Tls – / –
(Tls est un autre nom pour Fus) (116), semblent stériles chez les hommes et les femmes. Ces
souris ont un développement normal, sauf une taille plus petite. Le phénotype neuronal n'a
pas été étudié avant.
En 2000, (117) Il a généré une autre lignée de souris Fus – / -. Ces souris Fus – / – sont mortes
quelques heures apres la naissance, malgré un développement apparemment normal des
organes. En raison de la mort prématurée, aucune étude du systeme nerveux central n’a été
réalisée.
Ces deux lignées exprimaient la protéine FUS résiduelle et notre laboratoire a récemment
participé à la génération et à la caractérisation d'une troisieme souche de souris Fus – / –
totalement dépourvue de protéine FUS (118). Ces souris meurent à la naissance d'insuffisance
respiratoire mais ne présentent pas de perte de gros neurones moteurs.
2.4.1.3.2. Surexpression de Fus de Ftt ou mutant
Il a été généré une lignée de souris transgénique surexprimant le FUS wt humain sous le
controle du promoteur Prp de souris (119). Ce modele murin a développé un tremblement
suivi d'une paralysie progressive du membre postérieur et du déces à l'âge de 12 semaines.
Ceci était associé à une dégénérescence des neurones moteurs. Il convient de noter que cette
lignée de souris présentait une régulation négative du FUS murin endogene à la suite de
l'autorégulation du FUS.
2.4.1.3.3 Knock-in FUS ΔNLS
Plus récemment, notre laboratoire a développé le premier modele de FUS Knock-in (120).
Ces souris expriment de maniere constitutive une forme de Fus tronqué de son NLS C-
terminal (Fus ANLS), donc retenu dans le cytoplasme. Les souris homozygotes Fus ΔNLS – /
– meurent peu de temps apres la naissance en raison d’une insuffisance respiratoire. L'étude
de souris Fus ΔNLS +/- hétérozygotes a montré un phénotype moteur léger, avec une
diminution du nombre et de la taille des neurones moteurs dans la corne ventrale de la moelle
épiniere de souris mutées.
2.4.1.4.c9orf72
Plusieurs modeles murins ont été développés pour répondre à l'hypothese de toxicité de la
mutation c9orf72. En effet, les spécificités de la mutation c9orf72 ouvrent plusieurs
possibilités, non mutuellement exclusives, pour expliquer sa toxicité.
2.4.1.4.1.Hypothese: perte de fonction
Une premiere possibilité est que « l'haploinsuffience » dans la protéine C9ORF72 endogene
puisse causer / contribuer à la SLA. Si cela était vrai, la perte complete du gene C9ORF72
devrait alors conduire à la SLA / FTD. En 2015, une souris avec une perte de c9orf72 limitée
aux neurones a été développée. Ces auteurs n'ont observé aucune différence dans le nombre
de motoneurones dans la moelle épiniere et aucune différence d'innervation musculaire par

rapport aux coronales sauvages. Ils n'ont pas non plus observé de signes d'activation
d'astrocytes ni de microglie dans le cerveau et la moelle épiniere de ces souris, et aucun signe
de pathologie de TDP-43. De plus, les performances motrices et la survie étaient identiques
au poids. Il semble que la perte de c9orf72 dans les neurones ne soit pas suffisante pour
causer la SLA.
La perte complete de C9ORF72 a toutefois d'importants effets toxiques sur les cellules
myéloïdes. En effet, 4 différentes souches de c9orf72 ont développé une splénomégalie et
différents symptomes de dysfonctionnement des cellules myéloïdes, allant des anomalies des
macrophages / microglies (121) aux anomalies des lymphocytes B (122 ; 123 ; 124). Aucune
de ces études n'a identifié de défaut du motoneurone apres la perte complete de C9ORF72.
Fait important, une perte de 50% de l'expression de c9orf72 chez des souris hétérozygotes n'a
pas déclenché la maladie. Ainsi, la perte de C9ORF72, complete ou partielle, ne suffit pas
pour déclencher la SLA. Ces données chez des modeles murins contrastent avec la toxicité
observée lors de l'inactivation de c9orf72 chez le poisson zebre (125). Cette différence
pourrait etre due à la différence entre les especes ou aux effets différents de l’inactivation par
opposition à l’inactivation. Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer les
conséquences de la perte de C9ORF72.
Cette perte de C9ORF72 ne semble pas suffisante pour déclencher la SLA dans un systeme
mammalien n’exclut pas qu’elle pourrait etre nécessaire ou qu’elle contribue à la cause. En
effet, plusieurs études ont montré que la protéine C9ORF72 est nécessaire à l'induction de
l'autophagie (126 ; 127). Ainsi, la perte de C9ORF72 pourrait sensibiliser les cellules
neuronales à un stress impliquant l'autophagie. La perte de toxicité synergisée C9ORF72 des
expansions répétées de taille moyenne d'Ataxin 2 (126), facteur de risque largement
documenté de la SLA (128 ; 126), a été constamment observée.
2.4.1.4.2.Hypothese: gain de fonction
Une deuxieme hypothese pour expliquer la toxicité de C9ORF72 est que l'expansion serait
transcrite et conduirait à un ARN toxique ou qu'elle serait traduite par une traduction atypique
non ATG. Cela entraînerait donc un gain de fonction toxique.
Dans les modeles de drosophile, la toxicité des répétitions G4C2 apparaît indépendamment
de l'ARN lui-meme et est causée par les protéines de répétition dipeptidiques riches en
arginine produites à partir de ce locus (129). Des études ultérieures menées par différents
groupes ont montré que les répétitions de G4C2 interféraient avec la navette
nucléocytoplasmique pour déclencher la neurodégénérescence dans les modeles de
drosophile (130 ; 131 ; 132).
Dans les modeles murins, seules quelques souris transgéniques ont été développées. Deux de
ces souris ont développé des foyers d’ARN et une pathologie DPR (Dipeptide Repeat) mais
aucune anomalie comportementale (133 ;134). Plus récemment, Jiang et al. (124) ont créé des
souris transgéniques exprimant un BAC (chromosome artificiel bactérien) avec une partie du
gene c9orf72, y compris de l'exon 1a (la région promotrice) à l'exon 5. Ainsi, ces souris ne
surexpriment pas la protéine C9ORF72. Ces auteurs ont généré différentes souches exprimant
environ 110 répétitions de c9orf72 et environ 450 répétitions de c9orf72. L'expression du
transgene a été trouvée chez des souris portant 450 répétitions dans différentes parties du
cerveau à partir de 2 mois, alors qu'aucune expression n'a été observée chez des souris
exprimant 110 répétitions dans aucune partie du cerveau, quel que soit leur âge. Chez la
souris avec 450 répétitions, des agrégats peptidiques poly (GA), poly (GP) ou poly (GR) ont
été détectés dans le systeme nerveux central à partir de 3 mois, montrant que ces souris
développent une pathologie typique de C9ORF72. Ces souris n'ont développé aucun
probleme de déficit moteur, de perte de poids, de dénervation ni de perte de motoneurones.

Cependant, des souris avec 450 répétitions ont développé une déficience cognitive à partir de
4 mois (déficit de mémoire, anxiété, déficit d'interaction sociale). Une autre publication
(135), avec une expression virale de 66 répétitions (G4C2) sans ATG, montrait une
expression de l'ARNm dans le systeme nerveux central mais aussi dans la moelle épiniere
associée à des agrégats de répétitions de dipeptides. Dans ce modele, une légere atrophie
cérébrale et une légere déficience motrice ont été observées, alors que la surexpression de ces
protéines était extreme. Ces publications ont montré que, contrairement à la perte de c9orf72,
le c9orf72 augmentait le gain de fonction dans les caractéristiques de déclenchement de la
souris similaires aux symptomes de c9orf ALS / FTD. Cependant, une caractérisation plus
poussée de ces différents modeles de souris doit etre effectuée afin de valider leur utilité pour
la recherche préclinique.
2.4.2.Approches d’exploration des modeles in vitro de la SLA
Devant la difficulté thérapeutique et le manque de connaissance de tous les mécanismes de
pathogenese inclus dans la SLA et de leurs liens, de nombreux travaux se concentre sur
l'exploration physiopathologique de cette maladie dans différents modeles animaux et
cellulaire pour améliorer la connaissance des mécanismes et déterminer de nouveaux
objectifs thérapeutiques. Ces études utilisent différentes démarches dites en « omique »
offrant l'opportunité d’examiner la compréhension des processus physiopathologiques.
2.4.2.1.Modeles cellulaires d’étude dans la SLA
Les avancées lorsqu'il s'agit de la connaissance des mécanismes pathogénétiques impliqués
dans la sclérose latérale amyotrophique apportent un modele d’étude convaincant, associant
l'accessibilité lors de l'utilisation, la reproductibilité et la spécificité par rapport à la maladie.
De multiples modeles cellulaires sont utilisés pour examiner la sclérose latérale
amyotrophique au niveau de la cellule et spécifiquement du motoneurones (136). Les
données tirées des modeles in vitro expérimentaux sont utilisés pour
(1)déterminer les premiers événements dans l'apoptose des motoneurones,
(2)développer de meilleures connaissances à propos des processus physiopathologiques
et
(3)identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.
Ces modeles in vitro viennent soit des cultures primaires, soit des lignées cellulaires ou des
cellules souches.
2.4.2.1.Cultures primaires
Les motoneurones et les astrocytes sont les cultures primaires les plus utilisées dans les
recherches de la sclérose latérale amyotrophique :
Les motoneurones primaires sont utilisés pour l'analyse de la pathogenese de la sclérose
latérale amyotrophique au niveau cellulaire, malgré la complexité de leur culture. Ils sont
obtenus à partir du cortex, d’hippocampe ou de la moelle épiniere de rongeurs (137 ; 138).
Les astrocytes primaires provenant du cortex, de l’hippocampe ou de la moelle épiniere des
rongeurs sont employer pour l'étude du role des cellules gliales dans la physiopathologie

particulierement dans la neuroinflammation et l’excitotoxicité produite par le glutamate
(139 ; 140 ;141 ;142).
2.4.2.2. Lignées cellulaires
De multiples lignées cellulaires neuronales sont actuellement utilisées dans lors de l'étude de
la sclérose latérale amyotrophique.
La lignée Neuro-2a a été créée à partir d’un neuroblastome d’une souris albinos il y a plus de
40 ans (143). Ces cellules développent des neurites et produisent une grande quantité de
protéines des microtubules qui sont essentiels pour la dynamique des axones (144). Cette
lignée cellulaire est employée pour l'étude du stress oxydant, de la dysfonction
mitochondriale et les agrégats protéiques dans la pathologie (145 ; 146 ; 147).
La lignée SH-SY5Y a é té concue à partir de cellules de neuroblastome métastasique
ponctionnées dans la moelle osseuse d’une fille de 4 ans (148 ; 149). Cette lignée cellulaire
possede de multiples propriétés profitablles, comme la possibilité de production
d'acétylcholine, de dopamine et de GABA. Elle permet l'étude la dysfonction mitochondriale,
les facteurs génétiques et le stress oxydant dans la sclérose latérale amyotrophique. (150 ;
151)
Les cellules PC12 provenants d’un phéochromocytome de rat, créent une lignée stable et
produisent du glutamate et de la dopamine. Elles peuvent etre différenciées en employant des
facteurs de croissance neuronaux et apportent un phénotype excitable avec des neurites (152).
Elles permettent l'étude fonctionnelle des agrégations protéiques et des facteurs génétiques
dans cette maladie. (153 ;154)
La lignée cellulaire NSC-34 développée à partir de la fusion de cellules de neuroblastome de
souris N18TG2 et de motoneurones de moelle é piniere d’embryon de souris (155). La
génération de potentiels d’action, l’expression de protéines des neurofilaments, ainsi que la
synthese, le stockage et la libération de l’acétylcholine répresentent les propriétés spécifiques
des motoneurones exprimées par les cellules NSC-34. Cette lignée cellulaire est considéré
assez stable. Elle est donc la plus utilisée dans les études in vitro(156 ; 157 ; 158 ;159).
2.4.2.3.Cultures issues des cellules souches
Les fibroblastes humains peuvent e tre reprogrammés en cellules souche pluripotentes
induites (iPSC, de l’anglais induced Pluripotent Stem Cells) (160) et grâce à cette découverte
de nouveaux modeles cellulaires ont été développés. Depuis, de multiples techniques ont été
mises en place pour créer la lignée iPSC (162) et convertir les fibroblastes des patients SLA
en motoneurones (163 ;164). Des progéniteurs neuronaux (NPCS, de l’anglais Neural
Progenitors Cells) isolés de la moelle épiniere post mortem des patients SLA en culture sont
cultivés et différenciés en motoneurones, astrocytes et oligodendrocytes (165). Ces
motoneurones et astrocytes issus d’iPSC ou d’hESC (de l’anglais human Embryonic Stem
Cells) sont donc employés dans les études in vitro et spécifiquement sur les retombées des
cellules non neuronales et sur les facteurs génétiques de la pathologie (166 ;167). Néanmoins,
l’une des difficultés majeures de ces cellules reprogrammées, reste l’hétérogénéité
phénotypique entre les cellules souches (168) ou entre les clones iPS différenciés provenants
d’un meme individu (169). A partir de la lignée iPS des patients atteints de la SLA atteints
portant les mutations TDP-43, il a été prouvé qu’apres la différenciation de chaque clone
d’iPS en motoneurones, les cellules présenteraient d’importantes variations de taux
d’expression de TDP- 43, de formation d’agrégat et d'apoptose apres le stress oxydant (170).

2.4.2.4.Co-culture motoneurones-astrocytes
Devant la difficulté de la pathogenese de cette maladie, dans laquelle plusieurs types
cellulaires sont impliqués, de nombreux travaux emploient des modeles de co-cultures de la
pathologie. Ces modeles sont habituellement des co-cultures des astrocytes et des
motoneurones induits des moelles épinieres de rongeurs, bien que les cellules NSC-34 soit
souvent utilisées à la place des motoneurones (171 ; 172). Un systeme de co-culture de
motoneurones embryonnaires de rat et de cellules de Schwann a été mis en place (173). Ces
modeles offre la possibilité d'étudier des interactions neurones-glies et ont mis en évidence le
role important des astrocytes dans la pathophysiologie de cette pathologie (174 ;175 ; 176 ;
177). En raison de l’importance du role des astrocytes dans la progression de la pathologie,
les modeles de co-cultures motoneurones-cellules gliales semblent etre mieux adaptés que les
modeles monocultures pour des études in vitro sur la SLA à ce jour, plus particulierement
concernant la compréhension des interactions métaboliques entre les astrocytes et les
motoneurones. (102)
2.5Modélisation de la maladie d'Huntington
Dans le but de comprendre la pathophysiologie de la maladie de Huntington mais aussi pour
évaluer les approches thérapeutiques, il s'agit de mettre en place des modeles animaux mais
aussi cellulaires de cette pathologie. Basés sur les lésions neuronales observées chez les
patients, les premiers modeles sont apparus bien avant la découverte de la mutation
génétique. C'est pourquoi, la dégénérescence neurologique peut etre simulée en injectant des
produits neurotoxiques (178), comme l’acide kaïnique et l’acide quinolinique qui sont
agonistes du glutamate (179 ; 180 ), mais aussi avec des toxines mitochondriales comme
l’acide 3-nitroproprionique (3-NPA) (181). De différents modeles génétiques ont été générés
apres l’identification du gene à l’origine de la maladie, permettant alors l’expression de
muHTT et donc d’un phénotype se rapprochant de facon plus significative de celui de
l’homme (182). Alors qu’il existe des modeles transgéniques de vers (Caenorhabditis
elegans) et de mouches (Drosophila melanogaster), ceux qui restent les plus utilisés sont les
rongeurs et peuvent e tre catégorisés selon leur modification génétique. Il est, de facon
similaire, possible d'établir des modeles animaux en surexprimant muHTT grâce à
l’utilisation de vecteurs viraux (182).

Figure 16 : Schéma des différentes stratégies de modifications génétiques utilisées pour
générer des modeles animaux pour la MH.
A. Expression du fragment N-terminal de HTT avec un nombre pathologique de répétitions
CAG.
B. Expression du gene HTT muté entier, avec son propre promoteur et ses régions
régulatrices.
C. Remplacement ciblé de l’exon 1 murin par l’exon 1 humain muté pour générer un knock-
in, (183,184).
2.5.1Les modeles animaux
2.5.1.1 Modeles transgéniques de rongeurs contenant la partie 5' du gene HTT
De par la longueur du gene HTT (180 kb) (185), les premiers modeles de souris
transgéniques incluent seulement un fragment du gene, contenant l’exon 1 avec un nombre
élevé de répétitions CAG.
Ces souris génerent habituellement un phénotype prononcé au regard des autres modeles et
engendrent une mort prématurée ainsi que des problemes moteurs (186). Ceci a alors
confirmé que l’expression du fragment N-terminal de HTT est suffisante pour provoquer un
phénotype ressemblant à celui de cette pathologie. Notamment, les souris R6/1 et R6/2, qui,
sous le controle du promoteur HTT humain, se démarquent des autres par leur nombre de
répétitions CAG, expriment seulement l’exon 1 de l’HTT humain (187). La R6/2 est la
souche la plus utilisée jusqu’à ce jour avec environ 144 répétitions CAG puisqu'elle engendre
le phénotype le plus marqué. Il a été démontré que ces répétitions sont habituellement plus
grandes que prévues initialement et instables (188). Ce nombre élevé de répétitions indique
une forme juvénile de la maladie. Ces souris développent des symptomes moteurs et cognitifs
des 1 mois mais ne survivent pas plus de 4 mois et demi dans la majorité des cas (189).
La souris N171-82Q représente un autre modele exprimant seulement le fragment N-terminal

et comprenant 171 AA de la huntingtine avec 82 glutamines, sous le controle d’un précurseur
de la protéine prion murine créant l'opportunité d'exprimer ce transgene dans le cerveau
essentiellement, et plus spécifiquement dans les neurones (190). Ce modele apporte une
apparition plus tardive de la maladie dû à la possession de moins de répétitions CAG que
pour les souris R6/1 et R6/2. Les symptomes moteurs et cognitifs se manifestent pendant le
3eme mois environ, ce qui se rapproche significativement de la pathologie chez l'Homme.
Cependant, les souris N171-82Q ont une durée de vie plus réduite, de 5 à 6 mois (191 ;192 ;
193). Un modele de rat transgénique a également été obtenu, sous le controle du promoteur
HTT de rat, grâce à un fragment d’ADNc HTT contenant 51 répétitions CAG (194). Il
apporte un phénotype neurologique avec des problemes cognitifs et moteurs.
2.5.1.2.Modeles transgéniques de rongeurs contenant l’intégralité du gene
HTT
Suite aux modeles vus précédemment, sous le controle de son promoteur humain et des
éléments régulateurs, les modeles contenant l’intégralité du gene HTT humain ont fait leur
apparition. Pour se faire, il a fallu utilisé des YAC (Yeast Artificial Chromosome) ou BAC
(Bacterial Artificial Chromosome) pour altérer génétiquement des souris et leur faire
exprimer la huntingtine humaine mutée et de la huntingtine murine endogene. Les souris
YAC128 (195) et BACHD (196) représentent les souris les plus utilisées. Elles contiennent
respectivement 128 et 97 glutamines. La queue polyglutamine est codée par des CAG
espacés par des CAA qui permettent d’empecher une expansion des répétitions (197 ; 198 ;
199). Les YAC128 et BACHD apporte un phénotype beaucoup plus tardif et une durée de vie
relativement normale à l'inverse des modeles transgéniques exprimant seulement le fragment
N-terminal. Les troubles moteurs se manifestent à environ 6 mois chez la souris YAC128 et
sont visibles au rotarod (199). Ils s’accompagnent d’un accroissement de HTT nucléaire. La
neurodégénérescence du striatum est visible apres 9 mois, tandis que le cortex est atteint à
partir d’un an. Les agrégats de muHTT sont diffus à l’intérieur des neurones et, eux, sont
visibles dans le striatum à partir d'1 an. Des troubles de coordination motrice des 2 mois sont
détectés chez la souris BACHD et les agrégats de muHTT sont présents dans le cortex et tres
légerement dans le striatum (200). Tandis que les patients atteints de la maladie d'Huntington
subissent une perte de poids, les deux lignées de souris transgéniques vues précédemment
présentent une élévation de la masse corporelle. Puisque le poids peut aussi influencer le
niveau d’activité des souris, il faut alors le prendre en compte lors de l’interprétation des tests
moteurs (201). Il existe aussi un rat BACHD, contenant également 97 répétitions CAG/CAA
mais ne présentant pas de prise de poids (202).
Dernierement, une lignée nommée Hu97/18 qui est Hdh-/- a été générée prenant en compte
les souris BACHD et YAC18 (transgene HTT humain wild-type comportant uniquement 18
répétitions CAG) croisées avec des souris Hdh+/- (203). Cette lignée est donc humanisée à
part entiere par rapport au gene HTT car elle contient deux alleles avec 97 et 18 répétitions
CAG, si le gene Hdh murin est absent. De facon globale, les souris Hu97/18 présentent un
phénotype simulant celui des souris BACHD. Il y a peu, des chercheurs ont créé une lignée
nommée Hu128/21 en suivant le meme procédé, mais ici avec des souris YAC128 à la place
des BACHD (204).
2.5.1.3.Modeles knock-in de rongeurs
Cette autre technique consiste à l'introduction de répétitions CAG dans le génome Hdh
murin. Les lignées HdhQ111 (205), HdhQ150 (206), CAG140KI et zQ175 (207) sont les

lignées de souris les plus étudiées. Elles contiennent respectivement 111, 150, 140 et 190
glutamines. Les modeles knock-in ont donc l’avantage d’exprimer muHTT quand il s'agit du
gene HTT endogene, à l'inverse des souris transgéniques qui voient leur expression altérer
par l’intégration aléatoire du transgene. Le phénotype de ces souris est peu visible, ce qui
explique que la majorité des études utilisant ces animaux choisissent des souris knock-in
homozygotes ayant un phénotype plus marqué (208).
2.5.1.3. Grands modeles animaux
Dans le but de pouvoir évaluer l’effet de la huntingtine mutée sur le long terme, des modeles
animaux plus grands ont été développé sur des etres vivants ayant une espérance de vie
allongée par rapport à celle des rongeurs. L'étude de la maladie d'Huntington sur des
cerveaux de taille se rapprochant de celui de l'homme permet répondre aux questions
d’administration et de biodistribution des molécules pharmacologiques. C'est pourquoi, ces
dernieres années, différents modeles ont été produits, comme celui du singe rhésus exprimant
l’exon 1 du gene HTT humain avec 84 répétitions CAG. Ces primates transgéniques
manifestent néanmoins des problemes de reproduction et de longévité (209) ce qui en
complexifie leur utilisation. Un modele de mouton a aussi é té concu, en intégrant un
transgene enveloppant l’intégralité de l’ADNc de HTT humaine avec 69 répétitions CAG
(210). Egalement, des cochons nains transgéniques exprimant 124 glutamines ont été
créés(211). De facon globale, ces animaux ne présentent pas un phénotype assez marqué mais
peuvent etre intéressants surtout pour l’évaluation à long-terme du profil toxicologique des
molécules pharmacologiques.
2.5.2.Les modeles cellulaires
Comme pour les modeles animaux, de multiples modeles cellulaires ont été utilisés pour
l’étude de la maladie de Huntington. Autres que les COS (cellules immortalisées de singe
vert), hEK (cellules rénales embryonnaires humaines immortalisées) et HeLa (cellules de
cancer de col utérin humain) habituellement utilisées, de importants efforts ont été établis
pour la modélisation cellulaire de cette pathologie. Ces recherches ont permis une avancée
considérable lorsqu'il s'agit de nouveaux mécanismes ou concernant la remise en cause
certaines idées à propos de la maladie. La levure (Saccharomyces cerevisiae) ou la
surexpression d’un transgene codant pour l’exon1 de la HTT (103Q) produit une toxicité
cellulaire, en répliquant l’agrégation cytoplasmique de fragments N- terminaux de la HTT,
(216 ; 217) est le plus simple des modeles. Pour la modélisation neuronale, les cellules de
phéochromocytome de rat (PC12) sont des cellules utilisés pour la différenciation neuronale
(218). Différents modeles de la maladie de Huntington ont été produits à l’aide de ces
cellules, recréant la toxicité cellulaire décelée chez la levure (219) ou des modifications plus
fines des voies de signalisations cellulaires (220 ; 221). Des cultures primaires de neurones
striataux de souris exprimant les 480 premiers acides aminés de la HTT humaine (68Q) ont
confirmé que les inhibiteurs de l’apoptose stoppaient la mort neuronale et révélé que la
formation des inclusions n’était pas liée à la mort cellulaire (222). Une lignée de cellules
striatales embryonnaires immortalisées de rat (ST14A) en capacité de se différencier en
neurones a permis particulierement de positionner l’action anti-apoptotique de la HTT en
amont des Caspases-3/7et en aval de BCL-2 (223), ce qui a été démontré par le deficit de la
fonction HTT dans les cellules provenants de neuroblastome murin (224). Des lignées de
cellules striatales homozygotes 111Q 111Q Hdh /Hdh immortalisées ont été dérivées à partir
d’un modele de souris knock-in (225), montrant un effet de la mutation sur la localisation
intracellulaire de la HTT (223 ; 226). L’étude de lymphoblastes issus de patients a montré une

activation caspasique chez les patients hétérozygotes et une aggravation de ce phénomene
chez les patients homozygotes (227 ; 228). D'autres part, ces cultures ont apporté la
possibilité de mettre en évidence une modification de la structure du réseau mitochondrial
chez les patients atteints de la maladie de Huntington (229). Les fibroblastes de patients ont
aussi été employés pour l'étude des effets métaboliques globaux de la maladie (230). En effet,
les cultures issues de patients, et les fibroblastes peuvent donner acces à des modeles
cellulaires prometteurs.
2.5.3.Les tissus humains
Deux catégories de tissus humains sont historiquement accessibles quand il s'agit de la
modélisation de la maladie. La premiere a été évoquée précédemment et concerne les tissus
qui peuvent etre échantillonnés sur un patient atteint sans dommage. Il est ainsi possible
d’obtenir facilement des lymphoblastes grâce à une simple prise de sang. Ces lymphoblastes
peuvent etre développés en suspension ex-vivo pour de multiples applications de recherche.
Il est aussi possible, à partir d’une simple biopsie de peau d'altérer des cultures de
fibroblastes de patients. L'avantage principal de ces méthodes est l’acces aux informations
cliniques du patient, liés aux les résultats expérimentaux. L'impact majeur de la maladie étant
neurale, le principal désavantage, lui, est le phénotype cellulaire non neural. Par ailleurs, il a
été confirmé que les alleles apparaissent avec une instabilité somatique, tendant à accroitre la
taille des répétitions CAG génomiques du patient, notamment à l'intérieur des tissus neuraux
(231). C'est la raison pour laquelle, les fibroblastes ne présentent pas tout à fait le contexte
allélique des cellules touchées. Malheureusement, les informations obtenues à partir de ces
modeles sont incompletes. Ces modeles cellulaires gardent un intéret pour la recherche de
biomarqueurs de la maladie, malgré l’apparition actuelle de modeles humains plus versatiles
à partir de la meme source cellulaire (232) à des fins de suivi thérapeutique et diagnostic. La
seconde catégorie implique les échantillons post-mortem. L’acces aux tissus les plus affectés
peut etre envisagé qu’à la mort du patient, dans le cadre d’un don à la science (233). Ces
échantillons sont précieux pour la confirmation des données mises en évidence par l’étude
des différents modeles. Pour toutes ces raisons, l’amplification des répétitions CAG et la mort
cellulaire massive des tissus touchés apportent une source de variabilité à l'intérieur de ces
tissus. Il existe aujourd’hui des modeles cellulaires reproduisant les cultures cellulaires issus
de patients génétiquement parlant.
2.5.4.La versatilité des modeles
L'ensemble des modeles cellulaires à disposition sont adaptés à des approches biochimiques.
Ils ont donc été largement employés pour la meilleure compréhension des propriétés
biochimiques de la HTT : les effets transcriptionnels, l’agrégation, les interactions protéines-
protéines mais également sur l’impact sur les voies de signalisation intracellulaires. La
culture cellulaire apporte un substrat expérimental homogene obligatoire pour les expériences
de biochimie. Les modeles animaux peuvent également e tre utilisés dans ce contexte,
néanmoins leur force réside plutot dans l’acces à des mécanismes intégrés de la maladie tels
que les effets intercellulaires et tissulaires.
Seulement dans ce cadre, l'ouverture aux technologies de criblage à haut débit de petites
molécules est envisageable. Les modeles cellulaires répliquent des manifestations
moléculaires pathologiques dont la pertinence doit etre confirmée. Néanmoins, ils donnent
acces à la lecture rapide et facilitée de phénotypes corrélés à la mutation, des "biomarqueurs"
de la maladie. Ces biomarqueurs peuvent par la suite etre employés dans le développement

d’un test à l’échelle cellulaire qui permet de quantifier un caractere pathologique. La
progression d’un tel test capable de satisfaire aux exigences techniques du criblage. Les
modeles cellulaires sont adaptés pour préciser les mécanismes moléculaires de la pathologie,
notamment grâce à la relative facilité avec laquelle ils peuvent etre modifiés génétiquement.
L'avantage principal d’un modele sur le patient, mise à part sa disponibilité pour conduire des
expériences, est la possibilité d'altération génétique. Les différents modeles sont aujourd’hui
modifiables génétiquement, plus particulierement grâce à la technologie récente de
l’interférence ARN. Certains profitent par ailleurs d’un bagage génétique particulierement
bien fourni. C’est le cas de la Drosophile, pour laquelle l'étude de l'implication d'un gene
dans les mécanismes pathologiques est amplement aisée. Les modeles cellulaires présentent
les temps de réponse les plus minces pour l'altération génique. L'arrivée du clonage in silico
devrait renforcer la réactivité des approches cellulaires de nouveau. La compression des
délais entre identification d’un processus pathologique et développement d’une altération
génétique devrait accélérer significativement l’étude physiopathologique. Un autre avantage
majeur des petits modeles comme la drosophile est le débit des analyses qui peuvent etre
entreprises. L'avance de la biologie moléculaire permet à ce jour de produire des cribles
génétiques dans des conditions ressemblantes aux cribles moléculaires qui permettent, à
l'échelle du génome, de faire une étude des genes modificateurs d’un biomarqueur. La
maladie de Huntington est une maladie à déclaration tardive ; les modeles de cette maladie
permettent d’en analyser les processus dans des intervalles de temps associables avec
l’expérience. Les modifications démontrées chez les patients sont des altérations tardives. Il
est évident que la science évolue en utilisant des modeles versatiles dont on doit confirmer
les prédictions. Les modeles montrent l’avantage de pouvoir etre transmis entre laboratoires à
travers le monde pour pouvoir mener en parallele un grand nombre d’études
indépendamment du nombre de patients atteints. Pour finir, les modeles permettent de
conjuguer pour une meme maladie des approches diverses, pouvant donner des informations
complémentaires et dont les points de vues évoluent mutuellement. Tout résultat est une
information exploitable à la fois pour une meilleure compréhension de la maladie mais aussi
en dehors de son cadre, dans la construction générale de la connaissance scientifique. Les
modeles animaux sont bien sur les seuls à offrir l’ouverture aux études comportementales et
sont les maillons des études cliniques. Les études comportementales sont pour une maladie
neurale une étape inévitable du chemin qui mene du modele à l'Homme bien qu'elles soient
complexes et plus délicates à interpréter.
2.6.Les modeles utilisés pour la Sclérose En Plaques
2.6.1. Les modeles animaux
L’étude de la sclérose en plaques, comme d’autres types de maladie, suscite l’utilisation de
modeles expérimentaux animaux. De multiples stratégies ont é té mises en oeuvre pour
favoriser le déclenchement des symptomes caractéristiques chez l’animal observés chez
l’Homme. En effet, différentes pistes permettent de dynamiser le déclenchement des
symptomes. Le modele de l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE) est le
modele le plus utilisé. Il est réalisé par l’immunisation de l’animal par un agent pathogene.
Les modeles de sclérose en plaques peuvent aussi etre produits par modifications géniques
(modeles transgéniques) ou par injection de toxines (cuprizone) ou de virus.
2.6.1.1.L'Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE)

2.6.1.1.1Généralités
Au début du 20eme siecle, la sclérose en plaques est présentée comme une complication
décrite chez les individus ayant recu le vaccin antirabique de Pasteur. Caractérisée comme
une encéphalomyélite aiguë disséminée (ADE), elle se représentait par une paralysie
monophasique, des foyers de démyélinisation dans le SNC et des infiltrations périvasculaires
de cellules mononucléées. Provenant de lapins ou d’etres humains, des préparations de
moelle épiniere pouvaient induire l’ADE quand elles étaient transmises à d’autres lapins.
Depuis, l’EAE a été induite à un grand nombre d’especes animales avec succes comprenant
le poulet, la souris, le rat, le singe le lapin, la chevre et le cochon d’Inde et représente donc le
modele auto-immun de choix de la sclérose en plaques (234).
A ce jour, l’EAE peut etre induite de facons différentes, par immunisation avec des extraits
de systeme nerveux central ou des antigenes purifiés infiltrés sous forme d’émulsion avec un
adjuvant (EAE active) ; par transferts de lymphocytes T auto-réactifs activés in vitro ou issus
d’un animal atteint à des individus naïfs (EAE passive) (235). Les épisodes de paralysie et la
démyélinisation sont associés à l'infiltrat des lymphocytes T CD4+ de type Th1 localisé au
niveau du systeme nerveux central (236).
Aucun modele d’EAE ne simule à lui seul toutes les caractéristiques de la maladie humaine.
Ainsi, l'encéphalomyélite présente une démyélinisation, une atteinte axonale et une évolution
variable (237) selon les souches animales et le mode d'induction. Néanmoins, les principales
caractéristiques de la maladie sont les memes entre le modele animal et la pathologie
humaine. Ainsi, la destruction de la gaine de myéline des fibres nerveuses et les lésions du
SNC, plus prononcées dans le tronc cérébral et la ME, apparaissent au meme stade de la
pathologie. De meme, la maturation des lésions dans le temps, de l'inflammation à la
démyélinisation puis la remyélinisation partielle et la présence d'immunoglobulines dans le
systeme nerveux central et dans le liquide cérébro-rachidien, est similaire entre la sclérose en
plaques et l’EAE (238).
L’intéret des modeles EAE est de décrypter les processus cellulaires lésionnels et
pathologiques de l'auto-immunité difficilement observables. Par exemple, le phénomene d'
"épitope spreading" a pu etre observé dans le modele de souris SJL/J RJ immunisée avec le
peptide PLP139-151. Ce qui signifie que les épitopes reconnus par les LT se modifient à
chaque évenement de poussée impliquant alors une modification des réactivités. Par exemple,
lors de la deuxieme poussée de la pathologie, l'épitope reconnu est PLP178-191 alors qu’à la
troisieme poussée l'épitope est issu d'une autre protéine de la myéline MBP84-104. Afin de
comprendre la pathogenese de ces maladies et d'atteindre l'objectif ultime de concevoir des
traitements spécifiques à l'antigene pour les maladies auto-immunes, la caractérisation des
bases cellulaires et moléculaires de l'épitope est tres important. De multiples chercheurs ont
caractérisé un ordre hiérarchique de propagation d'épitopes dans différents modeles EAE et
ont indiqué un role pathologique de ce processus dans la forme évolutive (239).
Afin d’appréhender les processus moléculaires mis en oeuvre au cours du développement de
la sclérose en plaques, les modeles EAE ont aussi é té liés à l’utilisation d’animaux
transgéniques. Les souris transgéniques surexprimant l’IL-10 deviennent résistante à
l’induction de l’EAE (240 ; 241) alors que les souris KO pour le gene de l’IFN- développent
une forte sensibilité à l’EAE (242 ; 243). Les souris transgéniques qui produisent trop de
TNF-α ont une aggravation de la démyélinisation (244). Les souris transgéniques dont la
plupart des TCR spécifique de la protéine basique de la myéline (MBP), développent de
facon spontanée la maladie (245). Les études réalisées par administration de lymphocytes T
auto- réactifs contre des antigenes de la myéline ont offert l'opportunité de montrer leur
implication dans l’induction des encéphalomyélites, étayant donc le concept d'auto-immunité
évoqué dans la sclérose en plaques (246).

Grâce aux modeles EAE, de nouveaux traitements tels que l'acétate de glatiramere ont pu
accompagner les patients. Cependant, certaines molécules, compétentes dans le modele EAE
ont eu des effets déléteres chez l'homme comme l'anti TNF-α (247). Néanmoins, le modele
EAE reste un modele de choix pour le test de nouvelles molécules.
L'immunisation des animaux se fait par injection sous cutanée d'une émulsion enveloppant
l'adjuvant complet de Freund (Adjuvant incomplet de Freund et Mycobacterium tuberculosis)
et le peptide choisi, pour induire une EAE. Le plus souvent deux points d'injections sont
effectués. De plus, le protocole prévoit une administration intra péritonéale de Pertussis
Toxine (PT), réinjectée à 24 ou 48h apres la primo-injection (248 ; 249). Divers adjuvants
sont aussi décrits afin de doper le systeme immunitaire. Cependant, l'adjuvant complet de
Freund est habituellement utilisé puisqu’il permet une libération prolongée de l’antigene dans
l’organisme, un accroissement des réponses immunes en augmentant le niveau de maturation
des CPA.
La PT, elle, est un produit microbien qui favorise l'EAE en ouvrant la BHE et facilite ainsi la
migration des cellules T pathogenes vers le systeme nerveux central. Néanmoins, la PT
possede d'autres effets biologiques qui peuvent aussi contribuer à son activité dans l'EAE,
comme l'amélioration de la formation de cytokines par les lymphocytes T et l'induction de la
lymphocytose (250).
2.6.1.1.2.Le modele EAE induit par les peptides PLP-MOG ou MBP
L’EAE peut etre engendré par de multiples antigenes de la substance blanche du systeme
nerveux central. Les deux protéines de la myéline les plus prolifiques étant PLP et MBP
(environ 50% et 25% respectivement), elles ont donc é té les premiers antigenes
encéphalitogenes à etre déterminées (251). La protéine MOG a également été identifiée
comme encéphalithogene meme si elle ne représente que 0.01 à 0.05% des protéines
constitutives de la myéline (252). Ces antigenes ne different pas uniquement par leur
représentation mais aussi par leur localisation au sein de la gaine de myéline. MBP se situe
sur la partie interne de la membrane plasmique, PLP est intégralement membranaire dans la
partie internodale compacte et MOG est localisée sur la partie externe de la membrane
plasmique et est donc en contact directe avec le milieu extracellulaire (253). Au cours de la
démarche de démyélinisation, l’ensemble de la gaine de myéline est perturbée et l’antigene
PLP peut etre exposé.
Figure 17: Localisation de quelques protéines de la myéline (256)

PNS: peripheral nervous system; CNS: central nervous system; PMP22: peripheral myelin
protein 22; P0: myelin protein zero; MAG: myelin-associated glycoprotein; MBP: myelin
basic protein; PLP: Myelin proteolipid protein; MOG: myelin oligodendrocyte glycoprotein.
En fonction de l’antigene choisi et la souche de souris employée pour induire l’EAE, trois
formes cliniques dissemblables d’EAE peuvent se développer, aiguë, chronique ou
récurrente-rémittente (254). La forme aiguë est réalisée par immunisation avec le peptide
MPB1-11 des souris ayant le locus CMH-H-2u. Ces animaux présentent une paralysie qui
disparait petit à petit avec le temps pour retrouver l’usage partiel ou complet de leurs
membres postérieurs. La forme chronique est obtenue par immunisation des souris C57BL/6J
(H-2b) avec le peptide MOG35-55. La condition des animaux s’aggrave de facon progressive
suite aux premiers signes cliniques de paralysie sans amélioration envisageable (255). La
forme récurrente-rémittente est retrouvée chez les souris SJL/J RJ immunisées avec le
peptide PLP139-151. Peu impote la forme de l’EAE considérée, les symptomes cliniques
sont semblables et classés sur une échelle de 0 à 10. Le stade 0 est représenté par aucun
signes visibles, les premiers signes de paralysie sont observés au niveau de la queue lors du
stade 2, le stade augmente avec la progression de la paralysie. A partir du stade 5, les
membres postérieurs sont paralysés entierement, au stade 8 tous les membres sont atteints et
le stade 10 est l’état grabataire de la souris (255).
La souris SJL/J RJ
La souris SJL/J Rj est généralement utilisée pour analyser le modele récurrent-rémittent de
l’EAE induit par le peptide PLP. L'immunisation se fait habituellement chez l'animal entre 8
et 12 semaines. Cette lignée a été induite à partir de 3 sources différentes de souris SWISS
Webster et développée par accouplement frere-sœur. Les souris SJL/J RJ sont caractérisées
par une extreme agressivité des mâles et une forte sensibilité à l’EAE. Cette sensibilité
s’explique par le fait que les souris SJL/J Rj sont immunocompétentes ainsi elles présentent
une baisse de l’activité des cellules NK ("Natural Killer") et un taux accru de cellules T
(256). En outre, ces animaux possedent une mutation dans le gene de la dysferline favorisant
spontanément l’apparition d’une myopathie. Effectivement, la mutation du gene entraîne un
abaissement du taux de la protéine dysferline présentée dans la membrane musculaire. C'est
pourquoi, cette lignée est aussi un bon modele pour l'étude de la myopathie corrélée à un
déficit de la dystrophie. La faiblesse musculaire peut etre déterminée des l’âge de 3 semaines,
cependant le pic de la maladie se situe à l’âge de 6 mois (256).
La souris C57BL/6J
Elle permet l'étude du modele chronique de l’EAE produit par le peptide MOG.
L'immunisation se fait généralement chez l'animal entre 8 et 12 semaines. Cette souche est
habituellement employée surtout dans les modeles transgéniques car elle offre l'opportunité
d'exprimer d’un grand nombre de mutations. Mise à part sa sensibilité à l’EAE, les souris
C57BL/6J démontrent également une réceptivité aux régimes alimentaires d’induction à
l’athérosclérose et au diabete de type II (258). La dépilation est une autre caractéristique de
ces souris. Elle est attribuée à des phénomenes comportementaux comme le
overgrooming/barbering (259) ou à un comportement anormal de type TOC (260). Les souris
sont faciles à manipuler bien que cette lignée soit tres active et agressive. Cette souche a la
particularité d'avoir une longue espérance de vie (environ 2 ans) qui permet donc son
utilisation dans les études sur le vieillissement et, entre autres, la maladie d’Alzheimer.
2.6.1.1.3.Le modele EAE induit chez la souris Biozzi

Créé par Guido Biozzi, cette lignée de souris est sélectionnée pour la formation des hautes
(ABH) ou des faibles (ABL) quantités d'anticorps en réponse à différents antigenes (d'origine
erythrocytaire de mouton) à partir de populations de souris Swiss albinos. C'est pourquoi, les
deux lignées ont été considérées comme idéales pour la compréhension des facteurs qui
controlent la résistance ou la susceptibilité aux différentes infections. Des lignées
consanguines de ces souris ont par la suite é té générées. Concernant les affections
polygéniques, les souris Biozzi ABH sont sensibles à un échantillon de maladies induites
expérimentalement, y compris les maladies auto-immunes neurologiques. Par conséquent,
multiples modeles expérimentaux de sclérose en plaques sont possibles en employant la
souris Biozzi. Par exemple, la forme récurrente-rémittente peut e tre produite par
immunisation des souris avec le peptide PLP139-151 et plus spécifiquement avec le peptide
MOG8-21, comme dans d’autres lignées (261). L’immunisation avec le fragment MOG33-
55, développée aussi dans d’autres lignées, conduit à la forme chronique de l’EAE.
Néanmoins, l’immunisation engendre une démyélinisation sévere et une infiltration des
lymphocytes dans le systeme nerveux central (rupture de la BHE) (262). La souris Biozzi
entre dans le cadre des modeles animaux encourageant pour développer des stratégies
thérapeutiques pour les patients, particulierement ceux atteints de SEP.
Ce modele présente malgré cela des limites puisque certaines molécules prometteuses n'ont
pas escompté d'impact bénéfique en clinique et parfois meme des effets déléteres. Par
exemple, au début des années 1990, une équipe a montré l’efficacité de la déoxyspergualine,
un xénobiotique avec des propriétés immunosuppressives, dans le modele EAE. Cependant,
lorsque cette molécule a été appliquée à un essai clinique chez des patients SEP, le traitement
a été inefficace (263).
L'EAE est initiée par immunisation avec des antigenes présentés aux cellules Th CD4+, ce
qui permet d’étudier le développement des cellules Th, les fonctions effectrices et la
signalisation médiée par les lymphocytes T in vivo. Effectivement, les cellules Th1 et Th17
sont toutes deux présentées dans le SNC des souris EAE, meme si leur proportion est
modifiée entre les différentes souches de souris (264 ; 265). Toutefois, il a été démontré que
les cytokines induites par les cellules Th17, comme IL-17F, IL-17A ou encore IL-22 ne sont
pas requises pour l'induction de l'EAE, comme les cytokines Th1 comme, IL-12, TNF-α alors
que leur implication dans le développement de la sclérose en plaques est bien connue (266 ;
267). Les contributions des différentes cytokines peuvent différer entre la pathologie humaine
et l'EAE, et c'est pourquoi les molécules potentielles testées dans le modele EAE et jouant un
role sur l'inflammation peuvent etre efficaces dans le modele animal et pas en clinique
humaine. La sclérose en plaques est une maladie avec de multiples facettes, qui est
difficilement explicable avec un unique modele expérimental (268).
Néanmoins, le modele EAE est un modele d'exploration tres utilisé et intéressant pour la
recherche préclinique. Effectivement, il a permis de déterminer des médicaments utilisables
en clinique, tel que l'interféron beta ou encore le natalizumab (263 ; 269 ; 270 ; 271). Ce
modele animal permet de simuler les différentes formes de la maladie en fonction de
l’antigene choisi et la souche de souris utilisée pour produire l’EAE. C'est un modele qui
reproduit tous les symptomes retrouvés chez l'Homme. Effectivement, la composante
inflammatoire est observée dans le modele EAE avec la phase de neurodégénérescence
puisqu'une démyélinisation et des dommages axonaux sont retrouvés chez les souris EAE
(272 ; 273). C'est un modele tres représentatif de la pathophysiologie de la sclérose en
plaques chez l'humain. Ainsi il s'agit d'un modele tres répandu en recherche pré-clinique.
2.6.2.Le modele cuprizone

Parmi les modeles de sclérose en plaques produits par les toxines, le plus généralement utilisé
est un agent chélatant du cuivre, la cuprizone. Ce modele est spécifiquement adapté pour
l'étude des mécanismes de remyélinisation (274 ; 275 ; 276). La cuprizone est injectée par
voie orale à des souris d'une souche sensible C57BL/6J pendant 4 à 6 semaines ce qui produit
des lésions dans le cerveau associées à une démyélinisation, un œdeme, une hydrocéphalie, et
d'astrogliose. La cuprizone créée un dysfonctionnement du complexe mitochondrial IV avec
une toxicité sélective pour les oligodendrocytes. C'est à partir de la 3eme semaine de
traitement d’injection de cuprizone, que les oligodendrocytes présents dans l'hippocampe et
le corps calleux dégénerent. Des l’arret de la cuprizone, la démarche de remyélinisation
commence. Ce modele donne donc un apercu du processus d’apoptose de la remyélinisation
et des oligodendrocytes (277).
Le modele de démyélinisation produite par la cuprizone a déclenché un intéret ascendant lors
de la derniere décennie dû à un systeme reproductible d'apoptose primaire des
oligodendrocytes et de démyélinisation secondaire que ce modele apporte (278 ; 279).
L'injection de cuprizone créé des perturbations métaboliques dans les oligodendrocytes qui
induisent l'apoptose de ces cellules (280). Des recherches récentes montrent que la
démyélinisation intervient dans l'hippocampe, le corps calleux,le cortex, et meme dans le le
cervelet. Suite à la six semaines d'exposition à la thérapie, la démyélinisation est suivi d'une
remyélinisation complete et spontanée. Toutefois, si le traitement à la cuprizone est rallongé,
la remyélinisation peut etre incomplete ou meme ne plus se développer (281). Le modele
cuprizone est donc approprié pour l'étude des mécanismes de la démyélinisation aiguë et
chronique et les processus corrélés dans la remyélinisation (282). De multiples molécules
sont testées actuellement dans ce modele dans le but d'essayer de neutraliser les effets de la
sclérose en plaques, tel que la myricétine, ou encore un anticorps monoclonal recombinant
humain rHIgM22 (283 ; 284 ; 285). Néanmoins, ce modele n'est pas complet puisqu'il n'est
pas représentatifs de toutes les caractéristiques inflammatoires de la maladie. Ce modele
permet surtout l'étude des phases de démyélinisation et remyélinisation qu'on retrouve dans la
sclérose en plaques.
2.6.3. Les autres modeles
2.6.3.1. Les modeles transgéniques
L'évolution des techniques de clonage des lymphocytes T et de transgénese a permis de
produire de nouvelles lignées de souris exprimant un TCR (T-cell recepteur) spécifique d'un
peptide ou d'une protéine de la myéline (286). De ce fait, ces lignées constituent une mine de
lymphocytes T homogenes, auto-réactifs et de spécificité connue exprimant le TCR
spécifique d’un auto-antigene myélinique. Ces modeles animaux sont donc utilisables dans
des expériences d’induction d’EAE. Ainsi, il existe des souris transgéniques nommées PLP-
TCR parce qu’elles ont été produites en introduisant par transgénese le fragment PLP139-151
(287). Environ 40% de ces animaux manifestent une EAE spontanée sévere des l’âge de 6
semaines. Ces modeles permettent l'étude des conditions de rupture de la tolérance immune
vis-à-vis d'auto-antigenes spécifiques du systeme nerveux central. Ces animaux TCR
transgéniques sont aussi utilisés afin de tester de nouvelles stratégies thérapeutiques, en
particulier celles fondées sur l'élimination sélective de LT auto-réactifs de spécificité connue
au cours d'une maladie auto-immune.
Une autre méthode consiste à générer des souris transgéniques exprimant une protéine
exogene sous le controle du protagoniste d’une protéine spécifique du SNC. Cette lignée,
elle, permet l'étude des processus d'induction de la tolérance au soi et les conditions de
rupture de cette forme de tolérance. Ce modele a également permis le test de l'hypothese

selon laquelle une atteinte auto-immune du systeme nerveux central peut etre produite suite à
une infection virale. Effectivement, cela est possible si le virus exprime un épitope exposant
des similitudes structurelles avec un épitope du soi (phénomene de mimétisme moléculaire)
(288).
Les modeles transgéniques permettent de qualifier notamment les mécanismes cellulaires et
moléculaires lié à l'étiologie de la maladie. Cependant, certains modeles transgéniques
peuvent conduire à une EAE, et permettre d'analyser de nouvelles stratégies thérapeutiques
mais la production d'un animal génétiquement modifié est longue et compliquée. De plus,
l'induction de la maladie differe de celle observée chez l'Homme.
2.6.3.2.Les modeles viraux
Les antécédents génétiques et les facteurs environnementaux, comme les virus, semblent etre
important dans l'étiologie de la sclérose en plaques. Les modeles expérimentaux viraux
apportent la preuve que différents types de virus peuvent déclencher des maladies
démyélinisantes inflammatoires similaire à la sclérose en plaques. Effectivement, les
infections virales du systeme nerveux central peuvent provoquer une démyélinisation chez la
souris, généralement apres une encéphalite résolue (289). Au sein des différents types de
virus, les plus employés pour induire une encéphalomyélite sont le virus de l'hépatite murine
(MHV), modele de l'encéphalomyélite murine de Theiler (TMEV), le picornavirus, un
alphavirus neurotrope de la famille des Togaviridae, le coronavirus et le SFV .
Le virus de Theiler produit chez des souris SLJ/J une maladie aigue précoce similaire à une
encéphalomyélite suivie d'une maladie démyélinisante chronique tardive. La maladie
démyélinisante chronique tardive est décrite par de longues lésions démyélinisantes, une
atrophie progressive de la ME, des infiltrats de cellules mononucléaires, et des dommages
axonaux. Des ressemblantes étroites existent entre la maladie démyélinisante produite par le
virus de Theiler chez la souris et la sclérose en plaques chez l'homme (290 ; 291).
Le MHV est un agent naturel pathogene qui infecte tous les types de cellules dans le systeme
nerveux central (292). Les souris sensibles C57BL/6J infectées par MHV développent un
seul épisode majeur symptomatique ( paralysie, parésie des membres postérieurs, ataxie),
contrairement au TMEV ( The Theiler's murine encephalomyelitis virus) . La démyélinisation
commence à partir d'une semaine apres l'infection, atteignant un sommet à la 3eme ou 4eme
semaine, apres quoi la remyélinisation des lésions peut apparaître.
Le SFV (virus semliki forest) atteint les neurones du SNC et les oligodendrocytes produisant
une démyélinisation (293).
Les modeles viraux permettent la compréhension du déclenchement du processus
pathogenese conduisant à la sclérose en plaques par une infection virale en étudiant les
processus mis en jeu lors de l'induction des réactions auto-immunitaires.
Toutefois, ces modeles sont peu développés en recherche pré-clinique. En effet, l'utilisation
des modeles viraux conduit à utiliser des agents pathogenes séveres et difficiles à mettre en
place. Aussi, selon le virus utilisé, le modele ne représente pas toutes les caractéristiques de la
maladie.