Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Amyotrophie Spinale Infantile (SMA)“

L’amyotrophie spinale ou SMA est la maladie génétique la plus fréquente menant à la mortalité infantile. Cette maladie neuromusculaire est due à l’altération du gène SMN1. Cette anomalie génétique provoque la réduction des taux de protéine Smn, induisant la dégénérescence des neurones moteurs, la faiblesse et l’atrophie musculaire. La thérapie génique, consistant à réintroduire le gène SMN1 normal dans les motoneurones constitue une thérapie de choix pour la SMA. Nous avons montré l’efficacité sans précédent de cette approche chez la souris modèle de SMA après une simple injection intraveineuse d’un AAV9 exprimant SMN1. Une jeune société de biotechnologie, dirigée par le Dr Kaspar, a testé cette approche expérimentale chez de jeunes patients atteints de SMA type 1. Le Dr Mendell, en charge de ce projet clinique, a montré une augmentation significative de la survie et des fonctions motrices des patients (jusqu’à 4 ans) après une seule injection de l’AAV9-SMN (appelé ZolgenSMA) dans la veine du bras ou de la jambe. Cette thérapie, qui a obtenu l’AMM par la FDA le 24 mai 2019, est actuellement la première thérapie génique efficace dans les maladies neuromusculaires.

On convient de dire qu’une génération est nécessaire pour faire émerger une nouvelle famille de médicaments. L’amyotrophie spinale infantile (SMA), après l’élucidation du gène causal en 1995, dispose depuis peu de deux classes innovantes de thérapeutiques : l’administration répétée d’oligonucléotides antisens et l’administration unique d’une thérapie génique par scAAV9-SMN. En s’adressant aux mécanismes génétiques de la maladie, elles en modifient fondamentalement le cours. Ces avancées majeures dans une maladie extrêmement sévère, mortelle souvent avant l’âge de 18 mois dans les formes de type 1 (50 % des malades), ouvrent la voie pour d’autres pathologies graves du système nerveux ou neuromusculaire, et apportent une preuve déterminante de l’efficacité de ces classes nouvelles de produits appelés à s’adresser à de nombreuses maladies génétiques ou acquises. Elles génèrent aussi de nouvelles questions d’ordre scientifique et technologique (capacités limitées de production des quantités nécessaires en thérapie génique) mais également d’ordre éthique (conditions d’accès des malades à ces thérapies innovantes), qui résonnent au-delà de cette seule maladie.

L’épidémiologie des amyotrophies spinales infantiles (ASI ou SMA pour spinal muscular atrophy) reste à faire en France. Bien qu’appartenant aux maladies rares, elle n’en est pas moins fréquente parmi les maladies génétiques de l’enfant. En l’absence d’un registre ou d’une banque de données vraiment opérationnels, les différents acteurs concernés par la SMA sont condamnés à se référer aux seules données de la littérature internationale. À l’heure où le comptage des individus pouvant potentiellement bénéficier de thérapies innovantes comme le nusinersen devient un enjeu crucial, notamment pour les autorités de santé, la filière de santé neuromusculaire Filnemus a pris l’initiative de contribuer à cet inventaire, à l’aide de son réseau de centres de compétence et de référence. À cet effet, deux enquêtes, de portée et de méthodologie distinctes, ont été réalisées ces derniers mois.

À l’heure des nouvelles thérapeutiques chez les personnes présentant une amyotrophie spinale antérieure ou spinal muscular atrophy (SMA), la mesure régulière, précise et fiable des capacités motrices est devenue indispensable. Différents outils ont été développés dans la littérature et peuvent être utilisés pour cela. Le choix d’une échelle/ d’un outil se fait en fonction du type de SMA, de l’âge de la personne et des éléments spécifiques de la motricité que l’on souhaite évaluer. En France, l’échelle MFM est utilisée en pratique clinique dans de nombreux centres de référence de Maladies Neuromusculaires (MNM). Les autres échelles fréquemment utilisées au niveau international ne sont cependant pas disponibles en français rendant leur utilisation plus difficile en pratique clinique courante. Cet article présente le processus de traduction en français des échelles les plus fréquemment utilisées chez la personne avec SMA (CHOP INTEND, HFMSE, RULM, 6-minute walk test et HINE-2). Différentes étapes ont été respectées, notamment les étapes de traduction en français, traduction inversée en anglais, comparaison des versions anglaises, harmonisation et obtention de la version finale en français. Un programme de formation et sensibilisation des différents professionnels des consultations MNM des centres de référence français avec proposition d’ateliers en présence des membres du comité scientifique suivra l’étape de traduction afin de les faire connaître, expliciter leur utilisation et participer à la diffusion de ce travail.

L’amyotrophie spinale infantile (ou ASI) est une maladie neuromusculaire de l’enfant, induite par un faible niveau de protéine SMN (pour Survival of Motor Neuron) présent dans l’organisme et pour laquelle aucune thérapie curative n’est connue à ce jour. Nous montrons, par ce travail, que le retard de maturation des unités motrices, observé chez les souris ASI de type II, est corrélé avec la mort motoneuronale. L’exercice physique retarde la mort motoneuronale et induit une accélération de la maturation des unités motrices. En outre, l’exercice physique est capable d’augmenter spécifiquement l’expression du gène codant pour la sous unité activatrice du récepteur au NMDA et majoritaire dans les motoneurones, nommée NR2A, qui est sous exprimée dans la moelle épinière des souris ASI de type II. En conséquence, inhiber l’activité du récepteur au NMDA bloque les effets de l’exercice sur le développement musculaire, la neuroprotection et la durée de vie. Ainsi, restaurer la fonction du récepteur au NMDA pourrait être une approche thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’ASI.

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) et l'amyotrophie spinale (SMA) sont deux maladies du motoneurone (MN) se caractérisant par une dénervation musculaire progressive, pouvant être fatale par insuffisance respiratoire. Dans la SLA, les MN rapides (MNr) sont principalement affectés, tandis que dans la SMA, les MNr et les MN lents (MNl) dégénèrent. Le laboratoire a montré que soumettre des modèles murins adultes de la SLA (B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J) et de la SMA de type 3 (FVB/NRj-SmnDelta7/Delta7,huSMN2+/+) à un exercice de nage, activant les MNr, induisait une neuroprotection spécifique des MNr dans les deux maladies, tandis que l'entraînement à un exercice de course, activant les MNl, induisait une neuroprotection des MNl, en SMA uniquement. Ces données suggèrent que seules les populations de MN vulnérables et activées par un exercice seraient capables de mettre en place des adaptations permettant leur survie. Afin de tester cette hypothèse, nous avons voulu développer deux approches complémentaires d'isolement des ARNm, l'une axée sur les MNr et l'autre sur les MN activés par l'exercice. La première s'appuie sur l'immunoprécipitation des ARNm des MNr par expression de la PolyA binding protein marquée (PABP-Flag) contrôlée par le système CRE-Lox, dans des souris SLA et SMA exprimant l'enzyme CRE sous le contrôle du promoteur Calcitonin-related-polypeptide alpha (Calca-CRE), marqueur des MNr spinaux. Nous avons développé trois plasmides d'expression de la PABP-Flag dépendante de la CRE, dont deux ont été sélectionnés pour leur efficacité et spécificité d'expression après transfection in vitro d'une lignée cellulaire MNale murine MN1 et encapsidés dans des AAV9. Malheureusement les tests réalisés in vivo de ces deux AAV9-PABP-Flag chez des souris Calca-CRE non mutantes ont révélé une faible efficacité et spécificité d'expression de la PABP-Flag, tant par injection intrathécale qu'intramusculaire et pour des quantités de vecteurs viraux comprises entre 1.5E9 et 3.3E11 Vg. Cette stratégie n'a donc pu être utilisée le cadre de notre étude. La seconde approche repose sur la microdissection laser (MDL) de MNr innervant trois muscles de la patte et activés par les exercices, marqués par le fragment C terminal de la toxine tétanique (TTC), un traceur rétrograde trans-synaptique dépendant de la dépolarisation neuronale. De nouveau, ni l'application d'exercices de nage à différents temps, avant et après injection intramusculaire de la TTC, ni la limitation de l'activité neuromusculaire par immobilisation ne sont parvenus à modifier les populations MNales marquées à la TTC, suggérant que la TTC ne permet pas une sélection spécifique des MNr activés par l'exercice. Nous avons donc décidé de recueillir les ARNm de MNr par utilisation du Fluorogold (FG), un traceur rétrograde pan MN et d'appliquer un filtre d'aire somatique >900µm². Ainsi, nous avons pu mener une analyse transcriptomique croisée sur MNr isolés par MDL de coupes de moelles épinières de souris SLA et SMA adultes non entraînées ou entraînées à la course ou à la nage. Cette analyse a suggéré la mise en place d'adaptations cellulaires spécifiques à la nage participant à la survie des MNr telles qu'une modulation du métabolisme des ARN, de l'homéostasie protéique, de l'excitabilité neuronale et des fonctions synaptiques. Ces adaptations seraient initiées en partie par une modulation fine de la voie des MAP Kinases impliquant des effecteurs propres à chacune des maladies. De manière très intéréssante, notre étude suggère un rôle coordinateur majeur, commun dans les deux maladies, du gène de fusion d'ancrage des protéines kinase A PALM2-AKAP. Ces travaux pionniers permettent une meilleure compréhension des mécanismes de neuroprotection activés par l'exercice dans différents contextes pathologiques, ouvrant la voie pour le développement de nouvelles thérapies potentiellement applicables à de nombreuses maladies neurodégénératives
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and spinal muscular atrophy (SMA) are two motor neuron (MN) diseases characterized by progressive muscle denervation, which can be fatal due to respiratory failure. In ALS, fast motor neurons (fMNs) are primarily affected, while in SMA, both fMNs and slow motor neurons (sMNs) degenerate. Subjecting adult mouse models of ALS (B6SJL-Tg(SOD1-G93A)1Gur/J) and type 3 SMA (FVB/NRj-SmnDelta7/Delta7, huSMN2+/+) to high-intensity swimming exercise, which activates fMNs, induced specific neuroprotection of fMNs in both diseases, while training to low-intensity running exercise, which activates sMNs, induced neuroprotection of sMNs in SMA only. These data suggest that only vulnerable MN populations activated by exercise are capable of implementing adaptations that enable them to survive. To test this hypothesis, we set out to develop two complementary mRNA isolation approaches, one focusing on fMNs and the other on exercise-activated MNs.The first consist on a CRE recombinase dependant-AAV9-based expression of a tagged Poly-A Binding Protein (PABP) under the control of the Calcitonin related Polypeptide Alpha (Calca), a spinal fMN marker. This adapted ctag-PAPERCLIP technique allows to immunoprecipitate mRNA from fMN in generated heterozygous Calca-CRE ALS and SMA mouse models. To this end, we developed three CRE-dependent PABP-Flag expression plasmids, two plasmids were selected for their expression efficiency and specificity after in vitro transfection of a murine MNal MN1 cell line and encapsidated in AAV9. Unfortunately, after intrathecal or intramuscular injection in non-mutant Calca-CRE mice in quantities ranging from 1,5E9 to 3,3E11 Vg per mouse, these two AAV9-PABP-Flag showed weak PABP-Flag expression efficiency, associated with a non-CRE-dependent leak of expression, therefore non-specific to fMN. Hence, this strategy could not be used in our study. The second approach consist on laser capture microdissection (LCM) of sMNs innervating three hindlimb muscles and activated by exercise labeled by the C-terminal fragment of tetanus toxin (TTC), a depolarization-dependant trans-synaptic retrograde tracer. Once more, neither the application of swimming exercise at different times, before and after intramuscular injection of TTC, nor the limitation of neuromuscular activity by immobilization succeeded in modifying TTC-labeled MNal populations, suggesting that TTC does not allow specific selection of exercise-activated MNr. We therefore decided to collect fMNs mRNA using Fluorogold (FG), a pan MN retrograde tracer, and to apply a somatic area filter >900µm² to the selected MN.This analysis suggested the development of specific cellular adaptations to swimming that contribute to the survival of vulnerable fMNs, such as modulation of RNA metabolism, protein homeostasis, neuronal excitability and synaptic functions. These adaptations would be initiated in part by fine modulation of the MAP Kinase signaling pathway involving effectors specific to each disease. Finally, our study suggests a major coordinating role, common to both diseases, for the PALM2-AKAP protein kinase A anchoring fusion gene. This work provides a better understanding of the neuroprotective mechanisms activated by exercise, a prerequisite for the development of new effective therapies

L’amyotrophie spinale infantile (ASI) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) sont deux maladies neurodégénératives très graves. Nous avons analysé les effets de l’exercice physique dans des modèles souris de ces deux pathologies. La course est bénéfique dans le cas de l’ASI. Elle augmente la durée de vie, permet une neuroprotection et diminue l’atrophie musculaire due à la maladie. L’étude comparée des effets de la nage et de la course chez un modèle souris de la SLA montre que les deux types d’exercice sont neuroprotecteurs. Mais alors que la course protège plutôt les motoneurones d’unités motrices lentes, la nage préserve plutôt ceux des unités motrices rapides. Que ce soit dans l’ASI ou la SLA, l’exercice physique est très bénéfique. Ces études ouvrent la voie au développement de programmes d’entraînement pour les patients, permettront d’identifier ces mécanismes et de proposer de nouvelles voies thérapeutiques.

L’amyotrophie spinale infantile (SMA) est une maladie neurodégénérative rare, caractérisée par une perte progressive des motoneurones de la moelle épinière, et pour laquelle aucun traitement curatif n’est disponible. Cette maladie est causée par la mutation du gène SMN1 qui induit une diminution de l’expression de la protéine SMN. Depuis plusieurs des années, notre l’équipe examine les effets de l’exercice sur le développement ou le maintien de l’unité motrice dans des maladies neurodégénératives affectant spécifiquement le motoneurone. Ces études ont notamment permis de mettre en évidence que l’exercice physique pourrait avoir des effets bénéfiques pour l’amyotrophie spinale, dans un modèle de souris SMA de type 2 soumis à un exercice de course sur roue pendant 5 jours (Grondard et al., 2005). Dans notre étude, nous avons comparé les effets de deux programmes d’entraînement différents, d’une durée de 10 mois, basés sur un exercice de course ou sur un exercice de nage, sur des populations de souris SMA de type 3, la forme la moins sévère de la maladie. Dans nos conditions, la course est un exercice de faible intensité et de faible amplitude, mais qui induit plus de lésions musculaires, au contraire de la nage, comme le confirme les mesures de lactate et de créatine kinase circulants. Ces deux paramètres ont des valeurs anormalement hautes chez les souris SMA, suggérant des anomalies métaboliques et de fragilité musculaire, qui sont limitées par les deux programmes d’entraînement. Les analyses du comportement moteur indiquent également que les 10 mois d’entraînement améliorent significativement les capacités motrices des souris SMA, et notamment la résistance à la fatigue avec la nage. Comme attendu, la perte de 46% des motoneurones spinaux enregistrée à 12 mois chez les souris SMA sédentaires est significativement limitée par les deux types d’entrainement, mais avec des efficacités différentes sur les différentes sous‐populations de motoneurones spinaux. En effet, la course protège préférentiellement les motoneurones de faible surface et exprimant ERR‐β, assimilés à des motoneurones lents, et la nage les motoneurones de large surface et exprimant Chodl, assimilés à des motoneurones rapides. De manière surprenante, la neuroprotection induite par l’exercice est indépendante de l’expression de SMN dans la moelle épinière des souris SMA. Une étude de la forme et de la surface des jonctions neuromusculaires dans trois muscles du mollet, le soleus, le plantaris et le tibialis, et une étude du phénotype musculaire de ces mêmes trois muscles confirment le rôle bénéfique de l’entrainement mais aussi les effets différentiels des deux programmes, avec un effet plus important pour la nage. Les améliorations de l’unité motrice, induites par l’exercice, permettent un meilleur fonctionnement neuromusculaire, comme le suggère les mesures électrophysiologiques du muscle plantaire. Pris tous ensemble, ces résultats suggèrent qu’un exercice de nage, à haute intensité, dans des conditions anaérobies, et axé sur le recrutement des muscles extenseurs pourrait être bénéfique pour les patients SMA, notamment pour améliorer les capacités motrices et donc la qualité de vie des patients
Objective: Spinal Muscular Atrophy (SMA) is a group of autosomal recessive neurodegenerative diseases differing in their clinical outcome, characterized by the specific loss of spinal motor‐neurons, caused by insufficient levels of SMN protein expression. No cure is presently available for SMA. While physical exercise might represent a promising approach for alleviating SMA symptoms, the lack of data dealing with the effects of different exercise types on diseased motor‐units still precludes the use of exercise in SMA patients. Methods: We have evaluated the efficiency of two long‐term physical exercise paradigms, either based on high intensity swimming or on low intensity running, in alleviating SMA symptoms in a mild type 3 SMA‐like mouse model. Results: We found that a 10‐month physical training induced significant benefits in terms of resistance to muscle damages, energetic metabolism, muscle fatigue and motor behavior. Both exercise types significantly enhanced motor‐neuron survival, independently of SMN expression, leading to the maintenance of neuromuscular junctions and skeletal muscle phenotypes, particularly in the soleus, plantaris and tibialis of trained mice. Most importantly, both exercises significantly improved neuromuscular excitability properties. Besides, all these training‐induced benefits are quantitatively and qualitatively related to the specific characteristics of each exercise, suggesting that the related neuroprotection is strongly dependent on the specific activation of some motor‐neuron subpopulations. Interpretation: Taken together, the present data show significant long‐term exercise benefits in a mild type 3 SMA context and provide important clues for designing rehabilitation programs in patients

Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSC) ont pour caractéristiques principales l'auto-renouvellement permettant de les avoir de manière quasi-illimité ainsi qu'un potentiel de différenciation, qui en théorie, peut permettre de générer l’ensemble de cellules de l'organisme. Ces deux caractéristiques en font un outil de choix pour une utilisation en médecine régénérative, disséquer certains mécanismes du développement humain, l'étude de maladies génétiques et la recherche de nouveaux médicaments. Durant mes travaux de thèse, j'ai utilisé les hPSC afin de mettre en place un nouveau modèle d'étude de l'amyotrophie spinale infantile (SMA). La SMA est une maladie neurodégénérative due à la mort spécifique des motoneurones (MN) de la moelle épinière qui provoque une atrophie des muscles striés. La première étape a consisté à la mise en place d'un protocole de différenciation efficace en motoneurones à partir des hPSC. A l'issue d'un criblage combinatoire de morphogènes, nous avons identifié une condition permettant la production de motoneurones spinaux de façon efficace (70%) et rapide (14 jours). Des conditions de génération de motoneurones craniaux (50%), sensitifs (65%) et inter-neurones (75%) ont également été identifiées. Ce protocole de différenciation optimisé a ensuite été appliqué sur des lignées de cellules souches induites à la pluripotence (hIPS) reprogrammées à partir de fibroblastes porteurs de la mutation causale de la SMA ainsi que sur des fibroblastes contrôles. Nous avons mis en place un système d'étude des motoneurones en plaque 384 afin d'étudier le phénotype de dégénérescence spécifique des MN-SMA sur des cultures à long terme, via des approches d'analyse à haut débit. Nos travaux montrent que notre modèle de la SMA récapitule certains des phénotypes connus de la SMA et peut être utilisé pour des approches de criblage pharmacologique. En parallèle, nous avons également utilisé les caractéristiques des hPSC afin d'étudier un mécanisme intervenant dans les étapes précoces du développement embryonnaire. Nous avons travaillé en collaboration avec l'équipe du Dr. Rougeulle afin d'étudier les mécanismes de l'inactivation du chromosome X. Nous avons notamment déterminé l'implication du facteur Xact dans la mise en place des évènements menant à la ré-activation du chromosome X.En conclusion, les hPSC sont donc devenue des outils primordiaux pour la modélisation, qu'elle soit développementale ou pathologique et devraient permettre d'accélérer la compréhension des mécanismes physiologiques
Human pluripotent stem cells (hPSCs) are characterized by self-renewal and pluripotency abilities that refer to the capacity to proliferate indefinitively without commitment in vitro and to the ability to differentiate into multiple and specialized cell lineages. hPSCs are a useful tool for regenerative medicine, pathological modelling and new therapeutic molecule identification.My thesis project mainly focused on the development of a new cellular model for the study of spinal muscular atrophy (SMA). SMA is mainly characterized by a specific loss of spinal motor-neurons (sMN) that induces a progressive muscle weakness. The initial objective has been to define a protocol allowing the differentiation of sMN starting from hPSC. Using combinatorial analysis, we identified experimental condition that induced an efficient (70%) and rapid (14 days) generation of sMN. In parallel, we setted up the condition needed for the specification of different subtype of MN, such as spinal interneurons (77%) and sensory neurons (64%) in the same timeline.Then, we used human induced pluripotent stem cells (hIPS) from skin biopsies of SMA patients and unaffected fibroblasts. Characterization of the MNs viability was performed in 384 wells plates with high throughput screening. Moreover, our new system allowed us to reproduce in well characterized human PSC-derived MNs specific phenotype described for SMA thus providing a new tool for HT pharmacological screening and drug discovery. In addition, in collaboration with Dr.Rougeulle, we used hPSC to study specific mechanism occurring during early stages of embryonic development. In particular, we characterized the implication of Xact in the reactivation of chromosome X

Cette thèse traite des altérations constitutionnelles affectant l’épissage de l’ARN dans deux pathologies : les prédispositions génétiques aux cancers et l’amyotrophie spinale infantile (ASI). Nous avons mis en œuvre un test fonctionnel d’épissage utilisant des constructions basées sur des minigènes afin de détecter les conséquences sur l’épissage de toute variation nucléotidique de signification inconnue. Appliqué à l’interprétation des mutations identifiées lors du diagnostic génétique de prédispositions aux cancers du colon, du sein et de l’ovaire, ce test permet de reclasser près de 20% des variations de signification inconnue en mutations d’épissage. Certains de ces variants sont situés à distance des sites consensus d’épissage et peuvent altérer un motif régulateur d’épissage. Nous avons développé un ensemble d’outils d’analyse permettant leur cartographie et leur analyse fonctionnelle. Mes travaux sur l’ASI s’inscrivent dans la perspective d’essais cliniques, basés sur la correction de l’épissage du transcrit SMN2-D7. Afin de proposer des biomarqueurs indicateurs de l’efficacité du traitement, nous avons développé et validé une méthode sensible et robuste de dosage des ARNm issus de l’expression du gène SMN2. La dernière partie de mes travaux décrit l’étude d’un patient portant seulement deux copies du gène SMN2 avec un phénotype exceptionnellement modéré d’une ASI de type III. Nous avons montré qu’une mutation rare, sur les deux copies du gène SMN2 de ce patient, induit l’inclusion de l’exon 7 dans l’ARNm de SMN2. L’investigation sur le plan biochimique de ce variant a permis d’accéder à certains aspects de la régulation de l’épissage de l’exon 7 des gènes SMN qui n’avaient pas encore été décrits
This thesis deals with constitutional changes affecting RNA splicing in in two groups of genetics diseases: genetic predisposition to cancer and the neuromuscular disease spinal muscular atrophy (SMA). We developed minigene-based constructs functional assay to detect the effect on splicing of nucleotide variations of unknown significance. We applied this assay to the interpretation of mutations identified in the molecular diagnosis of genetic predisposition to colon cancer and to breast and ovarian cancer, and found that nearly 20% of the variation of unknown significance could be reclassified into splicing mutations. Some of these variants are located at a distance of consensus splice sites and can affect a splicing regulatory element. We developed a set of analytical tools to map these regulatory elements and to analyze them functionally. My work on SMA is in the context of clinical trials based on the correction of the defective splicing of SMN2 transcripts. We developed and validated a sensitive and robust method to determine mRNA expression from the SMN2 gene. The last part of my work describes the study of a patient with only two copies of the SMN2 gene and an unexpectedly moderate clinical phenotype (type III SMA). We showed that a rare mutation on both copies of the SMN2 gene of this patient enhanced inclusion of exon 7 into the mRNA of SMN2. The biochemical investigation of this variant has highlighted previously unrecognized aspects of the regulation of splicing of exon 7 of SMN genes

L'amyotrophie spinale infantile (SMA) est une maladie génétique autosomique récessive de l'enfant pour laquelle aucun traitement efficace n'existe. La SMA est caractérisée par la perte spécifique des motoneurones spinaux conduisant à une faiblesse musculaire sévère. Le décès des patients survient lorsque les muscles vitaux sont touchés. Cette maladie est causée par la mutation du gène Survival of Motor Neuron 1 (Smn1) conduisant à une diminution importante de l’expression de la protéine Survival of Motor Neuron (SMN). Tous les patients possèdent un ou plusieurs gènes copie de Smn1, le gène Smn2. Ces copies modulent la sévérité de la maladie en produisant une faible quantité de transcrits SMN complets, en particulier possédant l’exon 7, un exon alternatif qui code pour un domaine important pour que la protéine SMN soit fonctionnelle et stable. Des résultats récents, obtenus au laboratoire, indiquent que l'exercice physique retarde la mort des motoneurones, conduit à une augmentation du taux de maturation postnatale des unités motrices et déclenche l’expression du gène Smn2 chez des souris mimant la SMA de type II. Les premières données moléculaires suggèrent que les effets de l'exercice physique pourraient être relayés par la signalisation dépendante 1) des récepteurs au NMDA (Biondi et coll., J Neurosci, 2008) et/ou 2) du récepteur à IGF-1. Dans notre étude, nous avons d’abord testé les effets de l’activation directe des récepteurs au NMDA (NMDAR) dans un contexte de SMA. Nous montrons qu’une activation adéquate de ces récepteurs dans plusieurs modèles souris mimant les SMA sévères accélère la maturation postnatale des unités motrices, limite l'apoptose dans la moelle épinière et active l’expression du gène Smn2 favorisant l'expression de la protéine SMN. Ces effets bénéfiques sont dépendants du niveau d’activation des NMDARs et suggèrent que l'accélération de la maturation postnatale des unités motrices, induite par le NMDA, est indépendante du niveau d’expression de la protéine SMN. De manière importante, l’activation pharmacologique des NMDARs augmente fortement la durée de vie de deux modèles différents de souris mimant la SMA de type sévère. L'analyse des cascades de signalisation intracellulaire a révélé une altération inattendue des profils d’activation des voies de signalisation ERK et AKT/CREB, qui se rééquilibrent quand les NMDARs sont activés (Branchu et coll., J Neurosci, 2010).Comme la kinase ERK est constitutivement suractivée dans la moelle épinière des souris mimant la SMA, nous avons ensuite examiné son rôle potentiel dans la régulation de l'expression des gènes Smn2. Nous avons démontré que l'inhibition pharmacologique de la voie de signalisation MEK/ERK/Elk-1, notamment avec un médicament anti-cancéreux actuellement en essai clinique de phase 2, est bénéfique pour les souris mimant la SMA de type I. Nous avons identifié une relation croisée entre les voies de signalisation ERK et AKT impliquant la modulation, calcium-dépendante, de l'activité CaMKII. Ainsi, l'inhibition pharmacologique de ERK durant la phase symptomatique de la maladie chez ces souris, entraîne l'activation de la voie CaMKII/AKT/CREB et conduit à une augmentation significative de l’expression de la protéine SMN dans les motoneurones suite à une augmentation de la transcription du gène Smn2. Ces modifications sont corrélées avec une augmentation remarquable de la durée de vie et de la mobilité des souris et une neuroprotection des motoneurones spinaux. De plus, l’inhibition de ERK dans des cellules musculaires différenciées provenant de patients atteints de SMA de type II induit également une augmentation de l’activité de la voie AKT/CREB et de l’expression de SMN (Branchu et coll., J Neurosci, en révision positive). Enfin, nous avons montré que l'exercice physique est capable de diminuer l'expression du récepteur à l'IGF-1 (IGF-1R), qui est surexprimé dans la moelle épinière des souris mimant la SMA sévère
Spinal muscular atrophy (SMA) is a severe autosomal recessive disease in childhood for which no efficient therapy is currently available. SMA is characterized by the specific loss of spinal motor neurons leading to a severe muscular weakness and death when vital muscles are affected. This disease is caused by mutation of the survival of motor neuron 1 (Smn1) gene leading to a deficiency of the Survival of Motor Neuron (SMN) protein expression. All patients retain one or more copies of the Smn2 gene, which modulates the disease severity by allowing a small amount of full-length SMN transcripts and stable SMN protein to be produced. Recent results in our laboratory indicate that physical exercise delays motor neuron death, leads to an increase in the motor-units postnatal maturation rate and trigger Smn2 gene expression in motor neurons. Furthermore, on the one hand, exercise is capable of specifically enhancing the expression of the gene encoding NR2A, the major activating subunit of the NMDA receptor in motor neurons. This subunit is known to be dramatically down-regulated in the spinal cord of severe SMA-like mice. Accordingly, inhibiting NMDA-receptor activity abolishes the exercise-induced effects on muscle development, motor neuron protection and life span gain (Biondi et al., J Neurosci, 2008). Thus, we tried to restore NMDA-receptor function as a therapeutic approach to SMA treatment. We demonstrated that an adequate NMDA receptor activation in severe SMA-like mouse model significantly accelerated motor-unit postnatal maturation, counteracted apoptosis in the spinal cord, and induced a marked increase in SMN expression resulting from a modification of Smn2 gene transcription pattern. These beneficial effects are dependent on the level of NMDA receptor activation since a treatment with high doses of NMDA led to an acceleration of the motor unit maturation but favored the apoptotic process and decreased SMN expression. Thus, these results suggest that the NMDA-induced acceleration of motor-unit postnatal maturation occurred independently of SMN. The NMDA receptor activating treatment strongly extended the life span in two different severe SMA-like mouse models. The analysis of the intracellular signaling cascades that lay downstream the activated NMDA receptor revealed an unexpected competition between the MEK/ERK/Elk-1 and the AKT/CREB signaling pathways for Smn2 gene regulation. Actually, the reactivation of the AKT/CREB pathway, thought calcium influx and the phosphorylation of CaMKII, opposed to MEK/ERK/Elk-1 inhibition, induces an enhanced SMN expression (Branchu et al., J Neurosci, 2010). On the other hand, exercise is capable of strongly decreasing the expression of IGF-1 receptor (IGF-1R); which is over-expressed in the spinal cord of severe SMA-like mice. We report that this reduction is also correlated with a reactivation of the AKT/CREB pathway and a MEK/ERK/Elk-1 inhibition. Therefore we generated an IGF-1R+/- SMA-like mouse model to investigate the functional link between IGF-1R expression level and the intracellular signaling pathway triggered in SMA spinal cord. We provided the first evidence that reducing the IGF-1R expression level is neuroprotective for SMA motor neurons, accelerates motor-unit postnatal maturation and leads to a remarkable increase in SMN expression and lifespan. The analysis of the intracellular signaling cascades revealed the same competition for Smn2 gene regulation. However, the activation of AKT/CREB is calcium-independent. In addition, we showed a drastic reduction of STAT3 phosphorylation and SOCS-1 and -3 expressions, which are over-expressed in SMA spinal cord and known to positively modulate ERK phosphorylation and negatively AKT (Data not published). Taken together all these data suggest new perspectives to therapeutic strategy, based on specific pharmacological correction, for SMA

Ce travail de recherche se centre sur les mécanismes et les processus en jeu dans le développement du langage chez des enfants atteints par une amyotrophie spinale infantile de type il selon un modèle psychologique intégratif il évalue le niveau de langage de ces enfants (n=20) compare à un groupe témoin non-malade (n=20) apparie en fonction du sexe, de l'âge, de la culture d'origine et du niveau d'étude de la mère et au groupe d'étalonnage (Lenormand, 2000). Nous postulons que les enfants asi présentent des compétences langagières supérieures à celles des enfants de leur âge, observables par une richesse lexicale et sémantique et un développement morphosyntaxique précoce. La méthode de recherche et d'analyse de la production de langage selon le modèle cognitif du développement de Lenormand (2000) bien adaptée pour des enfants âgés de 18 mois a 4 ans est utilisée. Elle permet l'évaluation, même dans des situations pathologiques, des principales composantes linguistiques (principalement pour l'expression), une description des comportements verbaux (et non verbaux), leur standardisation et leur étalonnage. Elle rend compte des aspects pragmatiques de la communication à l'aide de la technique dite " du jeu spontané " enregistre pendant 20 minutes avec une vidéo. Le traitement des données s'effectue à partir du système chat (codes of the human analysis of transcripts) défini par MC Whinney et Snow dans le cadre du projet CHILDES (child language data exchange system) permettant l'analyse automatique des données sur informatique, grâce a une série de programmes appelés CLAN (child language analysis). Les résultats montrent que les asi produisent plus de mots, de verbes, de vocabulaire, de noms, de démonstratifs, d'adverbes, de possessifs et d'énoncés (p<0. 05). Par ailleurs, il est observé une interaction significative entre l'âge et l'état de sante (< 36 mois versus > 36 mois, p<0. 05). Les hypothèses sont confirmées et s'inscrivent dans une dynamique interactionnelle spécifique mères-enfants.

Abstract The purpose of this chapter is to describe the electrophysiologic findings in diseases that affect the neuraxis diffusely. This includes pathology of anterior horn cells (AHCs), roots, nerves, neuromuscular junctions, and muscles (Fig. 1). Anterior horn cell diseases include poliomyelitis, one form of arthrogryposis multiplex congenita, infantile spinal muscular atrophy (SMA I or Cases 14, 49, Werdnig-Hoffmann disease), juvenile 65, 76 spinal muscular atrophy (SMA II and III or Kugelberg-Welander disease), and motor neuron disease (MND; e.g., amyotrophic lateral sclerosis, AIS). Rare forms have been attributed to Hodgkin’s disease or macroglobulinemia.