Développement d'organoïdes cérébraux de patients atteints du déficit en transporteur de la créatine comme outil d'évaluation de l'efficacité d'agents thérapeutiques

Le déficit en transporteur de la créatine (CTD) est une maladie génétique et métabolique rare dans laquelle la perte de fonctionnalité du transporteur de la créatine (CRT, SLC6A8) conduit à une absence de créatine dans le cerveau. Les patients CTD présentent un trouble neurodéveloppemental qui se manifeste par une déficience intellectuelle avec un retard de langage, ainsi que des troubles du comportement et de l'épilepsie dans certains cas. A l'heure actuelle, aucune thérapie efficace n'est disponible. L'absence de CRT fonctionnel représente un obstacle majeur à l'administration de créatine dans le cerveau et à l'amélioration du tableau clinique des patients CTD. De plus, les connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires cérébraux affectés par la diminution en créatine restent encore à préciser. Les études actuelles sont basées sur l'utilisation de cultures cellulaires humaines classiques, souvent considérées comme non physiologiques, et sur des modèles animaux dont les différences inter-espèces compliquent l'extrapolation des résultats à l'être humain. Pour préciser les mécanismes affectés et identifiés de nouvelles cibles potentielles pour les traitements pharmacologiques, il est important de développer de nouveaux modèles CTD humains pertinents. L'utilisation combinée de ces différents modèles permettrait de renforcer la découverte de biomarqueurs du CTD et de fournir des données convergentes solides pour soutenir les essais cliniques.Ce projet de thèse repose sur le développement d'organoïdes cérébraux CTD, un modèle cellulaire humain mimant le cerveau des patients CTD pour mieux appréhender le rôle de la créatine dans les dysfonctionnements cérébraux des patients atteints.Après avoir obtenu et caractérisé ce nouveau modèle in vitro humain CTD, la comparaison des protéomes d'organoïdes sains vs CTD a permis d'identifier plusieurs altérations moléculaires et cellulaires en lien avec les processus de neurogenèse et de synaptogenèse, le métabolisme énergétique et les processus de méthylation. Ces observations ont été validées par l'utilisation d'organoïdes cérébraux CTD ré-exprimant le CRT fonctionnel, ainsi que par des modèles murins Slc6a8-/y traités ou non avec l'ester dodécylique de créatine (DCE), une prodrogue permettant d'augmenter la teneur en créatine du cerveau.Les résultats obtenus mettent en exergue que l'absence de créatine cérébrale entraîne une suractivation de la voie GSK3β, l'expression génique de facteurs, la stabilité des microtubules, un déficit d'incorporation du glucose, un déficit mitochondrial et une hypométhylation de l'ADN. Ces modifications semblent altérer les processus de neurogenèse et de synaptogenèse responsables des altérations des fonctions cognitives chez les patients. Ces différentes voies dérégulées, décrites pour la première fois dans le CTD grâce à l'utilisation conjointe d'organoïdes cérébraux CTD humains et de modèles murins Slc6a8-/y, mettent en évidence de nouveaux biomarqueurs qui peuvent être utilisés pour tester l'efficacité thérapeutique de candidats médicaments dans des études précliniques et cliniques.