Poisson-zèbre et "gâteaux schtroumpf" associent une mutation à des troubles GI

Les mutations d'un gène majeur de l'autisme appelé SYNGAP1 ralentissent la vitesse à laquelle les poissons zèbres digèrent la nourriture et évacuent les déchets. Des essais sont commencés avec des "gâteaux de Schtroumpf" pour étudier la digestion chez l'homme.

spectrumnews.org Traduction de "Zebrafish and ‘Smurf cakes’ link autism gene mutation to digestive woes"

Le poisson-zèbre et les "gâteaux de schtroumpf" associent la mutation d'un gène de l'autisme à des troubles digestifs
par Peter Hess / 20 novembre 2020

Vue sur les toilettes : Les jeunes poissons zèbres ont une peau transparente, ce qui permet aux chercheurs de suivre les mouvements des boules lumineuses dans leur intestin. © Spectrum News Vue sur les toilettes : Les jeunes poissons zèbres ont une peau transparente, ce qui permet aux chercheurs de suivre les mouvements des boules lumineuses dans leur intestin. © Spectrum News
Les mutations d'un gène majeur de l'autisme appelé SYNGAP1 ralentissent la vitesse à laquelle les poissons zèbres digèrent la nourriture et évacuent les déchets. Ces découvertes pourraient expliquer pourquoi certaines personnes porteuses de mutations SYNGAP1 ont des problèmes gastro-intestinaux (GI).

Les chercheurs ont présenté ces travaux inédits mardi et mercredi lors de la conférence scientifique internationale SYNGAP1 2020, qui s'est déroulée virtuellement en raison de la pandémie de coronavirus. Ils ont également commencé à recruter des personnes présentant des mutations SYNGAP1 lors de la conférence pour une étude en cours sur la fonction intestinale.

"Ce lien entre les symptômes gastro-intestinaux et l'autisme est présent dans la littérature depuis longtemps, mais les mécanismes n'ont pas beaucoup progressé", a déclaré Julia Dallman, chercheuse principale et professeure agrégée de biologie à l'université de Miami en Floride, qui a présenté les résultats mercredi.

Dans le cerveau, SYNGAP1 fonctionne principalement au niveau des synapses, ou les jonctions entre les neurones, et aide les cellules à échanger des messages chimiques. Les mutations du gène sont fortement liées à l'autisme, aux crises d'épilepsie, à la déficience intellectuelle et aux problèmes de sommeil.

Encouragés par les rapports anecdotiques de familles sur la constipation, le reflux et la suralimentation chez les personnes présentant des mutations du gène SYNGAP1, Dallman et ses collègues ont décidé d'explorer le rôle du gène dans l'intestin. La peau transparente du jeune poisson-zèbre a permis aux chercheurs de suivre le mouvement des microscopiques billes fluorescentes - mélangées à la nourriture du poisson - dans l'intestin. Ils ont ainsi pu mesurer la vitesse et la force avec lesquelles le tube digestif achemine la nourriture et les déchets.

Voir la nourriture

Les chercheurs ont découvert que les poissons zèbres ayant une copie mutée de SYNGAP1 ont un péristaltisme - les contractions rythmiques qui déplacent la nourriture et les déchets dans l'intestin - nettement plus faible que les poissons ayant des copies intactes du gène.

Le résultat s'accorde avec l'étude de 2019 de l'équipe sur les poissons ayant une copie mutée de SHANK3, un autre gène important de l'autisme. Ces poissons ont également montré une action péristaltique plus faible que celle des poissons sauvages, et un péristaltisme encore plus lent que celui des poissons SYNGAP1.

Il est trop tôt pour dire comment les résultats obtenus avec le poisson-zèbre sont liés aux problèmes digestifs observés chez l'homme, affirment les chercheurs, mais ils ont quelques idées.

Un type spécifique de cellule, appelé cellule entéroendocrine, dans le tube digestif est significativement altéré chez les poissons zèbres mutants SYNGAP1 et SHANK3 par rapport à ceux des poissons de type sauvage. Ces cellules détectent les substances chimiques et la longueur de l'intestin, et envoient des messages au système nerveux entérique sur ce qui se déplace et en quelle quantité. Le système nerveux entérique, à son tour, envoie ces messages au cerveau.

La coloration des cellules a révélé une faible expression de sérotonine dans les cellules entéroendocrines de l'intestin du poisson mutant par rapport aux poissons sauvages. En raison de cette carence, il se peut qu'ils ne perçoivent pas avec précision le contenu de l'intestin, de sorte que le cerveau et les intestins ne peuvent pas répondre de manière appropriée par des contractions.

"Il existe un lien direct entre ces cellules qui détectent ce qui se trouve dans l'intestin et la ligne de communication entre l'intestin et le cerveau", explique David James, un étudiant doctorant dans le laboratoire de Dallman qui a présenté les travaux sur le poisson-zèbre mardi. "Nous pensons que ces mutations ont un impact sur la capacité des cellules entéroendocrines à communiquer avec le système nerveux entérique et avec le cerveau en général. Comme dans la plupart des cas d'autisme, cela se résume à un problème de communication entre les cellules".

Gâteaux de schtroumpf

Le suivi de la digestion chez l'homme passe généralement par l'imagerie radiographique, mais cette approche serait difficile pour les enfants porteurs de mutations SYNGAP1, qui sont souvent hyperactifs et ne peuvent pas rester allongés assez longtemps. C'est pourquoi, inspirée par les résultats obtenus avec le poisson-zèbre, l'équipe de Mme Dallman a adopté une approche différente : des "gâteaux de schtroumpf" bleus, du nom des personnages de dessins animés de la même couleur.

"Vous mangez un gâteau de Schtroumpf avec une teinture bleue, après un jeûne, puis vous mesurez le temps jusqu'à ce que le caca bleu arrive", dit Dallman. Comme le système digestif ne décompose pas le colorant, les gâteaux Schtroumpf donnent aux chercheurs une mesure précise du temps que les enfants mettent à digérer et à excréter la nourriture teintée en bleu.

"C'est objectif. Vous ne demandez pas aux parents de l'interpréter", explique Mme Dallman.

Ils n'ont pas encore publié les résultats des essais sur les gâteaux de Schtroumpf, mais le traceur semble fonctionner, dit Dallman, et ils ont validé la technique de mesure par rapport à une technique existante d'observation par rayons X.

Son équipe développe également une application pour téléphone portable que les parents peuvent utiliser pour recueillir des observations sur les selles de leurs enfants et les signes de détresse gastro-intestinale - et pour dire aux chercheurs quelles nouvelles questions ils devraient poser. Les chercheurs prévoient d'utiliser ces observations pour informer et affiner les études futures sur les poissons zèbres.


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