Modelling spinal muscular atrophy (sma) in zebrafish

Préville, Marilou (2020). Modelling spinal muscular atrophy (sma) in zebrafish Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences expérimentales de la santé, 65 p.

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Résumé

L’amyotrophie spinale (SMA) est une maladie neurodégénérative à transmission autosomale récessive. Elle représente la principal cause de décès infantile d’origine génétique et n’a présentement aucun traitement efficace. Cette maladie rare est caractérisé par une dégénérescence des neurones moteurs inférieurs de la moelle épinière qui mène à une faiblesse et une atrophie musculaire. Ceci est causé par une mutation dans le gène SMN1 sur le chromosome 5q13. Bien que la protéine SMN soit exprimé de façon ubiquitaire, les mécanismes sous-jacent les connections synaptiques défectueuses entre les neurones moteurs et les muscles et ultimement la dégénérescence de ces neurones sont encore très peu détaillés. La réduction d’un gène avec des morpholinos a été utilisés abondamment chez le poisson-zèbre. Toutefois, cette technique demeure controversé due à sa spécificité. Nous souhaitons donc générer un modèle de poisson-zèbre plus fiable et stable pour étudier SMA. À l’aide de CRISPR/Cas9, nous avons cibler le gène smn1 dans le poisson-zèbre pour créer un modèle knockout (KO). Nous avons identifié avec succès des mutants smn KO possédant une mutation causant un codon stop prématuré de 7 pb. Les niveaux de protéines Smn sont significativement réduite chez les mutants smn. De plus, les poissons mutants démontrent une activité locomotrice réduite comparé aux contrôles ainsi que des défauts au niveau des jonctions neuromusculaires et des défauts morphologiques grossiers. Avec ce nouveau modèle de poisson-zèbre SMA, nous souhaitons effectuer des analyses transcriptomiques ainsi que le criblage de médicaments. Cela pourrait permettre de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques alternatives et aider à la compréhension de la pathogenèse de SMA ainsi que d’autres maladies neurodégénératives.

Spinal Muscular Atrophy (SMA) is an autosomal recessive neurodegenerative disease. It is the leading genetic cause of infant mortality for which there is currently no effective cure. This rare disease is characterized by a degeneration of lower alpha motoneurons of the spinal cord leading to muscle weakness and atrophy. It is caused by the deletion of SMN1 gene on chromosome 5q13. Although SMN is ubiquitously expressed, the mechanism underlying the defective synaptic connections between motoneurons and muscles and the ultimate degeneration of the motoneurons are still poorly understood. Morpholino oligonucleotides based knockdown are commonly used in zebrafish to study SMA. However, the specificity of this technique is still controversial. Thus, we aim to generate a more reliable and stable model to study SMA. Using the CRISPR/Cas9 system, we targeted the zebrafish smn1 gene to create a knockout (KO) model. We successful identified a zebrafish smn KO mutant with a 7bp frameshift mutation. Smn protein levels were significantly reduced in our smn zebrafish mutants. These fish also displayed a significantly reduced locomotion compared to controls as well as NMJ defects and gross morphological abnormalities. With an established new SMA zebrafish model, we wish to pursue transcriptomic analysis and drug screenings. This could help finding new pathways for alternative therapeutic strategies and for the understanding of SMA pathogenesis as well as neurodegenerative disease in general.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Patten, Shunmoogum A.
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	15 juill. 2021 14:50
Dernière modification:	02 mars 2022 13:17
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/11196

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