NMR metabolomic analysis: an aid to understanding neuroinflammatory processes in nociceptive defects of Fmr1 KO mice, model of Fragile X syndrome
Analyse métabolomique par RMN : une aide à la compréhension des processus neuroinflammatoires dans les défauts nociceptifs des souris Fmr1 KO, modèle du syndrome de l'X fragile
Résumé
Fragile X Syndrome (FXS) is the most common inherited cause of intellectual disability. FXS is caused by a large expansion of CGG repeat in Fmr1 gene leading to the loss of FMRP (fragile X mental retardation protein) expression. Sensorial disturbing features could contribute to cognitive deficits and affect social interactions but the cellular and molecular processes involved are still poorly understood.
To this purpose, our experiments using the Fmr1 knockout mouse model (Fmr1 KO) focused on tactile sensitivity in chronic inflammatory conditions, induced by a unilateral paw administration of complete Freund’s adjuvant (CFA). Following this injection, the tactile sensitivity was measured using Von Frey hairs and Fmr1 KO mice displayed an excessive allodynia at least during 1 week. Since, accumulating evidences suggest that neuroinflammatory process associated with glial reactivity is involved in the induction and maintenance of pain, the inflammatory mediators, and the metabolic activity were studied on the spinal cord.
Using RT-qPCR assays, our data demonstrate an exacerbated reactivity of glial cells, such as astrocytes and microglia, in Fmr1 KO mice within both the dorsal horn of the spinal cord and in cortex area. The glial cells reactivity in the spinal cord, especially the astrocytes, is also observed by immunohistochemistry. To further investigate these results, the dorsal horn of the spinal cord, the cortex and the plasma were analyzed by nuclear magnetic resonance (NMR). Our data highlight metabolic disturbances between Fmr1 WT and KO mice, related to astrocyte functions during chronic inflammation induced by CFA administration.
Le syndrome du X fragile (SXF) est la cause héréditaire la plus courante de déficience intellectuelle. Le SXF est causé par une large expansion de la répétition CGG dans le gène Fmr1 conduisant à la perte de l'expression de la FMRP (protéine de retard mental du X fragile). Les caractéristiques de perturbation sensorielle pourraient contribuer aux déficits cognitifs et affecter les interactions sociales mais les processus cellulaires et moléculaires impliqués sont encore mal compris.
Dans ce but, nos expériences utilisant le modèle de souris knockout Fmr1 (Fmr1 KO) se sont concentrées sur la sensibilité tactile dans des conditions inflammatoires chroniques, induites par une administration unilatérale à la patte d'adjuvant complet de Freund (CFA). Après cette injection, la sensibilité tactile a été mesurée à l'aide de poils de Von Frey et les souris Fmr1 KO ont présenté une allodynie excessive au moins pendant une semaine. Comme de plus en plus de preuves suggèrent que le processus neuroinflammatoire associé à la réactivité gliale est impliqué dans l'induction et le maintien de la douleur, les médiateurs inflammatoires et l'activité métabolique ont été étudiés sur la moelle épinière.
En utilisant des tests RT-qPCR, nos données démontrent une réactivité exacerbée des cellules gliales, telles que les astrocytes et la microglie, chez les souris Fmr1 KO dans la corne dorsale de la moelle épinière et dans la zone du cortex. La réactivité des cellules gliales dans la moelle épinière, notamment les astrocytes, est également observée par immunohistochimie. Pour approfondir ces résultats, la corne dorsale de la moelle épinière, le cortex et le plasma ont été analysés par résonance magnétique nucléaire (RMN). Nos données mettent en évidence des perturbations métaboliques entre les souris Fmr1 WT et KO, liées aux fonctions des astrocytes au cours de l'inflammation chronique induite par l'administration de CFA.