Effets transgénérationnels des médicaments anticonvulsivants évalués à l’aide du modèle Zebrafish

Contexte
 Plus de 15 millions de femmes en âge d’avoir des enfants souffrent d’épilepsie dans le monde et plus de deux douzaines de médicaments anticonvulsivants (MAC) sont aujourd’hui disponibles. Toutefois, un nombre sans cesse croissant d’études suggère qu’une proportion importante d’entre eux induit une toxicité in utero. Ainsi, le valproate, l’un des MAC les plus prescrits, augmente les risques de malformations du fœtus (fentes palatines ou labiales) ou de déficits comportementaux de l’enfant (troubles du spectre de l’autisme, troubles de l’attention ou déficits intellectuels). Malheureusement, il a fallu deux décennies pour que la toxicité du valproate soit démontrée et une décennie de plus pour qu’une alerte soit lancée concernant sa prescription auprès des femmes en âge d’avoir des enfants. Aujourd’hui, seul ce MAC a été identifié comme un tératogène avéré, mais d’autres sont fortement suspectés d’augmenter les risques de malformations ou de troubles comportementaux. De plus, les MAC de troisième génération, les 3G-MAC, mis sur le marché au cours de la dernière décennie et censés être moins toxiques et avoir moins d’effets secondaires, n’ont pas pu faire l’objet d’études épidémiologiques approfondies, alors qu’une étude toxicologique récente réalisée avec le poisson zèbre, suggère que l’un d’eux, le lacosamide, est un tératogène potentiel. Un dernier sujet d’inquiétude est apparu au cours de la dernière décennie; la toxicité inter- ou transgénérationnelle des MAC. Deux études récentes ont montré que l’exposition in utero au valproate provoque des malformations et des déficits comportementaux chez les descendants des individus directement exposés (un effet intergénérationnel de l’exposition de la génération F1 sur la génération F2), mais aussi chez leurs descendants (un effet transgénérationnel sur la génération F3), des individus dont aucune cellule n’a été en contact direct avec du valproate. Si les mécanismes de cette transmission restent débattus, le valoprate est connu pour modifier les marques épigénétiques. Une telle transmission transgénérationnelle de caractères induits par l’environnement via des modifications épigénétiques, comme l’exposition à un xénobiotique, est un fait maintenant reconnu chez les plantes, mais qui fait encore débat chez les vertébrés, bien qu’un nombre sans cesse grandissant de travaux suggère fortement son existence.
Ainsi, l’évaluation précise de la toxicité in utero, mais aussi des effets transgénérationnels des MAC existants, est un problème majeur de santé publique. Cependant, en raison du temps que nécessitent les études épidémiologiques et, plus encore, les études des effets transgénérationnels, l’utilisation de modèles animaux est une approche indispensable pour obtenir rapidement des données pertinentes.
Objectifs
TEAM-Z a pour objectif d’évaluer les toxicités – immédiate, intergénérationnelle et transgénérationnelle – d’un panel sélectionné de MAC, en utilisant le modèle poisson zèbre, un petit vertébré prolifique et simple d’élevage qui s’est imposé au cours des deux dernières décennies comme un puissant modèle animal pour la recherche biomédicale. En particulier, le poisson zèbre permet de modéliser aisément les toxicités inter- et transgénérationnelle en raison de la facilité d’exposition développementale, des similitudes au niveau génomique et d’un temps de génération proche de celui des rongeurs.
Méthodes
 Par une approche en 3 étapes, nous voulons d’abord évaluer la toxicité développementale de 9 MAC (le valproate (témoin positif), les 5 3G-MAC; lacosamide, eslicarbazepine, perampanel, brivaracetam et cenobamate, et 3 MAC encore largement prescrits; topiramate, gabapentine et carbamazépine). A partir des résultats obtenus, nous étudierons ensuite les conséquences de l’exposition au valproate et à 5 MAC sélectionnés, sur le comportement social des individus. Enfin, ces données permettront de cibler 2 MAC particulièrement toxiques, en plus du valproate, pour l’analyse transgénérationnelle. Nous utiliserons un mode d’exposition reproduisant l’exposition in utero chez les mammifères, pour étudier les conséquences directes (individus F1), intergénérationnelles (F2) et transgénérationnelles (F3) de l’exposition à ces 3 MAC, et mettre en évidence des anomalies morphologiques et des défauts comportementaux. Ensuite, nous tenterons de corréler ces anomalies avec des changements de l’épigénome pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents à ces effets toxiques. Nous utiliserons d’abord une approche sans a priori d’analyse du méthylome global  (méthylation de l’ADN) des individus F1 et F2, pour tenter d’identifier les régions du génome différentiellement méthylées après une exposition in utero ou intergénérationnelle, aux 3 MAC ciblés. Ensuite, nous étudierons précisément la méthylation d’un panel de gènes sélectionnés sur l’ensemble des individus (F1 à F3) pour corréler les modifications épigénétiques avec les phénotypes observés. Pour atteindre ces objectifs, Team-Z mobilisera trois équipes ayant des expertises complémentaires dans le modèle poisson zèbre: en modélisation de maladies neurologiques humaines (particulièrement, l’épilepsie) et en toxicologie (Part#1), en épigénétique (Part#2) et en bioinformatique (Part#3).
Perspectives.
Le projet TEAM-Z devrait fournir des informations importantes sur la toxicité développementale, intergénérationnelle et transgénérationnelle, d’un panel de MAC parmi les plus susceptibles d’être prescrits aux femmes en âge d’avoir des enfants et ainsi, aider les médecins dans leurs prescriptions.