L'interaction gène-environnement contrebalance la dégradation sociale dans les modèles murins de l'autisme

Aperçu: G.M.

Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est un trouble neurodéveloppemental caractérisé par des déficits de communication sociale et des comportements répétitifs / limités. Bien que les interactions gène-environnement puissent expliquer l'étiologie hétérogène des TSA, on ignore encore en grande partie comment l'interaction gène-environnement affecte les symptômes comportementaux et la physiopathologie des TSA. Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé des souris knock-out Cntnap2 (facteur génétique, G) exposées à l'acide valproïque au cours du développement embryonnaire (facteur environnemental, E) comme modèle d'interaction gène-environnement (G×E). 

Paradoxalement, les déficits sociaux observés dans les modèles respectifs G et E ont été améliorés dans le modèle G × E; Cependant, la sensibilité élevée aux crises était plus sévère dans le modèle G×E que dans les modèles G et E. L'auto-toilettage répétitif et l'hyperactivité ne différaient pas entre les trois modèles. Les amplitudes des courants postsynaptiques excitateurs miniatures dans les neurones pyramidaux de couche 2/3 du cortex préfrontal médial étaient aberrantes et similaires dans le modèle G × E par rapport au groupe témoin. 

Nos résultats suggèrent que l'interaction de deux facteurs de risque n'aggrave pas toujours les symptômes du TSA, mais qu'elle peut également les atténuer, ce qui peut être essentiel pour comprendre les différences entre les phénotypes comportementaux et l'intensité des symptômes.

Sci Rep. 2019 Aug 7;9(1):11490. doi: 10.1038/s41598-019-47680-w.

Gene-environment interaction counterbalances social impairment in mouse models of autism

Kim JW¹, Park K², Kang RJ¹, Gonzales EL¹, Oh HA¹, Seung H¹, Ko MJ¹, Cheong JH³, Chung C², Shin CY^4,5.

Author information

1

Department of Pharmacology and Department of Advanced Translational Medicine, School of Medicine, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul, 05029, South Korea.

2

Department of Biological Sciences, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul, 05029, South Korea.

3

Uimyung Research Institute for Neuroscience, Department of Pharmacy, Sahmyook University, 815 Hwarangro, Nowon-gu, Seoul, 01795, South Korea.

4

Department of Pharmacology and Department of Advanced Translational Medicine, School of Medicine, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul, 05029, South Korea. chanyshin@kku.ac.kr.

5

NeuroVenti, Inc. and TriNeuro Inc., 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul, 05029, South Korea. chanyshin@kku.ac.kr.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is a neurodevelopmental disorder characterized by social communication deficits and repetitive/restricted behaviors. Although gene-environment interactions may explain the heterogeneous etiology of ASD, it is still largely unknown how the gene-environment interaction affects behavioral symptoms and pathophysiology in ASD. To address these questions, we used Cntnap2 knockout mice (genetic factor, G) exposed to valproic acid during embryonic development (environmental factor, E) as a gene-environment interaction (G × E) model. Paradoxically, the social deficits observed in the respective G and E models were improved in the G × E model; however, the high seizure susceptibility was more severe in the G × E -model than in the G and E models. Repetitive self-grooming and hyperactivity did not differ among the three models. The amplitudes of miniature excitatory postsynaptic currents in layer 2/3 pyramidal neurons of the medial prefrontal cortex were aberrant and similar in the G × E model when compared to the control group. Our findings suggest that the interaction of two risk factors does not always aggravate ASD symptoms but can also alleviate them, which may be key to understanding individual differences in behavioral phenotypes and symptom intensity.

PMID:31391512

DOI:10.1038/s41598-019-47680-w