Syndrome de Down (trisomie 21): une découverte majeure en génétique

Le rôle du gène RCAN1 dans la mémoire et l'apprentissage est mis en lumière.

Une équipe de recherche du CHU Sainte-Justine et de l'Université de Montréal a découvert un nouveau mécanisme jouant un rôle dans l'expression du syndrome de Down, l'une des principales causes de retard mental et de malformations cardiaques congénitales chez les enfants. Les résultats de cette étude sont présentés aujourd'hui dans le journal Current Biology.

Le syndrome de Down ou trisomie 21 est un trouble génétique qui touche environ 1 nouveau-né sur 800 au Canada. Comme une multitude de gènes sont exprimés simultanément à des niveaux anormaux dans le syndrome de Down, il est difficile de déterminer quels gènes engendrent quelles anomalies.

Ici, l'équipe de recherche du professeur Jannic Boehm s'est penchée sur le gène RCAN1, qui est surexprimé dans le cerveau des foetus atteints. Ses travaux ont mené à une meilleure compréhension de son influence sur la façon dont la maladie se manifeste.

Plasticité synaptique, mémoire et apprentissage

Le cerveau humain est composé de centaines de milliards de cellules, les neurones. Ces neurones communiquent entre eux grâce aux synapses, une sorte de zone de contact entre deux neurones. La capacité des synapses à faire et défaire ces contacts est appelée "plasticité synaptique". Cette plasticité des synapses est un phénomène biologique primordial, car il sous-tend l'apprentissage et la mémoire.

"On distingue deux principaux types de plasticité synaptique: la “potentialisation à long terme”, qui renforce les synapses et l'interaction entre les neurones, et la “dépression à long terme”, qui cause une diminution des interactions", explique Jannic Boehm, professeur à l'Université de Montréal et chercheur au CHU Sainte-Justine.

"On savait que la régulation de l'activité de certaines protéines est essentielle pour la plasticité synaptique. Par exemple, la calcineurine est inhibée dans l'induction de la potentialisation à long terme et activée dans l'induction de la dépression à long terme. Malheureusement, le mécanisme moléculaire sous-jacent à la régulation de la calcineurine restait incompris", poursuit Anthony Dudilot, premier auteur de l'étude.

L'équipe de recherche a démontré que les différentes voies de signalisation qui déclenchent la potentialisation synaptique ou la dépression synaptique convergent sur le gène RCAN1 et que celui-ci régule l'activité de la calcineurine en inhibant ou facilitant sa fonction.

Compte tenu de cette double fonction inhibitrice-facilitatrice, les chercheurs ont déduit que le gène RCAN1 agit comme un "interrupteur" dans la régulation de la plasticité synaptique et donc, par extension, dans l'apprentissage et la mémoire.

Un avenir meilleur pour les patients

"C'est la toute première fois que le mécanisme moléculaire de régulation de la calcineurine dans la plasticité synaptique bidirectionnelle est mis en lumière. Cette percée explique comment la surexpression du gène RCAN1 pourrait causer des déficiences intellectuelles dans le syndrome de Down et ouvre la voie à des traitements novateurs pour la prise en charge des patients", conclut le professeur Boehm.