MED22 et les troubles neurodéveloppementaux : modélisation et caractérisation fonctionnelle de MED22 in vivo chez le poisson-zèbre

Abstract

Le complexe Médiateur (MED) joue un rôle fondamental dans la régulation de l’expression génique, en particulier durant le neurodéveloppement. Des mutations affectant ses différentes sous-unités ont notamment été associées à plusieurs pathologies neurologiques. Récemment, une délétion homozygote récurrente (p.Glu133del) dans le gène MED22, codant pour l’une des sous-unités du complexe, a été identifiée chez 8 individus présentant un retard global du développement, une encéphalopathie épileptique, une microcéphalie, ainsi que de la dystonie. Il s’agit d’ailleurs de la première association rapportée entre MED22 et une pathologie humaine. Dans ce contexte, ce projet vise à évaluer la pathogénicité et les fonctions du gène MED22 via le développement de 2 nouveaux modèles chez le poisson-zèbre. Un premier modèle de perte de fonction (med22 F0 KO) a été généré par la technique CRISPR-Cas9, tandis qu’un second modèle exprime le variant humain de MED22 grâce à l’injection d’ARNm (MED22p.Glu133del). La caractérisation de med22 F0 KO a révélé des anomalies morphologiques, une réduction de l’aire de cerveau, des déficits locomoteurs sévères, ainsi qu’une susceptibilité épileptique accrue, accompagné d’une hyperactivité neuronale. Le modèle présente également une hausse de l’apoptose dans l’ensemble du cerveau, une désorganisation des fibres musculaires, ainsi que des altérations du réseau dopaminergique. De plus, une analyse transcriptomique à l’échelle cellulaire a révélé une baisse de la régulation de nombreux gènes associés à la maladie de Parkinson, ainsi qu’à des voies de signalisation clés du développement. Le second modèle MED22p.Glu133del reproduit d’ailleurs les altérations phénotypiques présentés par med22 F0 KO, soutenant l’hypothèse d’un lien causal entre ce variant et la pathologie observée. Ensemble, ces résultats identifient MED22 comme un nouveau gène clé impliqué dans le développement des réseaux neuronaux, particulièrement dopaminergique, puis ouvre la piste vers de futurs étude sur les mécanismes physiopathologiques impliqués dans ce trouble neurodéveloppemental nouvellement caractérisé. The Mediator complex (MED) plays a fundamental role in transcription regulation, particularly during neurodevelopment. In fact, mutations affecting its subunits have been associated with several neurological disorders. Recently, a recurrent homozygous single amino acid deletion (p.Glu133del) in MED22, a subunit of the MED complex, was identified in 8 individuals presenting with global developmental delay, epileptic encephalopathy, microcephaly, and dystonia. This discovery represents the first reported association between MED22 variant and a human disease. In this context, the present project aims to investigate the pathogenicity of MED22 variant through the development of 2 new zebrafish models. A first loss-of-function model (med22 F0 KO) was generated using CRISPR-Cas9, while a second model expresses the human MED22 variant through mRNA injection (MED22p.Glu133del). Characterization of the med22 F0 KO model revealed morphological abnormalities, reduced brain area, severe locomotor deficits, and increased seizure susceptibility, accompanied by neuronal hyperactivity. This model also exhibits elevated apoptosis, disorganized muscle fibers, and defects in the dopaminergic network. In addition, a single-cell transcriptomic analysis revealed downregulation of numerous genes associated with Parkinson’s disease and key developmental signaling pathways in the med22 F0 KO model. Interestingly, the second model, MED22p.Glu133del, replicates these key phenotypic alterations, supporting a causal role of the variant in the observed pathology. Together, these findings identify MED22 as a novel gene involved in the development of neuronal circuits, particularly the dopaminergic system, and provide a foundation for future studies on the pathophysiological mechanisms underlying this newly characterized neurodevelopmental disorder.