8e Symposium étudiant de neurologie, 22 au 29 mai 2021 | 8th edition Student Neurosymposium, May 22 to 29, 2021
Comité organisateur du Symposium étudiant de neurologie 2021 | Organising Committee of the Annual Student Neurosymposium 2021
Published online: 28 May 2021View recordings of student presentations
A bioinformatics approach to the identification of regeneration associated micro RNAs
Matthew Hintermayer, Shanshan Shi, Tristan Simas, and Alyson FournierMontreal Neurological Institute, McGill University, Montreal QC Canada
Corresponding author: Matthew Hintermayer, email: matthew.hintermayer@mail.mcgill.ca
Abstract
Spinal cord injuries (SCI) are the disruption of sensory, motor, or autonomic functions caused by damage to neuronal axons. The limited regenerative capacity of injured neuronal axons in the central nervous system (CNS) leaves individuals sustaining SCI with lifelong impairments. In contrast, neurons in the dorsal root ganglion (DRG) retain regenerative capacity following injury, prompting inquiries into how CNS neurons can be reprogrammed to express a regenerative phenotype. Whereas some studies have focused on modulating individual gene targets to enhance axon regeneration, an alternative approach is to modulate multiple genes in neurons simultaneously. MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding RNA molecules that serve as powerful regulators of diverse signaling networks in cells, modulating functions such as neurite outgrowth and tissue repair. In the current study, we mined existing datasets from in vivo experimental axotomy studies, and used an in silico approach to identify candidate miRNAs that regulate regeneration-associated genes (RAGs).
A systematic literature search identified experimental studies that have generated neuronal mRNA or miRNA sequencing datasets after axotomy. Of the 67 articles identified, eight met our inclusion criteria. Two studies producing single-cell RNA sequencing datasets from DRGs following axotomy were compared to identify 104 common RAGs. We conducted in silico analyses using miRGate, identifying 35 miRNAs validated to interact with RAGs. We compared our list of putative regeneration associated miRNAs with miRNA-seq data from a study that quantified miRNA expression in DRGs following axotomy and found that 23 out of our 35 candidates (65.7%) were conserved. In vitro neurite outgrowth and axonal regeneration assays are currently being conducted to identify miRNA modulations that promote axon regeneration following injury. In silico approaches can identify individual or combinations of miRNAs – including those with low CNS expression – that promote regeneration by modulating RAGs, potentially aiding recovery following axonal injury throughout the CNS.
Transcriptomic effects of propranolol and primidone uncover important pathways for tremor reduction in essential tremor
Charles-Etienne Castonguay, Calwing Liao, Anouar Khayachi, Gabrielle Houle, Jay P Ross, Patrick A Dion, Guy A RouleauRouleau lab
Corresponding author: Charles-Etienne Castonguay, email: charles-etienne.castonguay@mail.mcgill.ca
Abstract
Essential tremor (ET) is one of the most common movement disorders, affecting nearly 5% of individuals over 65 years old. Despite its high heritability, few genetic risk loci for ET have been identified. Previously, drug screens have been used to uncover genes related to complex diseases, particularly for disorders with subsets for drug-responsive patients. ET notably presents patients who are selectively responsive to two tremorolytic drugs: propranolol and primidone. Genes affected by these drugs might inform us on relevant genes in ET pathophysiology. The objective of this study was thus to identify propranolol and primidone-specific, as well as convergent transcriptomic drug targets in cerebellar DAOY cells and cortical neural progenitor cells (NPCs). To achieve this, DAOY and NPC cells were treated for 5 days with clinical concentrations of propranolol and primidone, followed by RNA-sequencing to identify differentially expressed genes (DEGs). A meta-analysis approach was used to identify convergent genes across cell lines and treatments. Reactome and gene ontology (GO) pathway enrichment analysis identified axon guidance, vascular endothelial growth factor (VEGF) signalling, and endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) as significant. Furthermore, the expression of genes previously implicated in genetic and transcriptomic studies of ET, such as TRAPPC11, were significantly upregulated by treatment with propranolol. Our results highlight important cellular pathways by which propranolol and primidone might reduce tremor, as well as identify potential genes to test for risk factor variants in ET.
Profil clinique des anomalies du développement veineux (DVA) cérébrales épileptogènes : Revue systématique
Tahir El Meskine1, Jimmy Li2, Dènahin Hinnoutondji Toffa3,41Faculté de médecine, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Canada.
2Faculté de médecine, Université de Montréal, Montréal, Canada
3Département de neurologie, CHUM, Université de Montréal, Montréal, Canada
4CR CHUM, Département de Neuroscience, Université de Montréal, Montréal,
Corresponding author: Tahir El Meskine, email: elmeskine99@hotmail.com
Abstract
Introduction :
Les DVA cérébraux sont des malformations vasculaires qui altèrent le drainage veineux du cerveau. Malgré leur fréquence (2 à 4 % de la population générale), elles sont généralement asymptomatiques. L'objectif de cette étude est de décrire les principales caractéristiques cliniques et paracliniques des crises symptomatiques secondaires aux DVA. Accessoirement, nous avons également évalué leur pharmacosensibilité, étant donné la relative complexité de leur résection chirurgicale.
Méthode :
Nous avons mené une revue systématique des rapports de cas cliniques et des séries détaillées decas crises épileptiques compliquant les DVA. Les articles publiés entre janvier 1965 et septembre 2020 ont été sélectionnés en utilisant les mots-clés "épilepsy", "seizure", "venous angioma" et "developmental venous anomaly" sur PubMed, Medline et Scopus. Les études décrivant une lésion comorbide potentiellement épileptogène proche du foyer épileptique ont été exclues.
Résultat :
Les lobes frontaux (41%) et pariétaux (33.3%) sont les localisations les plus courantes pour lesDVA (n = 39). Le sinus sagittal supérieur (SSS) et la veine de Galen ont drainé respectivement 50% et 19 % de ces malformations vasculaires (n = 26). Parmi les cas non compliqués (n = 25),environ 94 % des EEG étaient anormaux (n = 16), mais seulement 35 % présentaient des pointes (n = 6). Les crises étaient inaugurales dans 92 % des individus (n = 25) et 33 % (n = 5) des cas sesont révélés résistants aux antiépileptiques. Pour les cas compliqués par des événements hémorragiques ou thrombotiques (n=19), une crise aiguë symptomatique a été suggérée chez 89%des patients (n=17).
Conclusion :
L'épilepsie complique rarement les DVA. Dans le cas échéant, elle est presque toujours inaugurale. La localisation des DVA est généralement frontale ou pariétale avec un drainage majoritaire ment via le SSS ou la veine de Galen. En raison de la faible sensibilité des EEG initiaux de routine, des EEG répétés ou un monitoring peut s'avérer nécessaire. Par rapport à la moyenne des épilepsies, les crises associées au DVA ont un taux de réponse similaire aux antiépileptiques.
Déclaration de divulgation :
Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêt à déclarer.
Anomalies électrorétinographiques mesurées avec un appareil portatif chez des patients bipolaires
Charles-Antoine Pelletier, Marc HébertUniversité Laval
Corresponding author: Charles-Antoine Pelletier, email: charles-antoine.pelletier.2@ulaval.ca
Abstract
Une approche novatrice à l’étude du cerveau est l’électrorétinographie (ERG). Il s’agit d’une méthode non-invasive mesurant le potentiel électrique généré par la rétine suite à une série standardisée de flashs lumineux. La rétine étant reconnue comme faisant partie intégrante du système nerveux central, l’analyse du signal électrique mesuré permet de repérer et distinguer des maladies psychiatriques telles que la schizophrénie, la dépression majeure, l’autisme et la bipolarité.
Le but de cette étude était de vérifier si les anomalies dans le signal rétinien retrouvées habituellement chez des patients affectés par la bipolarité étaient également détectables avec un nouvel appareil, le RetEval. Cet appareil portatif, le premier en son genre, estaussi très accessible au niveau du coût et produit des mesures automatisées, ce qui en permettrait éventuellement de démocratiser l’usage de l’ERG.
Pour cette étude, des tracés ERG récoltés avec le RetEval chez 27 patients bipolaires et 37patients d’un groupe contrôle ont été analysés pour 4 intensités lumineuses (7,5 ; 13,33; 23,71; et 50 cd·s/m2).
Les résultats révèlent qu’une des anomalies caractéristiques de la bipolarité (baisse de l’amplitude de l’onde A) dans le groupe bipolaire pour l’appareil Espion (le gold-standard), n’est pas détectée avec le RetEval . Seule l’augmentation significative de la latence de l’onde B a été détectée.
L’analyse automatisée du signal par le logiciel de l’appareil semble entraîner une normalisation des données de l’onde A, laquelle est très petite dans le signal ERG. De fait, une analyse à postériori utilisant les signaux brutes montre une tendance significative dans la détection d’une anomalie de l’ondes A, ajoutant à notre certitude vis-à-vis cette hypothèse. Étant donné le fort potentiel de cette technologie pour l’étude du cerveau, il serait dès lors pertinent d’analyser les mêmes données en développant des méthodes d’analyse du signal brut, indépendamment du logiciel fourni avec l’appareil.
Dépistage préliminaire de troubles anxio-dépressifs à l’aide des signaux d’électroencéphalographie de routine (EEG)
Imane Injar, Oumayma Gharbi, Dang Khoa Nguyen et Elie Bou AssiUniversité Sherbrooke
Corresponding author: Imane Injar, email: imane.injar@usherbrooke.ca
Abstract
Contexte : La dépression et l’anxiété affectent respectivement 8% et 11.7% des Canadiens.Ces troubles sont notamment fréquents chez les patients atteints d’épilepsie (~ad 50%) ou de crises non épileptiques d’origine psychogène (~ad 90%). Bien qu’il existe des questionnaires de dépistage, ils sont peu utilisés faute de temps et de personnel pour les administrer lors des visites cliniques. Ces patients passent régulièrement des EEG dont le but est d’identifier des anomalies épileptiformes ou évaluer la réponse aux anticonvulsivants. Or, certains auteurs ont récemment suggéré que l’analyse quantitative du signal EEG pourrait aider à l’identification de troubles anxio-dépressifs.
Objectif principal : Développer un algorithme capable d’identifier des patients atteints de dépression et/ou anxiété à partir des signaux EEG de routine.
Méthodes : Les patients ayant un rendez-vous au laboratoire de neurophysiologie du CHUM pour un EEG de base seront invités à remplir 3 questionnaires de dépistage de troubles psychiatriques validés avant leur examen. Des caractéristiques quantitatives seront extraites des signaux EEG: la densité spectrale de puissance (bandes de fréquences alpha, thêta, delta, bêta et gamma), l’asymétrie alpha et toute asymétrie évocatrice d’anomalie. Des tests statistiques seront appliqués pour évaluer la présence d’une différence significative entre les signaux EEG provenant de patients atteints de troubles anxio-dépressifs et ceux des patients sains. Différentes architectures de classification seront utilisées et comparées (ex. machine à vecteur de support).
Résultats attendus : Nous pensons que la densité spectrale de puissance (notamment dans les bandes de fréquence gamma et thêta) pourrait s’avérer utile pour dépister la dépression tandis que l’asymétrie alpha frontale pourrait dépister les troubles anxieux.
Impact : Si nos hypothèses s’avèrent valides, nos algorithmes constitueraient un outil supplémentaire à faible coût pour dépister des comorbidités anxio-dépressives permettant une prise en charge précoce.
Development of a therapeutic approach for hereditary diseases with prime editing: a
study on Alzheimer's disease
Guillaume Tremblay, Joël Rousseau, Cedric Happi-Mbakam, Antoine Guyon, Jacques P. Tremblay
Université Laval
Corresponding author: Guillaume Tremblay, email: guillaume.tremblay.22@ulaval.ca
Abstract
Background: The amyloid precursor protein (APP) plays a role in the pathophysiology of Alzheimer’s disease. Excess cleavage by β-secretase leads to the accumulation of β-amyloid peptides. In contrast, a rare variant of the APP gene (A673T) decreases cleavage by β-secretase. However, inserting this mutation with gene editing technology is a challenge. Our project aims toestablish the effects of different optimizations of the PRIME editing system on the efficiency and precision of in vitro editing for the insertion of a protective mutation (A673T) for Alzheimer's disease in cells lines compared to a control group. Our hypothesis is that PRIME editing allows a significant editing rate while inducing few off-target mutations in the cell leading to a significant reduction in the amount of pathological peptides produced.
Method: Prime editing guide RNAs (pegRNA) were constructed according to different protospacer adjacent motifs (PAM) around the A673T mutation by varying the length of the primer binding site(PBS) and the reverse transcriptase template (RTT) sequence. Initially, one guide was used on the target gene (PE2). Afterwards, additional guides were used to favor DNA editing (PE3, PE3b).Different techniques were used to optimize editing, such as adding valproic acid, repeated transfections, modifying the PAM and the structure of the prime editor. The mutation was introduced in HEK 293T cells and later in neurons derived from fibroblasts of patients. The results were quantified by Sanger and deep sequencing.
Result: PRIME editing demonstrated precise editing in up to 47% in HEK 293T cells with no notable off-target mutations. In future experiments, the level of Aβ40-42 peptides will be measured in the derived neurons.
Conclusion: Our approach aims to demonstrate the potential of PRIME editing in the development of a treatment for Alzheimer's disease based on the protective effect of A673T. Our project also aims to evaluates optimization methods for PRIME editing.
Les Courbes cognitives QuoCo pour la maladie d’Alzheimer
Heidi DorvalUniversité Sherbrooke
Corresponding author: Heidi Dorval, email: Heidi.Dorval@usherbrooke.ca
Abstract
La population vieillissante apporte de nouveaux défis à la médecine : comment faire la distinction entre le déclin cognitif normal et une maladie dégénérative? Plus de la moitié du temps, la maladie d’Alzheimer est diagnostiquée tardivement. Les courbes cognitives QuoCo (CC-QuoCo) aident le clinicien à poser le diagnostic de démence. Les courbes cognitives donnent une meilleure interprétation des résultats des tests cliniques en prenant en compte des facteurs d’influence liés au vieillissement comme l’âge et le niveau de scolarité du patient. À l’heure actuelle, QuoCo a été développé pour le Mini-Mental State Examination (MMSE) et le Montréal Cognitive Assessment (MoCA). L’outil QuoCo permet de suivre graphiquement l’évolution d’un individu dans le temps et de vérifier si sa trajectoire cognitive est compatible avec un vieillissement normal. Il permet donc de personnaliser l’interprétation du résultat des tests pour la démence. Les CC-QuoCo sont à l’aîné ce que les courbes de croissance sont aux enfants. La construction de ces courbes cognitives est issue d’une recherche rigoureuse basée sur deux banques nord-américaines qui a été publiée dans le prestigieux Journal de l’association médicale canadienne. QuoCo fait partie des ressources de La société d’Alzheimer du Québec et des recommandations de la Conférence consensuelle canadienne sur le diagnostic et le traitement la démence (CCCDTD5).Ce nouvel outil se veut accessible, et c’est pourquoi mon but en tant qu’étudiante, est de valider l’utilisation des CC-QuoCo dans d’autres pays. Les professionnels de la santé de tous les niveaux peuvent s’en servir et sur un plan plus académique, les CC contribuent au développement de l’esprit critique et à la compréhension du principe de réserve cognitive. QuoCo représente un pas de plus vers un diagnostic dès le début de la maladie, favorisant ainsi un traitement précoce et possiblement d’atténuer le déclin de la démence d’Alzheimer.
Site internet: https://quoco.org/
Caractérisation des patients atteints d’une leucodystrophie de l’est du Québec
Chabot, Dominique; Haj-Salem, Ikhlass; Dr Dupré, NicolasCentre de recherche en organogénèse expérimentale de l'Université Laval
Corresponding author: Dominique Chabot, email: dominique.chabot.3@ulaval.ca
Abstract
INTRODUCTION : Les leucodystrophies sont un groupe de maladies neurodégénératives touchant la substance blanche dans le système nerveux central. Ces maladies sont à ordre génétique, le plus souvent récessives ou associées au chromosome X, affectant la formation et le maintien de la myéline (Tétreault, 2011). Malheureusement, Köhler (2018) mentionne qu’environ 50% des patients atteints d’une leucodystrophie demeurent sans diagnostic précis malgré une investigation poussée. L’objectif de cette étude transversale rétrospective est de caractériser les mutations et les phénotypes des leucodystrophies de la population de l’est du Québec.
MÉTHODE : Notre étude a porté sur 94 patients référés à la clinique externe de neurologie de l’hôpital de l’Enfant-Jésus. Les participants étaient inclus s’ils avaient 18 ans et plus et provenaient des régions de l’est de la province de Québec. La cueillette de données s’est faite à partir du logiciel Cristal Net en collaboration avec l’équipe de recherche. Des informations concernant l’âge de début des symptômes, des lésions à l’IRM, de la présentation clinique, de l’examen physique, de l’examen génétique et du diagnostic ont pu être collectées.
RÉSULTATS : Les dossiers de 55 patients ont pu être analysés (moyenne 51,0±16,0 ans). Un diagnostic a pu être confirmé pour 12 patients (moyenne 47,5±13,9 ans) avec un âge moyen d’apparition des symptômes de 33,7±15,8 ans. 9 mutations faux-sens ont été identifiées. Chez deux patients avec un diagnostic de CADASIL, une mutation non-sens a été identifiée. Une mutation non-sens a également été retrouvée chez le patient souffrant de leucodystrophie liée à POLR3.
CONCLUSION : Cette étude a comparé et caractérisé les phénotypes et génotypes des patients atteints de leucodystrophie dans les régions de l’est du Québec. Il a été démontré que les mutations possibles étaient multiples et les présentations cliniques très hétérogènes. Le recrutement de davantage de participants atteints serait nécessaire afin d’avoir un portrait plus valide des leucodystrophies au Québec.
Les implications de la santé neurovasculaire dans la dépression post-accident vasculaire cérébral
Jonathan Bouchard, Manon Lebel, Caroline MénardUniversité Laval
Corresponding author: Jonathan Bouchard, email: jonathan.bouchard.10@ulaval.ca
Abstract
33% des gens ayant souffert d’un accident vasculaire cérébral (AVC) développent une dépression après l’accident. Aucune prise en charge de la dépression post-AVC (DPAVC) ne fait consensus. La DPAVC possède des causes complexes : des facteurs psychosociaux (pertes fonctionnelles) et des facteurs biologiques (dommage cérébral). La contribution du dommage cérébral dans sa physiopathologie est un enjeu non résolu.
Plusieurs études montrent que la perméabilité accrue pathologique de la barrière hémato encéphalique (BHE) est en cause dans la dépression et que le dommage ischémique dû à un AVCaltère fortement la BHE. L’hypothèse du projet est qu’à la suite d’un AVC dans le noyau accumbens (NAc), le BHE devient plus perméable par l’altération des jonctions serrées contribuant à l’apparition de la DPAVC.
Ce projet vise à préciser le rôle du NAc dans la DPAVC, qui est encore inconnu. Cette région cérébrale est grandement affectée dans la dépression non due à une affection médicale. Un autre objectif est d’obtenir des évidences sur l’implication des altérations de la BHE dans le développement de la DPAVC.
Le modèle d’AVC focal de l’endothéline-1 dans le NAc chez les souris est utilisé. Les changements de la BHE sont analysés au niveau transcriptionnel par qRT-PCR et seront analysés au niveauprotéique par immunohistochimie. Des tests comportementaux indiqueront si les souris présentent des symptômes dépressifs après l’AVC.
Le modèle d’AVC d’endothéline-1 chez les souris a été optimisé avec succès, ce qui n’avait jamaisété fait dans le NAc spécifiquement. Le dommage ischémique a été caractérisé à différents temps post-chirurgie (1j, 3j et 1 semaine) grâce à la coloration crésyl violet pour évaluer la progression morphologique du dommage. Des données préliminaires indiquent que la BHE est fortement altérée au niveau transcriptionnel à 1j et 3j. La suite est de déterminer si ce modèle d’AVC génère des comportements dépressifs et de continuer à caractériser les changements de la BHE pour les mettre en contraste avec les possibles symptômes dépressifs.
Étude cinématique du contrôle locomoteur suite à une lésion de la moelle épinière
Valérie Langevin (stagiaire), Marie Roussel (étudiante au Ph.D.), et Frédéric Bretzner, Ph.D.Laboratoire du Dr Frédéric Bretzner, Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval, Pavillon CHUL, Axe Neuroscience.
Corresponding author: Valérie Langevin, email: valerie.langevin.2@ulaval.ca
Abstract
Introduction : Actuellement, la seule option thérapeutique qui s’offre aux patients victimes d’une lésion médullaire est la réadaptation. Cependant, de nouvelles thérapies se sont également montrées prometteuses, notamment la stimulation cérébrale profonde (SCP) de la Région Locomotrice Mésencéphalique (RLM). Cette région fonctionnelle est localisée au niveau de 2 noyaux anatomiques : le noyau cunéiforme (CnF) et le noyau pédonculopontin (PPN).
Objectif : L’objectif de notre étude était de déterminer quel noyau est le plus efficace pour améliorer la récupération de la marche chez des souris blessées au niveau de la moelle épinière thoracique.
Méthodes : Ainsi, notre étude fut menée sur 19 souris, divisées en 3 groupes (PPN, CnF, témoins non stimulés). Afin de photostimuler chaque région de manière très ciblée, nous avons employé l’optogénétique. Après avoir réalisé une hémisection thoracique, des données cinématiques ont été recueillies lors de la marche sur tapis roulant. La qualité de la locomotion fut scorée sur une échelle de 20 points.
Résultats : La stimulation du PPN menait à une décélération voire un arrêt net chez les souris en mouvement. Au contraire, la stimulation du CnF améliorait la qualité de la marche après lésion en accélérant la marche et en augmentant la hauteur du pas, permettant ainsi un certain degré de normalisation du mouvement du membre ipsilésionnel. Par ailleurs, contrairement au noyau PPN, la stimulation du CnF évoquait systématiquement des initiations de la marche coordonnées et fluides après lésion médullaire.
Conclusion : Ces résultats préliminaires montrent que la stimulation du CnF semblerait bien améliorer la marche des souris, notamment son initiation. Au contraire, la stimulation du PPN jouerait potentiellement un rôle davantage postural dans l’arrêt de la locomotion. Il serait donc intéressant d’envisager la SCP du noyau CnF comme traitement chez les blessés médullaires pour améliorer leur récupération fonctionnelle.
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