Analyse de pharmacologie de réseau
« Autisme » a été utilisé comme mot-clé pour rechercher dans la base de données GeneCards (https://www.genecards.org/) les cibles liées àl’autisme 12, 13, 14. Les cibles récupérées dans les bases de données ont été fusionnées après la suppression des entrées dupliquées. Les cibles connues des composants actifs non capturés par les prédictions de la base de données ont été complétées sur la base des rapports delittérature 15. Les cibles de la maladie et les cibles potentielles des composants du médicament ont été uniformément standardisées en symboles génétiques à l’aide de la base de données des protéines UniProt (https://www.uniprot.org/), et ces deux ensembles de cibles ont été cartographiés pour identifier les cibles thérapeutiques potentielles de la KSZZD pour l’autisme16.
Sur la base de données et plateforme d’analyse des systèmes de médecine traditionnelle chinoise (TCMSP, http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp.php), les composés bioactifs potentiels dans KSZZD et leurs cibles correspondantes ont été éliminés conformément aux critères de biodisponibilité orale (OB ≥ 0,30) et d’indice de ressemblance du médicament (DL ≥ 0,18)17. Les identifiants SMILES des composés ont été récupérés dans la base de données PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/), et Swiss Target Prediction (http://swisstargetprediction.ch/) a été utilisé pour explorer les cibles potentielles non incluses dans la plateformeTCMSP 18. Par la suite, la base de données HERB (http://herb.ac.cn) a été utilisée pour un criblage complémentaire conformément à la règle des cinq de Lipinski, avec les critères suivants : poids moléculaire (MW ≤ 500 Da), coefficient de partage octanol-eau (AlogP ≤ 5), nombre de donneurs de liaisons hydrogène (Hdon ≤ 5), nombre d’accepteurs de liaisons hydrogène (Hacc ≤ 10) et nombre de liaisons rotatives (RBN ≤ 10). Ensuite, le dépistage cible a été effectué à l’aide de la base de données BATMAN-TCM (http://bionet.ncpsb.org.cn/batman-tcm/) avec les critères suivants : seuil de score (≥0,84), score de toxicomaniabilité (≥0,10) et valeur P (≤0,05). Enfin, la base de données UniProt (https://www.uniprot.org) a été utilisée pour convertir les noms cibles sélectionnés en symboles géniques standards.
Les cibles qui se chevauchent entre les cibles de médicaments et celles pour l’autisme ont été identifiées à l’aide de l’outil en ligne Draw Venn Diagram (http://bioinformatics.psb.ugent.be). Ces cibles qui se chevauchent ont été importées dans la base de données STRING (https://string-db.org/) pour construire un réseau d’interaction protéine-protéine (PPI) 19. L’espèce a été réglée sur Homo sapiens, et les interactions protéine-protéine avec des scores de confiance inférieurs à 0,40 ont été filtrées. Le réseau résultant a été importé dans le logiciel Cytoscape 3.10.0 pour l’analysevisuelle 16, où les médicaments, composés et cibles étaient respectivement représentés par des losanges rouges, des cercles bleus et des triangles verts, et les poids des arêtes reflétaient la centralité des nœuds. Le plugin CytoNCA a ensuite été utilisé pour calculer les valeurs de centralité des degrés, classer les composés principaux et identifier les principaux composés principaux. L’analyse d’enrichissement bioinformatique des gènes cibles a été réalisée à l’aide de la plateformeMetascape 20, incluant l’analyse GO (processus biologique, BP ; fonction moléculaire, MF ; composante cellulaire, CC) et l’analyse des voies KEGG.
Amarrage moléculaire
Les protéines réceptrices liées à l’autisme identifiées ci-dessus ont été prétraitées avant l’amarrage en réparant les résidus manquants, en optimisant l’état de protonation et en retirant les molécules d’eau cristalline pour maintenir l’intégrité structurelle des récepteurs. La méthode d’amarrage semi-flexible dans le moduleCDOCKER 21 a alors été employée. Les résidus situés à moins de 10 Å du ligand co-cristalin ont été définis comme la poche active, et la liaison au récepteur du ligand a été simulée dans cette région.
Les résultats de l’amarrage ont été évalués en utilisant l’énergie d’interaction CDOCKER comme indice clé, les valeurs d’énergie plus basses indiquant une liaison prédite plus stable entre le ligand et le récepteur. La fiabilité du mode d’amarrage a été évaluée en comparant la conformation de liaison spatiale du composant central à celle du ligand co-cristalin dans la poche active. Le complexe avec l’énergie de liaison optimale et l’interaction la plus forte a été choisi comme confirmation initiale pour la simulation de dynamique moléculaire ultérieure.
Simulation de dynamique moléculaire
Sur la base des résultats du docking moléculaire, une simulation de dynamique moléculaire a été réalisée pour explorer le mécanisme de liaison entre le complexe de quercétine et le TNF-α. Cette approche simule le mouvement moléculaire et les interactions au niveau atomique et analyse les changements dynamiques des protéines, des ligands et de l’environnement environnant, fournissant ainsi des informations sur le changement conconformationnel moléculaire, la stabilité de liaison et la dynamique protéine-ligand. Le complexe récepteur-ligand a été solvé à l’aide du modèle hydrique TIP3P, avec une distance tampon d’au moins 12 Å entre le complexe et la frontière du système afin d’assurer une solvatation complète et de réduire les effets de bord. La concentration ionique a été fixée à 0,154 M, et des ions Na⁺ et Cl⁻ ont été ajoutés pour neutraliser la charge du système. Pour améliorer la précision de la simulation, le champ de force protéique Amber14SB22 a été adopté, qui décrit efficacement les interactions intermoléculaires non liées et les modes de liaison et est particulièrement adapté aux études du complexe protéine-ligand23.
Pour la minimisation initiale de l’énergie, la méthode de descente la plus raide a été exécutée sur 5000 étapes pour éliminer les contacts déraisonnables et les conformations à haute énergie, en utilisant un seuil de convergence de 10 kJ/mol/nm afin d’assurer la relaxation des paramètres du champ de force. La méthode du gradient conjugué a ensuite été exécutée pendant 2 000 étapes afin d’optimiser davantage l’état thermodynamique et d’assurerla stabilité du système 24.
Pendant l’équilibrage, la simulation d’ensemble NVT a d’abord été réalisée à 100 ps avec un pas de temps de 2 fs. Le système a été progressivement chauffé à 300 K afin de réduire l’influence de la structure initiale et d’atteindre un équilibre thermodynamique. L’ensemble a ensuite été basculé en NPT, et un équilibrage supplémentaire de 100 ps a été effectué à une pression constante de 1 bar pour stabiliser la densité et la pression. Cette étape a été utilisée pour amener le système à un état thermodynamique stable avant la simulationde production 25. La simulation formelle de dynamique moléculaire a été réalisée sur 20 ns, avec une température maintenue à 300 K, une pression de 1 bar, et un pas de temps de 2 fs. La trajectoire était sauvegardée tous les 10 ps. Pour garantir la stabilité et la précision de la simulation, des paramètres physiques, y compris la température, la pression et le volume, étaient régulièrement surveillés afin de confirmer qu’ils restaient dans les plages attendues.
Balayage flexible alanine
Sur la base de la conformation stable obtenue par simulation de dynamique moléculaire, un balayage de l’alanine a été effectué sur tous les résidus d’acides aminés dans un rayon de 3 Å autour de l’interface de liaison au ligand. Dans cette procédure, les résidus cibles sont systématiquement remplacés par de l’alanine, tronquant ainsi la chaîne latérale tout en préservant la conformation de la chaîne principale et en supprimant les interactions spécifiques médiées par la chaîne latérale. Le poids de contribution de chaque résidu à l’affinité de liaison a été quantifié en calculant le changement d’énergie libre de liaison entre les complexes de type sauvage et mutant. Contrairement aux modèles statiques traditionnels, cette étude a introduit un mécanisme de relaxation flexible en chaîne latérale, permettant à l’environnement autour du site de mutation de subir une relaxation structurelle et de simuler de manière plus réaliste la réponse dynamique de l’interface de liaison. Cette analyse visait à identifier des résidus de points chauds candidats qui maintiennent une stabilité complexe, fournissant une empreinte énergétique pour l’optimisation des composés principaux ciblant les protéines liées à l’autisme.
Expériences animales
Animaux expérimentaux
Des rats Sprague-Dawley (SD) de grade SPF en bonne santé (trois mâles et trois femelles, âgés de 3 mois), nés et élevés dans des conditions identiques, ont été sélectionnés. La température de la pièce était contrôlée entre 18 et 22 °C, l’humidité relative était maintenue entre 60 % et 70 %, et le cycle lumineux était de 12 h : 12 h (lumière : sombre). Toutes les opérations expérimentales animales ont été approuvées par le Comité d’éthique des animaux expérimentaux du First People’s Hospital of Zunyi (Approbation n° : LunShen (2025)-2-362).
Accouplement animal, identification de la gestation et regroupement
Tous les rats ont été nourris de façon adaptative dans un environnement SPF pendant une semaine après l’achat. Une rat femelle et un rat mâle étaient enfermés ensemble à 18h00 chaque après-midi. L’examen du plug vaginal a été effectué à 8h00 le lendemain matin (12 h après la mise en cage). La présence d’un plug vaginal était considérée comme un accouplement réussi, et le même jour était désigné comme jour gestationnel 0,5 (GD0,5). Les rats enceintes étaient hébergés individuellement dans des cages séparées. Le poids corporel des rats enceintes était mesuré et enregistré quotidiennement. Le poids corporel des rats enceintes augmentait continuellement, avec un gain quotidien moyen de 2 à 5 g, et le poids total pouvait augmenter d’environ 30 % avant l’accouchement. Après environ 10 jours de grossesse, une bosse asymétrique typique en forme de poire de l’abdomen était visible, et des masses dures de fœtus pouvaient être palpées, ce qui se distinguait de la circonférence abdominale uniforme et molle causée par l’obésité.
Établissement de modèles et mise en place du groupe de contrôle :
Pour le groupe modèle, deux rats enceintes ont été sélectionnées au hasard et injectées par voie intrapéritonéale avec une solution de VPA (600 mg/kg) une fois le jour gestationnel 12,5 (GD12,5). L’APV a été administrée par une injection intrapéritonéale unique à une dose de 600 mg/kg le jour gestationnel 12,5. Ce protocole a été sélectionné sur la base des travaux fondamentaux de Schneider etPrzewłocki 26, qui ont établi que l’exposition à l’APV à ce moment gestationnel spécifique reproduit à la fois les caractéristiques neuroanatomiques et comportementales du TSA humain. Ce protocole est depuis devenu le modèle standard et a été constamment validé dans des études pharmacologiques récentes utilisant les mêmes paramètres27. Pour le groupe témoin à vide de vide, une rat enceinte a été sélectionnée et injectée intraperitonéalement avec un volume égal de 0,9 % de solution physiologique normale au même moment. Les rats enceintes accouchaient naturellement, et le jour de naissance de la progéniture était enregistré comme jour 0 postnatal (PND0). Tous les rats descendants ont été sevrés et hébergés séparément selon leur sexe dans le cadre de la PND21.
Regroupement et intervention de la descendance
Sur PND28, 12 petits mâles ont été sélectionnés au hasard parmi la descendance de rats gestants exposés à la VPA (6 dans le groupe modèle et 6 dans le groupe d’intervention avec quercétine), et 6 petits mâles ont été sélectionnés au hasard parmi la descendance de rats gestants exposés normalement au sérum physiologique (6 dans le groupe blanc). Il a été assuré qu’il n’y ait pas de différence significative de poids corporel entre les chiots de chaque groupe. Les descendants nés de rats enceintes traités avec une solution saline normale ont été assignés au groupe blanc, ceux nés de rats enceintes traités avec VPA au groupe modèle, et ceux nés de rats enceintes traités avec VPA au groupe d’intervention à quercétine.
Une intervention continue a été réalisée pendant 4 semaines à partir de la DPN28. Pour le groupe d’intervention à quercétine, la suspension de quercétine a été administrée de façon intragastrique à une heure fixe chaque jour à une dose de 100 mg/kg/jour. Cette dose a été sélectionnée sur la base des preuves intégrées suivantes : (i) une étude antérieure sur la variation des doses identifiait 100 mg/kg comme dose optimale pour soulager les comportements anxieux et réduire les cytokines pro-inflammatoires dans un modèle de rat neuroinflammatoire induit par leLPS 28 ; (ii) la quercétine à 50 mg/kg a démontré la prévention des déficits d’interactions sociales et des lésions cérébrales oxydatives dans un modèle29 chez un rat autiste prénatal induit par l’APV ; et (iii) la quercétine orale a récemment démontré la réduction des niveaux de TNF-α cérébraux et l’amélioration des comportements de type autistique dans un modèle de rat autistique induit par l’acidepropionique 30. Collectivement, ces validations indépendantes soutiennent la sélection de 100 mg/kg afin d’assurer un engagement robuste de la voie inflammatoire médiée par le TNF-α dans le modèle actuel postnatal de TSA induit par l’APV. Pour les groupes blanc et modèle, un volume égal de 0,5 % de solution saline normale CMC-Na a été administré intragastriquement chaque jour. Tous les animaux avaient un accès libre à la nourriture et à l’eau pendant la période d’intervention, et leur poids corporel était mesuré chaque semaine pour ajuster le volume d’administration en fonction de leur poids.
Test en champ ouvert
Après 4 semaines d’intervention (environ PND56), un test en champ ouvert a été réalisé pour évaluer l’activité spontanée et les niveaux d’anxiété. Le test en champ ouvert (OFT) est une expérience comportementale classique permettant d’évaluer les comportements liés à l’anxiété chez les animaux d’expérimentation. Les indicateurs mesurés étaient la capacité de mouvement spontané des rats en environnement ouvert et le temps passé au centre du champ ouvert. L’appareil OFT pour rats mesurait 30 cm de hauteur, 50 cm de long et 50 cm de large en bas, avec des parois intérieures blanches, et était artificiellement divisé en 16 petites grilles, dont 4 à l’intérieur et 12 à l’extérieur. Le site expérimental a été maintenu silencieux pour éviter toute stimulation sonore susceptible d’affecter la précision des résultats expérimentaux. Chaque rat était placé au centre du fond de la boîte, et l’enregistrement vidéo ainsi que le chronométrage étaient effectués simultanément. Le champ de vision de la caméra couvrait tout le champ ouvert et enregistrait les mouvements spontanés des rats ainsi que le nombre de croisements entre les grilles. Chaque test durait 5 minutes, après quoi l’enregistrement vidéo était arrêté. La paroi intérieure et le fond de la boîte ouverte ont été essuyés avec 75 % d’alcool pour éviter que les excréments et les odeurs corporelles laissés par un animal n’affectent les résultats des tests du suivant. L’opération a été répétée après le remplacement des rats jusqu’à ce que tous les rats aient terminé le test.
Méthode de détection pathologique
Après fixation à 4 % de paraforméldéhyde, le tissu cérébral a été soumis à une déshydratation en gradient à l’aide d’un déshydrateur entièrement automatique : 75 % d’éthanol pendant 2 heures, 85 % d’éthanol pendant 1 heure, 95 % d’éthanol pendant 1 heure, et I-IV absolu pendant 20 minutes chacun. Les tissus ont ensuite été dégagés avec l’agent de dégagement I pendant 25 minutes et l’agent de dégagement II pendant 30 minutes, suivis d’une incorporation de paraffine. Les sections d’une épaisseur de 5 μm ont été décirées avec la solution de décirage I et II pendant 30 minutes chacune et réhydratées avec de l’éthanol dégradé. Les coupes ont été colorées à l’hématoxyline pendant 5 à 10 minutes, différenciées à l’alcool à l’acide chlorhydrique pendant 3 s, puis contre-colorées à l’eau alcaline pour devenir bleues. Ils ont ensuite été contre-colorés avec de l’éosine soluble en alcool pendant 3 minutes, déshydratés avec de l’éthanol gradient, dégagés, couverts avec un milieu de montage neutre, et observés au microscope.
Détection des niveaux de TNF-α dans le sérum et le tissu cérébral
Après la dernière administration, le sang de l’aorte abdominale a été prélevé sur des rats et centrifugé à 3 000 r/min à 4 °C pendant 15 minutes, et le surnageant sérique a été prélevé. Parallèlement, les tissus hippocampiques et corticaux ont été disséqués, et du PBS prérefroidi a été ajouté à un ratio de 1:9 pour une homogénéisation mécanique. L’homogénéat a ensuite été centrifugé à 12 000 r/min à 4 °C pendant 20 minutes pour collecter le surnageant. La méthode BCA a été utilisée pour la quantification des protéines tissulaires. Conformément aux instructions du kit ELISA, les échantillons à tester et les anticorps biotinylés ont été ajoutés à la microplaque en séquence. Après incubation et lavage, le complexe avidin-peroxydase a été ajouté et incubé. Après un autre lavage, une solution de substrat a été ajoutée pour le développement des couleurs, la réaction a été interrompue par une solution d’arrêt, et l’absorbance a été mesurée à 450 nm à l’aide d’un lecteur de microplaques. Les concentrations de TNF-α dans le sérum (pg/mL) et le tissu cérébral (pg/mg prot) ont été calculées à l’aide de la courbe standard.
Analyse statistique
La fonction RANDBETWEEN dans Microsoft Excel servait à randomiser les rats et à générer des nombres aléatoires pour leur allocation. Toutes les données expérimentales de cette étude ont été exprimées en moyenne ± écart-type (DS). Avant l’analyse statistique, le test de normalité (test de Shapiro-Wilk) et le test d’homogénéité de variance (test de Levene) ont d’abord été réalisés sur les données de chaque groupe. Pour les données conformes à la distribution normale et à l’homogénéité de la variance, une analyse unidirectionnelle de la variance (ANOVA unidirectionnelle) a été utilisée. Si la différence était statistiquement significative, la méthode LSD a été utilisée pour les comparaisons multiples. Une valeur de *p < 0,05, **p < 0,01 et ***p < 0,001 a été considérée comme statistiquement significative.