Andrew K. Tryba, Michelle Bévengut, Magali Barthelemy-Requin, Véronique Saywell, Gérard Hilaire, Jean-Charles Viemari, Laura B K Herzing, Sebastien Zanella, Laurent Villard, Jean-Christophe Roux, Anne Moncla, Josette Mancini, Jan-Marino Ramirez, Henri Burnet, Fernando Peña, Groupe d'étude des réseaux moteurs - GERM (GERMG), Université de la Méditerranée - Aix-Marseille 2-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des matériaux et structures du génie civil (LMSGC), Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie et Pathologie des Communications Cellulaires Dans les Glandes Endocrines, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Physiologie intégrative, cellulaire et moléculaire (PICM), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physique des Minéraux et Magmas, Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génome, Population, Interactions, Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiologie des Régulations Energétiques, Cellulaires et Moléculaires, Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'Enseignement et de Recherche sur l'Environnement et la Societé / Environmental Research and Teaching Institute (CERES-ERTI), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2 ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departments of Woman & Child Health, Karolinska Institutet [Stockholm], Laboratoire de Mécanique Physique (LMP), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de génétique médicale [Hôpital de la Timone - APHM], Aix Marseille Université (AMU)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)- Hôpital de la Timone [CHU - APHM] (TIMONE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Service Commun Animalerie hospitalo-universitaire (SCAHU), Université d'Angers (UA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Ostéoporose et Qualité Osseuse, Université de Lyon-Université de Lyon-IFR62-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CRMBM), Aix Marseille Université (AMU)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche en neurobiologie - neurophysiologie de Marseille (CRN2M), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad de Granada = University of Granada (UGR), Servicio de Reumatologia y Unidad de investigacion, Hospital de 12 Octubre, controle de la progression des cancers hormonaux-dependants, Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon, IPG PARIS-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)- Hôpital de la Timone [CHU - APHM] (TIMONE)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)-Aix Marseille Université (AMU), Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and University of Granada [Granada]
Rett syndrome is a severe X-linked neurological disorder in which most patients have mutations in the methyl-CpG binding protein 2 (MECP2) gene and suffer from bioaminergic deficiencies and life-threatening breathing disturbances. We usedin vivoplethysmography,in vitroelectrophysiology, neuropharmacology, immunohistochemistry, and biochemistry to characterize the consequences of theMECP2mutation on breathing in wild-type (wt) andMecp2-deficient (Mecp2-/y) mice. At birth,Mecp2-/y mice showed normal breathing and a normal number of medullary neurons that express tyrosine hydroxylase (TH neurons). At ∼1 month of age, mostMecp2-/y mice showed respiratory cycles of variable duration; meanwhile, their medulla contained a significantly reduced number of TH neurons and norepinephrine (NE) content, even inMecp2-/y mice that showed a normal breathing pattern. Between 1 and 2 months of age, all unanesthetizedMecp2-/y mice showed breathing disturbances that worsened until fatal respiratory arrest at ∼2 months of age. During their last week of life,Mecp2-/y mice had a slow and erratic breathing pattern with a highly variable cycle period and frequent apneas. In addition, their medulla had a drastically reduced number of TH neurons, NE content, and serotonin (5-HT) content.In vitroexperiments using transverse brainstem slices of mice between 2 and 3 weeks of age revealed that the rhythm produced by the isolated respiratory network was irregular inMecp2-/y mice but could be stabilized with exogenous NE. We hypothesize that breathing disturbances inMecp2-/y mice, and probably Rett patients, originate in part from a deficiency in noradrenergic and serotonergic modulation of the medullary respiratory network.