Ataxie de Friedreich et stress oxydant: étude du rôle de la frataxine et recherche de nouveaux agents thérapeutiques – FRIEDREICH

L'ataxie de Friedreich (AF) est une maladie neurodégénérative provoquée par un déficit en frataxine. L'étude du rôle de la frataxine fait l'objet d'une littérature profuse et contradictoire. Un paradigme semble cependant se dégager des études en cours: le mécanisme pathologique en jeu dans l'AF implique une carence dans la réponse au stress oxydant. Nous sommes parvenu à une conclusion similaire en étudiant des modèles aussi différents que la levure et des fibroblastes humains. Notre objectif est d'utiliser ces deux modèles de façon complémentaire afin de comprendre le rôle de la frataxine dans le métabolisme de l'oxygène, d'être à même de proposer de nouvelles pistes dans la recherche d'agents thérapeutiques, et d'identifier directement des substances potentiellement actives en criblant des chimiothèques. Notre objectif est donc double (compréhension et traitement) et se situe dans un cadre conceptuel précis (étiologie de la maladie liée aux effets délétères de l'O2 et de ses dérivés)
Nous ferons un usage complémentaire de modèles levures (S. cerevisiae et C. albicans) et d'un modèle de fibroblastes de malades de façon à utiliser au mieux le fort potentiel des modèles levure pour valider ou invalider de nouvelles hypothèses sur le modèle de fibroblastes humains et pour identifier de nouvelles molécules actives dans le traitement de l'AF. Des cellules déficientes en frataxine sont capables de former des centres Fe-S fonctionnels dans des conditions de croissance données (anaérobiose pour la levure, normoxie pour les fibroblastes). Les centres Fe-S sont détruits suite à l'exposition des cellules à l'oxygène (levures) ou à un stress oxydant (fibroblastes). C'est cette transition qui fera l'objet de nos recherches à différents niveaux. Transcriptome : on cherchera à identifier les réseaux de gènes impliqués de façon différentielle chez des cellules déficientes en frataxine par rapport aux cellules contrôles lors d'une transition anaérobiose-aérobiose (levure), ou lors d'une élévation de la pression partielle d'oxygène (fibroblastes). Protéome mitochondrial : on étudiera de façon dynamique les modifications consécutives à une diminution progressive du niveau de frataxine dans la cellule (levure), et on identifiera les protéines qui subissent une dégradation oxidative dans un modèle d'ischémie-reperfusion sur mitochondries isolées (levures et fibroblastes) ; les cibles de la protéase Lon seront identifiées. Plus généralement, on établira un bilan des équilibres rédox cellulaires en fonction du niveau d'oxygène dans les différents modèles cellulaires. Au niveau génétique on identifiera les suppresseurs extragéniques de la mutation yfh1 chez la levure. On entreprendra le criblage de deux chimiothèques à fort potentiel biologique. Dans un premier crible, on identifiera les molécules capables d'améliorer la croissance aérobie d'un mutant de C. albicans dépourvu de frataxine. Les molécules retenues seront testées sur le modèle de fibroblastes.
1) Objectif de compréhension. Les résultats attendus concernent ici l'élucidation du rôle de la frataxine dans la réponse cellulaire au stress oxydant et/ou dans le contrôle des espèces réactives de l'oxygène. Toute découverte d'importance dans ce cadre ouvrira la voie à de nouvelles pistes dans une optique thérapeutique. En particulier, la découverte de nouvelles cibles potentielles (liées aux activités protéasiques induites en l'absence de frataxine, à un processus de signalisation impliqué dans la défense cellulaire au stress oxydant etc...) constituerait une avancée majeure. 2) Objectif thérapeutique direct. Il s'agit d'identifier de nouvelles molécules actives dans le traitement de l'AF, sur une base empirique de criblage à large échelle. Compte tenu de la qualité des banques que nous nous proposons de cribler et de l'originalité du modèle retenu pour le criblage (C. albicans), nos espoirs sont bons d'obtenir des résultats exploitables au plan thérapeutique