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Blanc - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc SVSE 4)
Edition 2012


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Huntingtin et neurogenèse

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Huntingtine et neurogenèse

Huntingtine et neurogenèse développementale et adulte
L'expansion anormale d'une répétition de glutamine (polyQ) dans la huntingtine (htt) est l'événement causal de la maladie de Huntington (HD), un trouble neurologique. Compte tenu des signes neurologiques prédominants développés par les patients HD, la plupart des recherches ont porté sur les effets délétères de la protéine mutante dans les neurones post-mitotiques. Cependant, la htt est exprimée dès le début du développement du cerveau de l'embryon de souris où elle joue un rôle essentiel. En accord avec ces données, nous avons récemment montré que la htt régule la neurogenèse corticale, au moins en partie, grâce à son rôle lors de la mitose des progéniteurs neuronaux.
Une image complexe de la biologie de la htt au niveau moléculaire est en train d'émerger et suggère qu'il s'agit d'une protéine d'échafaudage qui couple de multiples événements au niveau cellulaire. La htt régule l'assemblage du complexe dynéine/dynactine pour le transport axonal et l'organisation de l'appareil de Golgi. Au cours de la division cellulaire, cela s'étend à un complexe contenant également NuMA, une composante essentielle de l'organisation des microtubules aux pôles du fuseau mitotique. De même, la htt pourrait moduler l'ensemble des autres complexes supramoléculaires impliqués dans divers processus cellulaires comme l'a révélé la nature diversifiée de ses interacteurs.
Le projet actuel est de décrire le rôle de la htt pendant la neurogenèse adulte et développementale dans des conditions physiologiques et physiopathologiques de la HD. Nous visons à décrire au niveau moléculaire comment la htt participe à ces mécanismes. Nous allons également déterminer si la fonction de htt pendant la neurogenèse adulte est liée au phénotype comportemental. Atteindre les objectifs de ce programme devrait fournir une meilleure connaissance de la pathologie, qui est absolument nécessaire pour envisager un traitement potentiel pour ralentir ou arrêter la progression de la HD chez l'homme.

Utilisation de modèles cellulaires et animaux pour déterminer le rôle de la huntingtine au cours de la neurogenèse
Tout d'abord, nous allons nous concentrer sur la neurogenèse corticale embryonnaire. La neurogenèse corticale est un bon système pour étudier le rôle des protéines dans un large éventail de mécanismes cellulaires: (i) la migration nucléaire interkinetic (INM) caractérisée par le mouvement des noyaux des neuroprogéniteurs le long de l'axe apico-basal dans la zone ventriculaire (ii) la mitose des pool de neuroprogéniteurs et, (iii) la migration radiale des nouveaux neurones générés. Alors que la htt régule l'orientation du fuseau lors de la division, il reste à déterminer si elle est également impliquée pendant l'INM puis la migration radiale des nouveaux neurones. Nous proposons de combiner l'utilisation de modèles transgéniques et l'électroporation in utero.
Nous mettrons ensuite l'accent sur le rôle de la htt pendant neurogenèse adulte hippocampique. Nos données préliminaires montrent que l'altération htt-dépendante observée au cours de la neurogenèse adulte du gyrus denté a des conséquences comportementales.
Enfin, nous proposons que la htt est une protéine d'échafaudage, permettant ainsi à cette grosse protéine de coordonner plusieurs activités cellulaires. Nous utiliserons de la microscopie de pointe et des systèmes cellulaires pour décrire comment la htt peut organiser l'assemblage d'ensemble de protéines dans l'espace et dans le temps pour accomplir des fonctions cellulaires précises.

Résultats

Objectif 1. Neurogenèse corticale embryonnaire: de la division à la migration
La caractérisation de l'expression de la htt et sa localisation au cours du développement cortical est en cours. Toute les lignées de souris nécessaires sont dans le laboratoire et nous avons commencé à croiser des souris HdhFlox/Flox à des lignées nestin-cre et NEX-CRE. Nos expériences préliminaires suggère que, comme nous l'avions suggéré, la htt est impliquée dans l'INM.
Objectif 2. Neurogenèse adulte dans la DG et comportements associés.
Nous mettons en place les outils nécessaires pour analyser l'expression de la htt pendant la neurogenèse hippocampique adulte: hybridation in situ et conditions optimales de marquage d'immunohistochimie pour les différents anticorps. Nous avons importé les lignées de souris nécessaires (en particulier Dcx-cre-ERT2 et nestin-cre-ERT2) et nous générons les groupe de souris afin d'effectuer les études comportementales. Alors que la génération de groupes de souris génétiquement modifiées est en cours, nous avons effectué plusieurs tests concluants sur des souris sauvages.
Objectif 3. Pour aborder les mécanismes moléculaires impliqués, nous avons développé plusieurs système in vitro: cultures 3D de MDCK, cultures 2D de cellules neuronales et cultures primaires de progéniteurs de l'hippocampe.

Perspectives

Nous poursuivons les objectif 1, 2 et 3 comme initialement prévu.
Objectif 1. Corticale neurogenèse embryonnaire: de la division à la migration.
Objectif 2. Neurogenèse adulte hippocampale et comportements associés.
Objectif 3. Mécanismes moléculaires impliqués.
Ce programme de recherche devrait permettre une meilleure connaissance de la pathologie, ce qui est absolument essentiel pour espérer un jour trouver un traitement permettant de ralentir la progression de cette maladie ou idéalement de la guérir. Nous pensons aussi que les données obtenues auront un impact bien au-delà du domaine de la maladie de Huntington, notamment dans celui des troubles de l'humeur.

Productions scientifiques et brevets

NA

Partenaires

EA3544 Laboratoire "Pharmacologie des troubles anxio-dépressifs et Neurogenèse"

IC INSTITUT CURIE

Laboratoire public

Aide de l'ANR 418 089 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2012 - 36 mois

Résumé de soumission

L'expansion anormale d'une répétition de glutamines (polyQ) en N-terminal de la protéine huntingtine est à l'origine de la maladie de Huntington, une maladie neurodégénérative rare. Etant donné les signes neurologiques prédominants développés par les patients, la majorité des recherches ont porté sur les effets délétères de la protéine mutante dans les neurones post-mitotiques. Ainsi, en dehors de son rôle dans la transcription et le transport vésiculaire, il y a peu d'éléments connus concernant les fonctions normales de la protéine pendant le développement embryonnaire. Toutefois, la huntingtine est largement exprimée dans le cerveau d'embryon de souris en cours de développement où elle y tient un rôle essentiel. La preuve la plus convaincante de ce rôle est que l'inactivation du gène murin codant la huntingtine conduit à une létalité au jour embryonnaire 7.5. En accord avec ces données, nous avons récemment montré que la huntingtine participe à la neurogenèse corticale par son rôle lors de la division des progéniteurs neuronaux.

Une image moléculaire complexe de la biologie de la huntingtine émerge, suggérant qu'il s'agit d'une protéine d'échafaudage qui pourrait coupler des évènements variés au niveau cellulaire. La huntingtine régule l'assemblage du complexe dynéine/dynactine pour le transport axonal et l'organisation de l'appareil de Golgi. Durant la division cellulaire, cette fonction d'assemblage s'étend à un complexe contenant également NuMA, une protéine essentielle pour l'organisation des microtubules au pôle du fuseau mitotique. De même, la huntingtine pourrait réguler l'assemblage d'autres complexes supramoléculaires impliqués dans diverses voies de signalisation cellulaires tel que cela est révélé par la nature diversifiée de ses interacteurs. Par exemple, nous avons montré que la huntingtine interagit avec le complexe de dégradation de la ß-caténine et participe ainsi à l'équilibre régulé des taux intracellulaires de cette protéine.

Le projet proposé ici consiste à décrire à l'aide de modèles murins variés, le rôle de la huntingtine au cours de la neurogenèse développementale et adulte en situation physiologique, ou physiopathologique de la maladie de Huntington. Nous décrirons au niveau moléculaire comment la huntingtine participe à ces mécanismes. Nous déterminerons également si la fonction de la huntingtine au cours de la neurogenèse adulte est liée au comportement. Ce programme de recherche devrait permettre une meilleure connaissance de la pathologie, ce qui est absolument essentiel pour espérer un jour trouver un traitement permettant de ralentir la progression de cette maladie ou idéalement de la guérir. Nous pensons aussi que les données obtenues auront un impact bien au-delà du domaine de la maladie de Huntington, notamment dans celui des troubles de l'humeur.

 

Programme ANR : Blanc - SVSE 4 - Neurosciences (Blanc SVSE 4) 2012

Référence projet : ANR-12-BSV4-0003

Coordinateur du projet :
Madame Sandrine Humbert (INSERM DR Rhône Alpe Auvergne )

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.