Physiopathologie de la surdité DFNB9 : identification de l'otoferline comme composant essentiel de l'exocytose des synapses à ruban des cellules sensorielles auditives

Pathophysiology of dfnb9 deafness : identification of otoferlin as an essential component for exocytosis in the ribbon synapses of the auditory sensory cells

• Auteur / Autrice : Isabelle Roux
• Direction : Christine Petit
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique humaine
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vésicules synaptiques

Syntaxine-1

Protéine SNAP-25

Exocytose

génétique

Perte d'audition

Cochlée

Voies auditives

Résumé

Plusieurs mutations du gèneOTOF ont été identifiées comme responsables de la surdité autosomique récessive DFNB9. Ce gène code pour l'otoferline, une protéine transmembranaire à 6 domaines C2, domaines d'interaction potentielle avec le calcium et les phospholipides. Dans la cochlée adulte, l'otoferline est spécifiquement exprimée dans les cellules ciliées internes qui sont les véritables cellules sensorielles de la cochlée puisqu'elles transmettent le message auditif au système nerveux central. Dans ces cellules, l'otoferline est associée aux vésicules synaptiques entourant le ruban et à la membrane plasmique présynaptique. Des tests de liaison in vitro indiquent que l'otoferline interagit de façon directe et dépendante du calcium avec la syntaxinel et la SNAP25, deux protéines du complexe SNARE. Afin d'étudier la fonction de l'otoferline in vivo et la physiopathologie de DFNB9, j'ai généré des mutants nuls du gène Otof par recombinaison homologue. Les souris Otof''' reproduisent le phénotype des patients DFNB9. Des mesures de variation de la capacitance membranaire ont montré l'abolition quasi-complète de l'exocytose des cellules ciliées internes chez ces mutants, malgré la présence de courants calciques normaux, et une morphogenèse normale des cellules ciliées internes et de leurs synapses à ruban. L'otoferline pourrait donc jouer un rôle de détecteur calcique, similaire à celui joué par la synaptotagmine I dans l'exocytose des synapses du système nerveux central, en contrôlant la dernière étape de la fusion vésiculaire au niveau des synapses à ruban des cellules ciliées internes.

Mutations in the OTOF gene have been identified as responsible for the DFNB9 autosomal recessive form of human deafness. This gene encodes otoferlin, a transmembrane C2 domain protein; C2 domains are known to bind calcium and to interact with phopholipids. In the adult cochlea, otoferlin is specifically expressed in the inner hair cells, which are the genuine sensory cells as they transmit sound information to the central nervous System. In these cells, otoferlin is associated with synaptic vesicles surrounding the ribbon and with the presynaptic plasma membrane. In vitro binding assays indicate that otoferlin binds, in a calcium dependent manner, syntaxinl and SNAP25, two proteins of the SNARE complex. In order to study otoferlin function in vivo and to characterize DFNB9 pathophysiology, I have generated knock-out mice for the Otof gene using homologous recombination. Otof7' mice reproduce DFNB9 patients phenotype. Besides, exocytosis of Otof7' inner hair cells, as monitored by membrane capacitance measurements, was nearly completely abolished, despite normal ribbon synapse morphogenesis and normal calcium current. Furthermore, these cells lacked the fast secretory component of the exocytic burst in calcium-uncaging experiments. Therefore, otoferlin is essential for a late step of synaptic vesicle exocytosis, probably by acting as the major calcium sensor triggering fusion at the auditory hair cell ribbon synapse.