Etude des conséquences fonctionnelles des mutations du facteur eIF2B en pathologie humaine

par Lætitia Horzinski

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Odile Boespflug-Tanguy.

Soutenue en 2009

à Clermont Ferrand 1 .


  • Résumé

    Le complexe eIF2B (eukaryotic Initiation Factor 2B) est un facteur d'échange de guanine (GEF : Guanine Exchange Factor) qui joue un rôle clé régulateur dans le processus d'initiation de la traduction. Il a récemment été impliqué dans un groupe de pathologies (leucodystrophies) qui touchent la substance blanche (SB) du système nerveux central (SNC) nommé eIF2B-pathies. La recherche de mutations dans les gènes EIF2B nous a permis d'identifier, pour la 1ère fois, une mutation d'un site d'épissage dans le gène EIF2B5. La caractérisation génotype/phénotype des formes adultes d'eIF2B-pathies a été réalisée à partir d'une cohorte de 16 patients. L'analyse des régions codantes des gènes codant les 3 sous-unités du facteur eIF2 : EIF2S1 à S3 n'a pas permis de détecter de mutation chez 10 patients sans mutation EIF2B mais ayant un phénotype semblable aux eIF2B-pathies. Deux marqueurs diagnostiques complémentaires ont pu être validés : (1) la diminution de l'activité GEF du facteur eIF2B dans les lymphoblastes avec un seuil de 77,5% pour une spécificité de 100% et une sensibilité de 89% et (2) une diminution dans le LCR de l'asialotransferrine par rapport à la transferrine totale, la limite de 8% d'asialo-transferrine donnant à ce marqueur une sensibilité de 100% et une spécificité de 94%. La compréhension des mécanismes moléculaires en cause a été recherchée selon 2 approches. Une 1ère approche focalisée sur l'étude de la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) des lymphoblastes de 12 patients porteurs de mutations du facteur eIF2B : l'hyper-activation transcriptionnelle et traductionnelle des gènes d la réponse UPR, observée dans d'autres études sur d'autres types cellulaires n'a pas été retrouvée dans les lymphoblastes eIF2B-mutés. Une 2ème approche globale d'étude transcriptomique différentielle dans les fibroblastes primaires de 10 patients porteurs de mutations du facteur eIF2B soumis ou non à un stress cellulaire : la comparaison au transcriptome de fibroblastes de patients porteurs d'autres types de leucodystrophies a montré une dérégulation de l'expression de 72 gènes spécifiquement dans les fibroblastes eIF2B-mutés. La spécificité de 10 gènes impliqués dans la régulation des ARN, le fonctionnement de la mitochondrie et la gamétogenèse a été confirmée dans le cerveau de fœtus atteints suggérant une perturbation précoce des processus du développement.

  • Titre traduit

    Functional consequences of eIF2B mutations in human pathology


  • Résumé

    The eukaryotic initiation factor 2B (eIF2B) is a key regulator of the translation initiation process due to its guanine exchange factor (GEF) activity. Recently, it has been implicated in a group of rare neurological genetic disorders affecting the white matter of the central nervous system called eIF2B-pathies. The mutational analysis of the EIF2B genes allowed us to identify for the first time a splicing site mutation in the EIF2B5 gene. The genotype/phenotype characterization of adult forms of eIF2B-pathies has been performed on a cohort of 16 eIF2B-mutated patients. We did not find mutations in the coding regions of the three EIF2S1-3 genes, encoding the eIF2 factor, in 10 patients presenting with a phenotype similar to the eIF2B-pathies but without eIF2B mutations. Two diagnostic complementary biomarkers have been validated : (1) the decrease of eIF2B GEF activity in lymphoblasts with 100% specificity and 89% sensibility using a threshold at 77,5% and (2) the decrease of asialotransferrin in the cerebrospinal fluid in comparison to the total transferrin with a ratio set at 8% and leading to 100% sensitivity and 94% specificity. Fonctional molecular mechanisms involved in the physiopathology of eIF2B-related disorders has been performed by two approaches. The first one focalised on the study of the endoplasmic reticulum (ER) stress response in lymphoblasts from 12 eIF2B-mutated patients. The translational hyper-induction of specific genes involved in the unfolded protein response, identified in other cell types, was not observed in the eIF2B-mutated lymphoblasts. A global approach using a differential transcriptomic study of primary fibroblasts from 10 eIF2B-mutated patients submitted or not to an ER-stress. The comparison with the transcriptomic profile of fibroblasts from patients presenting with other types of leukodystrophies allowed us to identify 72 genes specifically differentially deregulated in eIF2B-mutated fibroblasts. Specificity of deregulated 10 genes involved in mRNA regulation, mitochondrial function and gametogenesis, has been confirmed in fœtal eIF2B-mutated brains. This suggests that eIF2B mutations lead a premature development disorder.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (163 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 115-141

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  • Bibliothèque : Bibliothèque Clermont Université. Section Santé.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009 TDM09
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