Etude in silico du complexe impliquant le domaine central de la Dystrophine, le domaine PDZ de la nNOS, l'Actine filamenteuse et les Phospholipides membranaires.

par Anne-Elisabeth Molza

Thèse de doctorat en Biologie et Sciences de la Santé

Sous la direction de Elisabeth Le Rumeur et de Olivier Delalande.

Soutenue le 24-09-2015

à Rennes 1 , dans le cadre de VIE-AGRO-SANTE , en partenariat avec Université européenne de Bretagne (PRES) et de IGDR (laboratoire) .


  • Résumé

    La dystrophine est une très grande protéine codée le gène DMD et située sous la membrane plasmique des fibres musculaires. Elle joue un rôle essentiel dans le maintien de l’intégrité de la cellule musculaire lors des cycles de contraction/relaxation. Cette protéine filamenteuse est composée de quatre domaines structuraux dont le domaine central composé de 24 répétitions homologues à la spectrine. Chaque répétition est organisée en faisceau de trois α-hélices appelé « coiled-coil ». Des mutations du gène DMD sont à l’origine des myopathies de Duchenne (DMD) et de Becker (BMD) qui s’accompagnent d’un déficit total ou d’une dystrophine mutée et induisent de ruptures fréquentes de la membrane des cellules musculaires. La connaissance de la structure de la dystrophine est nécessaire au développement de thérapies à ce jour inexistantes pour les myopathies. Au laboratoire, des données structurales du domaine central de la dystrophine ont été acquises par diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS, Small Angles X-ray Scattering). Cette thèse présente le développement d’une approche multi-échelle combinant des données expérimentales SAXS et des données in silico pour la reconstruction de modèles haute-résolution des fragments du domaine central de la dystrophine et d’un fragment muté observé dans une mutation BMD fréquente. Nous avons également cartographié l’interaction de ce domaine central avec deux de ses partenaires fonctionnels importants, l’actine filamenteuse et avec la nitroxyde synthase neuronale (nNOS) et proposé les premiers modèles atomiques des complexes macromoléculaires correspondants. L’ensemble de ces résultats permettra à terme l’optimisation de thérapies pour le traitement des dystrophies musculaires.

  • Titre traduit

    In silico study of the complexe involving the dystrophin central domain, the PDZ domain of the nNOS, the Filamentous actin and Phospholipides.


  • Résumé

    Dystrophin is a large protein encoded by DMD gene and located under the plasma membrane of muscle fibers. It plays an essential role in maintaining the integrity of muscle cells during contraction/relaxation cycles. This filamentous protein is composed of four structural domains including the central domain consisting of 24 spectrin-like repeats and four hinges. Each repetition is folded in three α-helices in a ‘coiled-coil’ assembly. Mutations in the DMD gene leads to Duchenne muscular dystrophy (DMD) and Becker (MDBs), which are accompanied by frequent plasma membrane ruptures, due to the loss or modification of dystrophin protein. There are very few structural data available concerning the central domain of dystrophin, which is subject to many mutations involved in DMD and BMD diseases. However, the description and the understanding to an atomic level of dystrophin structure and its interaction is essential for optimization of therapies. Given the impossibility to solve its structure by X-ray crystallography or NMR, structural data of the dystrophin central domain were acquired by small angles X-rays scattering (SAXS, Small Angles X-ray Scattering). This thesis presents the development of an innovative multi-scale approach combining experimental SAXS and in silico derived data, allowing the reconstruction of high-resolution models of dystrophin central domain fragments. Structural data were also obtained on a mutated dystrophin frequently observed in BMDs. Furthermore, we also mapped the interactions of the central domain with two of its majors functional partners, Filamentous actin and neuronal nitroxyde synthase (nNOS) and proposed models of the related macromolecular complexes. At long-term, all of these results will allow optimization of therapies for the treatment of muscular dystrophies.

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