Roles of ERK1/2 signaling in LMNA-cardiomyopathy

par Maria Chatzifrangkeskou

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Gisèle Bonne, Petra Knaus et de Antoine Muchir.

Soutenue le 08-11-2016

à Paris 6 en cotutelle avec Freie Universität (Berlin) , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Institut de Myologie (laboratoire) .

Le jury était composé de Sigmar Stricker, Christian Hiepen, Onnik Agbulut, Athanassia Sotiropoulos, Roland Foisner.

  • Titre traduit

    Les rôles de la signalisation ERK1/2 dans la cardiomyopathie liée aux mutations du gène LMNA


  • Résumé

    La cardiomyopathie dilatée est l'une des principales causes d'insuffisance cardiaque en Europe. Dans le cadre de la cardiomyopathie liée aux mutations du gène LMNA, en dépit des soins médicaux conventionnels, aucun traitement satisfaisant ne permet de pallier à la dilatation cardiaque progressive et à la perte de la contractilité. Le gène LMNA code pour les lamines nucléaires de type A, qui sont les principaux constituants de la lamina nucléaire. De précédents travaux démontrent que l'activation anormale de ERK 1/2 est impliquée dans la pathophysiologie de la cardiomyopathie dilatée liée aux mutations du gène LMNA. L'inhibition de la voie ERK 1/2 ralentit également la progression de la fibrose myocardique, relativement développée chez l'homme, en cas de cardiomyopathie dilatée. Dans le cadre de ma thèse, j’ai suggéré que l'activité aberrante de la voie TGF-β pourrait participer à l’activation anormale de ERK 1/2 et être impliquée dans la physiopathologie de dysfonction contractile ventriculaire gauche dans la cardiomyopathie liée aux mutations du gène LMNA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents à la modulation de la signalisation ERK1/2, causée dans le cœur, par les mutations du gène LMNA, restent totalement incertains. De ce fait, j'ai testé l'hypothèse selon laquelle la modulation anormale de ERK1/2 induirait l'altération des cibles cytosoliques et modifierait le réseau du cytosquelette cardiaque. Mon travail a mis en évidence un nouveau partenaire de la forme active (phosphorylée) d’ERK1/2 : cofiline-1. La cofiline induit la déramification des filaments d'actine. Ce projet met en lumière un rôle inattendu joué par la signalisation ERK1/2 dans la dynamique de l'actine et dans le développement de la dysfonction ventriculaire gauche de la cardiomyopathie liée aux mutations du gène LMNA.


  • Résumé

    Dilated cardiomyopathy is one of the leading causes of heart failure in Europe. Despite of the conventional medical care, there is no definitive treatment for the progressive cardiac dilatation and loss of contractility in LMNA cardiomyopathy often leading to sudden death or heart transplantation. LMNA gene encodes nuclear A-type lamins, which are the main constituents of the nuclear lamina. Previous studies clearly show that the abnormal ERK1/2 activation is involved in the pathophysiology of LMNA dilated cardiomyopathy. However, its role in the development of cardiac dysfunction remains unclear. Inhibition of ERK1/2 signaling also slows progression of myocardial fibrosis, which is prominent in humans with dilated cardiomyopathy. I suggested that aberrant TGF-β signaling activity could participate to the abnormal ERK1/2 activation and be involved is the pathophysiology of left-ventricular contractile dysfunction in LMNA cardiomyopathy. Given that the understanding of molecular and cellular mechanisms underlying the modulation of ERK1/2 signaling in the heart caused by LMNA mutation remains totally unclear, I tested the hypothesis that ERK1/2 abnormal modulation leads to alteration of cytosolic targets and alter cardiac cytoskeleton network. My work highlighted a novel partner of activated (phosphorylated) ERK1/2, ADF/cofilin-1. Cofilin promotes debranching of actin filaments. I showed that disrupted actin dynamics leads to abnormal sarcomere structure. This project unraveled an unexpected role played by ERK1/2 signaling in actin dynamics and in the development of left-ventricular dysfunction in LMNA cardiomyopathy.

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