Palmitoylation et maladie de Huntington

par Amandine Virlogeux

Projet de thèse en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Frédéric Saudou.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie , en partenariat avec Inserm U 836 - Grenoble Institut des Neurosciences (GIN) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2013 .


  • Résumé

    La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative caractérisée par des symptômes moteurs, cognitifs et psychiatriques. La protéine mutée responsable de la maladie, la polyQ-HTT, n'est plus capable de transporter le BDNF du cortex vers le striatum conduisant à une perte d'apport trophique et une toxicité striatale caractéristique de la maladie. Mon projet de thèse a pour but de contrer ce déficit afin de ralentir la dégénérescence striatale. Grâce à deux méthodes différentes, nous avons d'abord identifié les étapes du trafic intracellulaire qui sont affectées dans la maladie. Nous avons analysé dans un premier temps le trafic axonal des vésicules de manière systématique et contrôlée grâce à l'utilisation de systèmes microfluidiques. Nous avons observé qu'en plus d'une diminution de la vitesse antérograde et rétrograde des vésicules axonales, le « flow » ou débit des vésicules par axone était lui aussi diminué. La diminution du flow reflète une diminution du nombre de vésicules trafiquant dans l'axone. Ceci suggère qu'en plus du transport axonal, il y aurait un déficit du trafic dès le réticulum endoplasmique/Golgi et post-Golgi. Par conséquent nous avons utilisé une nouvelle méthode afin d'étudier le trafic du réticulum endoplasmique vers le Golgi jusqu'à la membrane plasmique. Ce système, appelé RUSH permet de synchroniser le trafic intracellulaire d'une population de cellules et ainsi de suivre le trafic d'une protéine du réticulum endoplasmique jusqu'à son compartiment accepteur, dans notre étude la membrane plasmique. Grâce à cette seconde méthode nous avons observé que le trafic intracellulaire était défectueux dès la sortie du réticulum endoplasmique. Nos résultats suggèrent donc que dans des cellules modèle de la MH le trafic intracellulaire est affecté du réticulum endoplasmique en passant par l'appareil de Golgi et jusqu'à la membrane endoplasmique. Nous avons ensuite montré que l'activité de palmitoylation cellulaire qui est déficiente dans la maladie de Huntington joue un rôle crucial dans le contrôle de la dynamique intracellulaire. De manière très intéressante, nous avons identifié 2 nouvelles molécules capables de rétablir cette activité dans les cellules modèles de la MH et qui rétablissent le transport intracellulaire dans le système RUSH. Nous caractérisons actuellement ces molécules in vitro et in vivo. Nos résultats indiquent que ces molécules ne présentent pas de toxicité ni sur des neurones primaires en culture ni sur des modèles drosophile de la MH. Nous souhaitons maintenant tester si ces molécules protègent contre la mort neuronale et si elles sont capables de restaurer l'activité motrice et la survie dans des modèles Drosophile de la MH. Enfin, nous déterminons actuellement les propriétés de ce molécules pour tester leur potentiel thérapeutique dans un modèle murin de la MH.

  • Titre traduit

    Palmitoylation and Huntington disease


  • Résumé

    Huntington's disease (HD) is a neurodegenerative disorder characterized by motor, cognitive and psychiatric symptoms. The mutated protein responsible for the disease, polyQ-HTT, is no able to transport BDNF from the cortex to the striatum resulting in a loss of trophic support and toxicity striatal characteristic of the disease. My thesis project aims to address this deficit in order to slow down the striatal degeneration. Thanks to two different methods, we first identified the steps of intracellular trafficking that are affected in the disease. We analyzed initially axonal trafficking of vesicles by a controlled and systematic method by using of microfluidic systems. We observed that in addition to a decrease in the velocity of anterograde and retrograde axonal vesicles, the "flow" or rate of the vesicles by axon was also decreased. The decrease in the flow reflects a decrease in the number of vesicles trafficking in the axon suggesting that in addition to the axonal transport, there would be a deficit of the traffic from the endoplasmic reticulum / Golgi and post-Golgi. Therefore we used a new method to study the traffic from the endoplasmic reticulum trough the Golgi to the plasma membrane. This system, called RUSH synchronizes intracellular trafficking of a population of cells and track the traffic of a protein from the endoplasmic reticulum to its acceptor compartment, in our study the plasma membrane. With this second method we found that the intracellular trafficking was defective from the output of the endoplasmic reticulum. Our results suggest that in the model of HD cells intracellular traffic is affected from the endoplasmic reticulum through the Golgi to the plasmic membrane. We then showed that cellular palmitoylation which is deficient in HD plays a crucial role in controlling the intracellular dynamics. Very interestingly, we have identified 2 new molecules able to restore the activity in the HD cells and that restore the intracellular transport system in the RUSH. We are currently characterizing these molecules in vitro and in vivo. Our results indicate that these molecules do not exhibit toxicity on a culture of primary neurons or on Drosophila model of HD. Now we want to test whether these molecules protect against neuronal death and if they are able to restore motor activity and survival in Drosophila models of HD. Finally, we are determining the properties of the molecules to test their therapeutic potential in a mouse model of HD.