Analysis of cholinergic neuromuscular junction by a genetic strategy in Caenorhabditis elegans

Analyse de la jonction neuromusculaire cholinergique par une approche génétique chez Caenorhabditis elegans

• Auteur / Autrice : Magali Richard
• Direction : Jean-Louis Bessereau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et Neurobiologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs nicotiniques

Caenorhabditis elegans

Réticulum endoplasmique

Plaque motrice

Synapses

Résumé

Les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine (RAChs) appartiennent à une famille de protéines transmembranaires très conservée et impliquée dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques chez l'homme. Le contrôle de l'expression et de la localisation des RAChs est fondamental pour la formation, la maintenance et la plasticité synaptique. J'ai utilisé une stratégie génétique chez le nématode Caenorhabditis elegans afin d’identifier de nouveaux gènes requis pour la biosynthèse et la localisation synaptique des RAChs. J'ai initialement réalisé un crible visant à identifier des gènes dont l'invalidation altère la localisation des RAChs à la jonction neuromusculaire (JNM). Après inactivation par ARN interférence de plus d'un millier de gènes évolutivement conservés, j'ai validé 18 candidats requis pour le fonctionnement de la JNM cholinergique. J'ai ensuite réalisé la caractérisation du gène emc 6 dont un allèle mutant avait été isolé au cours d'un crible de résistance au lévamisole, un agoniste cholinergique. EMC-6 est une petite protéine très conservée localisée dans le réticulum endoplasmique (RE). En l'absence d'EMC-6, les sous-unités du RACh en cours d'assemblage sont dégradées. EMC-6 appartient à un complexe évolutivement conservé appelé EMC (ER protein Membrane Complex). Chez C. Elegans, l'inactivation de l'EMC par ARNi provoque des défauts développementaux, une diminution de l'expression des RAChs, et l'activation de rapporteurs du stress du RE. Ces résultats suggèrent que l'EMC protège les RAChs de la dégradation pendant leur maturation et est requis pour le maintien de l'homéostasie du RE en conditions physiologiques

Nicotinic acetylcholine receptors (AChRs) belong to a widely conserved family of transmembrane protein implicated in numerous physiological and pathological processes in human. Control of AChR expression and localisation is essential for the synapse formation, stability and plasticity. I used a genetic approach in the nematode Caenorhabditis elegans to identify novel genes required for biosynthesis and synaptic localization of AChRs. First, I performed a visual screen for genes required for proper localization of AChRs at neuromuscular junction (NMJ). After inactivation of more than 1000 evolutionarily conserved genes by RNA interference, I validated 18 candidates required for cholinergic NMJ function. Second, I realized the functional and molecular characterization of the novel gene emc-6. Emc-6 mutant was identified in a screen for mutants partially resistant to levamisole, a cholinergic agonist. EMC-6 is a small protein widely conserved from plant to human and localized in the endoplasmic reticulum (ER). When EMC-6 is absent, AChR subunits are targeted to degradation. EMC-6 belongs to the conserved ER Membrane protein Complex (EMC). In C. Elegans, RNAi against EMC members causes developmental defects, decreased AChR expression and activation of ER stress reporters. These results suggest that EMC protects AChR subunit from degradation and is required for ER homeostasis in metazoans in physiological conditions