Modèle drosophile inductibles de pathologies à expansion de polyglutamine : applications au criblage génétique et pharmacologique

par Raheleh Heidari

Thèse de doctorat en [Neurosciences]

Sous la direction de Hervé Tricoire.

Soutenue en 2014

à Paris 7 .

mots clés

• Drosophila melanogaster
• Modèles animaux de maladie humaine
• Maladie de Huntington
• Cardiomégalie
• Bleu de méthylène -- pharmacologie

Résumé

Les maladies à polyglutamine (PolyQ) représentent une classe de 9 maladies incluant l'ataxie spinocérebelleuse de type 3 (SCA3) et la maladie de Huntington (MH), qui sont causées par une expansion de répétitions CAG dans la région codante des gènes correspondants. Malgré des recherches intensives, il n'existe pas encore de traitements efficaces pour ces maladies. Dans cette thèse, nous avons créé de nouveaux modèles Drosophile inductibles in vivo de SCA3 et MH pour identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans ces maladies, et pour identifier des composés thérapeutiques efficaces. L'atteinte cardiaque étant une cause majeure de mortalité dans la MH, nous avons établi de nouveaux modèles cardiaques en surexprimant dans le coeur des formes toxiques (mHtt) ou non toxiques de fragments Nter de la Huntingtin (Htt). La caractérisation de ces modèles a permis d'identifier des hypertrophies cardiaques prononcées similaires à celles observées dans la maladie humaine. Grâce à l'utilisation de système inductibles, nous avons pu identifier les périodes critiques pour l'apparition de ces défauts cardiaques. De plus, nous avons montré qu'un traitement des individus au Bleu de Méthylène améliore l'hypertrophie cardiaque induite par mHtt et la fonction cardiaque. Nous avons aussi caractérisé, dans des modèles inductibles neuronaux et gliaux de SCA3 et de MH, plusieurs paramètres physiologiques et comportementaux tels la longévité, les rythmes circadiens et le sommeil. La caractérisation des différents modèles nous a permis d'effectuer des cribles au niveau génétique ou en utilisant une banque de quelques centaines de composés. Nous avons complété ces études par une analyse de protéomique sur un modèle spécifique des cellules gliales. Nous discutons les différentes cibles thérapeutiques potentielles identifiées dans ces trois approches complémentaires.

Résumé

Polyglutamine (PolyQ) diseases are a class of nine hereditary neurodegenerative diseases, including Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3) and Huntington's disease (HD), which are primarily caused by expansion of CAG repeats in coding region of their corresponding genes. Despite vigorous research on PolyQ, no efficient therapy is currently available for affected patients. In this thesis, we designed new Drosophila models of SCA3 and HD to identify new mechanisms involved in these diseases and used them in drug screening assays. As heart failure is a prominent cause of death in HD, we designed new heart models by overexpressing expanded (mHtt) or non expanded forms of Nter Huntingtin (Htt) fragments. Characterization of these models revealed significant cardiac hypertrophy that mimics the human HL phenotype. Using inducible systems we could identify critical stages for mHtt induced heart impairments. In addition we showed that treatment of flues with Methylene blue improves mHtt induced heart hypertrophy and cardiac function. We also characterized, in HD and SCA3 Drosophila inducible models within CNS, impairments of several physiological and behavioral parameters including average life span, circadian activity and rhythmicity, and sleep cycles. Characterization of these models allowed us to screen a number of genetic modifiers and a medium sized library of compounds. A proteomics study on a glial specific RD model was also performed. We discuss the new putative therapeutic targets identified by these three complementary approaches.