Novel FUS and CHCHD10 models to investigate pathogenic mechanisms in Amyotrophic Lateral Sclerosis
Nouveaux modèles de FUS et CHCHD10 pour étudier les mécanismes pathogéniques dans la sclérose latérale amyotrophique
Résumé
Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a devastating neurodegenerative disorder caused by progressive degeneration of upper and lower motor neurons (MNs), with a very rapid clinical course. It leads to muscle weakness and atrophy progressing to paralysis, with respiratory failure being the major cause of death within years following clinical diagnosis. Two major genes mutated in ALS patients are the RNA-binding protein FUS (FUSed in sarcoma), implicated in RNA metabolism, and coiled-coil-helix-coiled-coil-helix domain 10 (CHCHD10), which plays a role in mitochondria stability. Both these genes have been investigated through different model systems, from small invertebrate models to patient biopsies. However, the major phenotypic features obtained in these models are complex and often controversial. The objective of this work is to provide new insights on the implication of these genes in ALS through the use of new models.To investigate the pathogenic mechanisms induced by FUS and CHCHD10, we generated and characterized two novel stable non-sense mutant zebrafish models for the orthologues of these genes and highlighted several ALS phenotypic features. We demonstrated, for the FUS model but not for CHCHD10, reduced lifespan, locomotor disabilities, aberrant motor axons, disorganized neuromuscular junction (NMJ), muscle and mitochondrial alteration, as well as molecular changes. These findings indicate that loss of fus expression is responsible for the occurrence of distal pathological signs at the NMJ, thus supporting a “dying-back” neuronopathy, in which early disease hallmarks start at the level of the NMJ and progress towards MN cell bodies.
La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative dévastatrice causée par la dégénérescence progressive des motoneurones (MNs) supérieurs et inférieurs menant à une faiblesse et une atrophie musculaire qui progresse jusqu’à la paralysie. Deux gènes majeurs identifiés chez les patients SLA sont le gène FUS (FUSed in sarcoma), impliqué dans le métabolisme de l’ARN, et CHCHD10, qui joue un rôle dans la stabilité des mitochondries. Ces deux gènes ont été étudiés à travers différents modèles, de petits modèles invertébrés aux biopsies de patients. Cependant, les différents traits phénotypiques observés sont complexes et parfois controversés. L’objectif de cette thèse est de fournir de nouvelles informations sur l’implication de ces deux gènes dans la SLA à travers l’utilisation de nouveaux modèles. Pour étudier les mécanismes pathologiques induits par FUS et CHCHD10, nous avons généré et caractérisé deux nouveaux modèles de poisson-zèbres présentant une mutation non-sens des orthologues de ces gènes, et nous avons mis en évidence différents traits phénotypiques propres à la SLA. Nous avons montré, pour FUS, une espérance de vie réduite, une locomotion altérée, des axones moteurs aberrants, une jonction neuromusculaire (JNM) désorganisée, une altération des muscles et mitochondries, ainsi que des changements moléculaires. Ces résultats montrent que la perte de fonction de fus est responsable de l’apparition de signes pathologiques distaux au niveau de la JNM, indiquant une neuronopathie en « dying-back », dans laquelle les traits pathologiques de la SLA commencent au niveau de la JNM et progressent vers les corps cellulaires des MNs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)