Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire CNRS INSERM Université Louis Pasteur de Strasbourg Strasbourg I

Léa Ben - Haïem

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire CNRS- INSERM- Université Louis Pasteur de Strasbourg (Strasbourg I) Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé THESE Pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur Discipline : Sciences du Vivant Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie Par Léa BEN-HAÏEM Etude de la protéolyse et de l'agrégation de la huntingtine, protéine mutée dans la maladie de Huntington Soutenue publiquement le 4 juillet 2005 devant la commission d'examen : Mr. Le Professeur Jean-Louis Mandel Directeur de thèse Mme. Le Docteur Annie Sittler Rapporteur externe Mr. Le Docteur Philippe Djian Rapporteur externe Mme. Le Professeur Brigitte Kieffer Rapporteur interne Mr. Le Docteur Yvon Trottier Examinateur

• compréhension des mécanismes moléculaires de la toxicité


• métabolisme de la huntingtine


• identification des nouvelles structures


• protéine


• maladie


• groupe des maladies par expansions polyglutamines


• répétition trinucléotidique

Sujets

• Louis Pasteur University
• Institut national de la santé et de la recherche médicale
• Trottier

Informations

• Publié par: profil-feym-2012
• Publié le: 01 juillet 2005
• Nombre de lectures: 60
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 7 Mo

Extrait

Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
CNRS- INSERM- Université Louis Pasteur de Strasbourg (Strasbourg I)
Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé
THESE
Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur
Discipline : Sciences du Vivant
Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
Par
Léa BEN-HAÏEM
Etude de la protéolyse et de l’agrégation de la huntingtine,
protéine mutée dans la maladie de Huntington
Soutenue publiquement le 4 juillet 2005 devant la commission d’examen :
Mr. Le Professeur Jean-Louis Mandel Directeur de thèse
Mme. Le Docteur Annie Sittler Rapporteur externe
Mr. Le Docteur Philippe Djian Rapporteur externe
Mme. Le Professeur Brigitte Kieffer Rapporteur interne
Mr. Le Docteur Yvon Trottier ExaminateurSommaire
1. INTRODUCTION..........................................................................................................3
1.1 Maladies par expansions de répétitions trinucléotidiques..............................................4
1.1.1 Maladies causées par des expansions non codantes.......................................................4
1.1.2 Maladies causées par des expansions codantes..............................................................8
1.1.2.1 Les maladies causées par des expansions polyalanines .......................................8
1.1.2.2 Les maladies causées par des expansions polyglutamines.................................10
1.1.2.2.1 Spécificité de neurodégénérescence...................................................................10
1.1.2.2.2 Seuil pathologique et corrélation inverse...........................................................10
1.1.2.2.3 Les protéines à polyglutamines..........................................................................13
1.1.2.2.4 Les expansions polyglutamines entraînent un gain de fonction.........................15
1.1.2.2.5 Mécanismes de toxicité des protéines à polyglutamines....................................17
a) Le mystère de la spécificité de neurodégénérescence..................................................17
b) Conformation anormale des protéines à polyglutamines ? ..........................................18
c) Protéolyse de protéines à expansion de polyglutamines ..............................................19
d) Agrégation et toxicité...................................................................................................22
1.1.2.2.6 Phénotype clinique, dysfonction ou mort neuronale27
1.2 Maladie de Huntington.................................................................................................27
1.2.1 Les signes cliniques......................................................................................................28
1.2.2 La neuropathologie.......................................................................................................28
1.2.3 La Huntingtine..............................................................................................................30
1.2.4 Mécanismes de toxicité ................................................................................................33
1.2.5 Métabolisme de la huntingtine .....................................................................................36
1.2.5.1 Protéasome et élimination des protéines à polyglutamines................................36
1.2.5.2 La protéolyse de la huntingtine ..........................................................................38
1.2.5.3 Les agrésomes ....................................................................................................42
1.3 Mon Travail de Thèse ..................................................................................................44
1.4 Notre modèle cellulaire45
2. RESULTATS ...............................................................................................................48
2.1 Les protéases impliquées dans la protéolyse de la huntingtine génèrent des produits de
clivage qui constituent les NIs et les CIs de façon différentielle ...................................................48
PUBLICATION 1 ..........................................................................................................................53
2.2 Caractérisation des protéases impliquées dans le métabolisme de la huntingtine .......58
1Sommaire
PUBLICATION 2 : ........................................................................................................................61
2.3 Identification des sites de protéolyse ...........................................................................62
2.3.1 Matériel et Méthodes....................................................................................................62
2.3.2 Mutagenèse dirigée de la huntingtine64
2.3.3 Analyse par spectrométrie de masse MALDI ..............................................................67
2.4 Identification des nouvelles structures agrégées de huntingtine dans le cytoplasme...81
PUBLICATION 3: .........................................................................................................................95ATION 4: .......................................................................................................................101
3. DISCUSSION: ...........................................................................................................106
4. ABREVIATIONS ......................................................................................................118
5. REFERENCES119
2Introduction
1. INTRODUCTION
Le phénomène d’anticipation était, il y a un peu plus d’une dizaine d’années, un des grands
mystères de la génétique. L’anticipation est l’augmentation progressive de la précocité de
l’apparition de symptômes de certaines maladies et de leur sévérité au cours des générations
successives. Ce phénomène a, pour la première fois, été observé par des cliniciens dans des
familles atteintes de dystrophie myotonique. Cette observation discutée a été attribuée à un biais
de recrutement des patients (Harper, 1989). Une augmentation de la pénétrance au cours des
générations dans le syndrome de l’X fragile, phénomène connu sous le nom du paradoxe de
Sherman, semblait pourtant confirmer cette observation (Sherman et al., 1985a; Sherman et al.,
1985b). L’ADN étant considéré comme le matériel génétique stable et les mutations transmises
de façon stable, aucun mécanisme moléculaire ne pouvait facilement expliquer ce phénomène.
C’est en 1991 que ce mystère fut percé, les gènes et les mutations responsables du syndrome de
l’X fragile et de l’amyotrophie spinobulbaire (SBMA) furent identifiés et on découvrit que ces
gènes contenaient une expansion instable de répétitions trinucléotidiques (Fu et al., 1991; La
Spada et al., 1991; Oberle et al., 1991; Verkerk et al., 1991). La dystrophie myotonique et la
maladie de Huntington (HD) furent ensuite également identifiées comme résultant d’une
expansion d’une répétition trinucléotidique (Brook et al., 1992; HDRCG, 1993). Ces découvertes
majeures furent rapidement suivies par l’identification d’autres mutations par expansions de
triplets dans des maladies neurologiques (Figure 1 et Tableau 1). L’instabilité de ces répétitions
de triplets dans les familles affectées indiqua clairement que l’anticipation ou l’augmentation de
la pénétrance au cours des générations successives corrélait avec une augmentation de la
longueur de la répétition trinucléotidique. Une nouvelle classe de mutations, des mutations
dynamiques, était donc identifiée et apportait une compréhension moléculaire du phénomène
d’anticipation et d’autres particularités cliniques de ces maladies (Wells and Warren, 1998).
Durant ma thèse, j’ai travaillé principalement sur l’une de ces maladies, la HD. Cette maladie
appartient au groupe des maladies par expansions polyglutamines (polyQ) (Tableau 1). En guise
d’introduction, je vais maintenant donner un bref aperçu des différentes maladies neurologiques
causées par ce type de mutation. Puis, dans une seconde partie, je me concentrerai sur les
caractéristiques cliniques et génétiques des maladies par expansions polyQ, particulièrement
celles concernant HD. J’en profiterais, pour aborder, au travers de ces deux parties, les
principales avancées dans la compréhension des mécanismes moléculaires de la toxicité induite
par les expansions polyQ dans les neurones.
3Introduction
1.1 MALADIES PAR EXPANSIONS DE REPETITIONS TRINUCLEOTIDIQUES
On compte aujourd’hui plus d’une vingtaine d’expansions de répétitions trinucléotidiques
impliquées dans des pathologies. Elles sont classées selon la localisation de la r