Academic literature on the topic 'Sclérose latérale amyotrophique – Aspect génétique'

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative affectant les neurones moteurs supérieurs et inférieurs menant éventuellement à une paralysie générale du patient. Le décès du patient survient généralement entre 2 à 5 ans subséquemment à l’apparition des premiers symptômes. La SLA consiste en la maladie neurologique causant le plus décès chez l’adulte et il est estimé qu’environ 10% des cas sont familiaux (fSLA) et 90% sont sporadiques (sSLA). De plus, 15% des patients souffrant de la SLA développent également une démence fronto-temporale (DFT) s’illustrant par des troubles de comportements ainsi qu’un changement de personnalité majeur. Il a été démontré que la SLA et la DFT partagent un spectre génétique commun et les patients atteints de DFT démontrent une protéinopathie caractérisée par une accumulation anormale de certaines protéines dans le cytoplasme des neurones et des cellules gliales, tout comme pour les patients souffrant de SLA. Plusieurs gènes mutés ont été identifiés au cours des dernières années pour la forme fSLA, notamment superoxide dismutase 1 (SOD1), TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), ubiquilin-2 (UBQLN2), Fused in sarcoma (FUS), optineurin (OPTN), etc. Un des gènes le plus étudié et le mieux décrit est celui codant la protéine TDP-43. Cette protéine nucléaire, lorsque mutée, est délocalisée dans le cytoplasme, où elle forme des inclusions anormales et persistantes. Ces agrégats, lorsque formés, renferment également plusieurs autres composés, notamment d’autres protéines telles qu’UBQLN2, différentes nucléoporines, ubiquitine, etc. UBQLN2 est une protéine ayant un rôle primordial dans le système de dégradation du protéasome (UPS) ainsi que pour l’autophagie. Cette protéine est responsable de la liaison entre les protéines destinées à être dégradées avec l’UPS. Il a été démontré dernièrement in vitro et in vivo que la mutation d’UBQLN2 est liée à l’agrégation de TDP-43. Cependant, le mécanisme exact de ce phénomène reste grandement incompris et nécessite encore beaucoup d’attention et de travail. Dans ce mémoire, nous avons utilisé pour notre étude des cellules en culture afin de surexprimer les formes natives et mutantes d’UBQLN2 humain (hUBQLN2) pour étudier l’effet d’UBQLN2 sur la protéine TDP-43. Notre équipe a réussi à démontrer dernièrement dans les cellules de neuroblastome de souris (Neuro2a) que la surexpression de l’UBQLN2 entraînait une délocalisation de TDP-43 du noyau vers le cytoplasme en plus de son accumulation anormale dans des agrégats. De plus, l’effet synergique entre les formes mutées de TDP-43 et UBQLN2 a également été démontré dans un modèle murin dans notre article paru en 2018 comme quoi la mutation d’UBQLN2 influence grandement la protéinopathie de TDP-43. À la suite de ces constats, nous avons orienté nos études sur le phénomène synergique entre UBQLN2 et TDP-43 qui est encore grandement méconnu. Pour ce faire, une analyse complète et exhaustive de la littérature a été effectuée afin de bien comprendre la mutation UBQLN2 et consiste en la première revue littéraire couvrant la totalité des ouvrages publiés sur la mutation d’UBQLN2 dans la SLA. Par la suite, nous avons convenu d’étudier l’effet de la mutation d’UBQLN2P497H sur le transport nucléo-cytoplasmique dans les cellules Neuro2a ainsi que dans les tissus de souris transgéniques. Les souris utilisées sont les mêmes que pour l’article Picher-Martel et al., 2018, soit des souris simple transgénique UBQLN2P497H et TDP-43G348C ainsi que la première souris double transgénique arborant UBQLN2P497H/TDP-43G348C. Les souris doubles transgéniques se sont avérées très intéressantes. En effet, elles ont développé les caractères typiques retrouvés chez les patients SLA/DFT avec une perte motoneuronale accompagnée de dégénérescence axonale, atrophie musculaire, gliose, trouble moteur ainsi que cognitif en plus d’agrégations cytoplasmique de TDP-43 importantes. À l’aide de ce modèle unique nous avons approfondi notre compréhension des déficits observés au niveau du transport nucléo-cytoplasmique, déficit grandement observé chez les patients SLA. Nous avons observé que le transport nucléo-cytoplasmique était davantage et significativement altéré dans les cellules co-transfectées avec les gènes encodant pour les deux protéines mutées plutôt que transfectées avec une seule. Nous avons également observé pour les souris double transgéniques comparées aux souris simples pour l’une ou l’autre de ces protéines. Nos résultats suggèrent donc que la mutation d’UBQLN2 exacerbe significativement la protéinopathie de TDP-43 et engendre une perturbation importante du transport nucléo-cytoplasmique ainsi que des complexes du pore nucléaire. En conclusion, ce mémoire démontre un rôle important de la mutation d’UBQLN2 sur TDP-43 et leur grande affinité à augmenter les déficits du transport nucléo-cytoplasmique. Ceci suggère donc qu’UBQLN2 et TDP-43 sont intimement liés et peuvent jouer un rôle synergique dans la physiopathologie de la SLA. Le modèle murin double transgénique pourra indubitablement être utilisé en laboratoire afin de tester de nouvelles approches thérapeutiques.<br>La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative affectant les neurones moteurs supérieurs et inférieurs menant éventuellement à une paralysie générale du patient. Le décès du patient survient généralement entre 2 à 5 ans subséquemment à l’apparition des premiers symptômes. La SLA consiste en la maladie neurologique causant le plus décès chez l’adulte et il est estimé qu’environ 10% des cas sont familiaux (fSLA) et 90% sont sporadiques (sSLA). De plus, 15% des patients souffrant de la SLA développent également une démence fronto-temporale (DFT) s’illustrant par des troubles de comportements ainsi qu’un changement de personnalité majeur. Il a été démontré que la SLA et la DFT partagent un spectre génétique commun et les patients atteints de DFT démontrent une protéinopathie caractérisée par une accumulation anormale de certaines protéines dans le cytoplasme des neurones et des cellules gliales, tout comme pour les patients souffrant de SLA. Plusieurs gènes mutés ont été identifiés au cours des dernières années pour la forme fSLA, notamment superoxide dismutase 1 (SOD1), TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43), ubiquilin-2 (UBQLN2), Fused in sarcoma (FUS), optineurin (OPTN), etc. Un des gènes le plus étudié et le mieux décrit est celui codant la protéine TDP-43. Cette protéine nucléaire, lorsque mutée, est délocalisée dans le cytoplasme, où elle forme des inclusions anormales et persistantes. Ces agrégats, lorsque formés, renferment également plusieurs autres composés, notamment d’autres protéines telles qu’UBQLN2, différentes nucléoporines, ubiquitine, etc. UBQLN2 est une protéine ayant un rôle primordial dans le système de dégradation du protéasome (UPS) ainsi que pour l’autophagie. Cette protéine est responsable de la liaison entre les protéines destinées à être dégradées avec l’UPS. Il a été démontré dernièrement in vitro et in vivo que la mutation d’UBQLN2 est liée à l’agrégation de TDP-43. Cependant, le mécanisme exact de ce phénomène reste grandement incompris et nécessite encore beaucoup d’attention et de travail. Dans ce mémoire, nous avons utilisé pour notre étude des cellules en culture afin de surexprimer les formes natives et mutantes d’UBQLN2 humain (hUBQLN2) pour étudier l’effet d’UBQLN2 sur la protéine TDP-43. Notre équipe a réussi à démontrer dernièrement dans les cellules de neuroblastome de souris (Neuro2a) que la surexpression de l’UBQLN2 entraînait une délocalisation de TDP-43 du noyau vers le cytoplasme en plus de son accumulation anormale dans des agrégats. De plus, l’effet synergique entre les formes mutées de TDP-43 et UBQLN2 a également été démontré dans un modèle murin dans notre article paru en 2018 comme quoi la mutation d’UBQLN2 influence grandement la protéinopathie de TDP-43. À la suite de ces constats, nous avons orienté nos études sur le phénomène synergique entre UBQLN2 et TDP-43 qui est encore grandement méconnu. Pour ce faire, une analyse complète et exhaustive de la littérature a été effectuée afin de bien comprendre la mutation UBQLN2 et consiste en la première revue littéraire couvrant la totalité des ouvrages publiés sur la mutation d’UBQLN2 dans la SLA. Par la suite, nous avons convenu d’étudier l’effet de la mutation d’UBQLN2P497H sur le transport nucléo-cytoplasmique dans les cellules Neuro2a ainsi que dans les tissus de souris transgéniques. Les souris utilisées sont les mêmes que pour l’article Picher-Martel et al., 2018, soit des souris simple transgénique UBQLN2P497H et TDP-43G348C ainsi que la première souris double transgénique arborant UBQLN2P497H/TDP-43G348C. Les souris doubles transgéniques se sont avérées très intéressantes. En effet, elles ont développé les caractères typiques retrouvés chez les patients SLA/DFT avec une perte motoneuronale accompagnée de dégénérescence axonale, atrophie musculaire, gliose, trouble moteur ainsi que cognitif en plus d’agrégations cytoplasmique de TDP-43 importantes. À l’aide de ce modèle unique nous avons approfondi notre compréhension des déficits observés au niveau du transport nucléo-cytoplasmique, déficit grandement observé chez les patients SLA. Nous avons observé que le transport nucléo-cytoplasmique était davantage et significativement altéré dans les cellules co-transfectées avec les gènes encodant pour les deux protéines mutées plutôt que transfectées avec une seule. Nous avons également observé pour les souris double transgéniques comparées aux souris simples pour l’une ou l’autre de ces protéines. Nos résultats suggèrent donc que la mutation d’UBQLN2 exacerbe significativement la protéinopathie de TDP-43 et engendre une perturbation importante du transport nucléo-cytoplasmique ainsi que des complexes du pore nucléaire. En conclusion, ce mémoire démontre un rôle important de la mutation d’UBQLN2 sur TDP-43 et leur grande affinité à augmenter les déficits du transport nucléo-cytoplasmique. Ceci suggère donc qu’UBQLN2 et TDP-43 sont intimement liés et peuvent jouer un rôle synergique dans la physiopathologie de la SLA. Le modèle murin double transgénique pourra indubitablement être utilisé en laboratoire afin de tester de nouvelles approches thérapeutiques.

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) et la Démence FrontoTemporale (DFT) sont deux maladies neurodégénératives fatales pour lesquelles il n’existe aucun traitement curatif. Ces deux maladies sont liées par un continuum clinique que corroborent des arguments génétiques et histologiques. Aujourd’hui, environ 15% des patients atteints de SLA développent par la suite une DFT et inversement. En 2006, des mutations dans le gène CHMP2B ont été découvertes chez des patients atteints de SLA et de DFT. Douze ans plus tard, les mécanismes pathologiques associés aux mutations de ce gène dans le syndrome SLA-DFT sont encore peu compris. Pour pallier cela, nous avons étudié par plusieurs approches l’impact du mutant CHMP2Bintron5 dans un modèle murin. Les analyses transcriptomiques réalisées au niveau de la moelle épinière lombaire ont mis en lumière une dérégulation de plusieurs processus cellulaires, notamment la réponse inflammatoire et le métabolisme lipidique. De plus, nous avons mis en évidence au niveau neuronal une perturbation très précoce de la macroautophagie, avec un blocage dans l’étape finale de dégradation lysosomale associé à une répression de l’initiation de l’autophagie. Enfin, nous avons montré que l’expression neuronale du mutant CHMP2Bintron5 entraine au niveau périphérique une atrophie musculaire et une altération structurale et fonctionnelle de la jonction neuromusculaire<br>Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and FrontoTemporal Dementia (FTD) are two fatal and incurable neurodegenerative diseases. These two diseases share a clinical continuum supported by genetic and histological arguments. Today, about 15% of ALS patients develop later FTD symptoms and reversely. In 2006, mutations in the CHMP2B gene were discovered in ALS-FTD patients. Twelve years later, pathological mechanisms associated with mutations of this gene in the ALS-FTD syndrome are poorly understood. For a better understanding of CHMP2Bintron5-related pathological mechanisms, we studied by different approaches the impact of this mutation in a mouse model. Transcriptomic analysis on lumbar spinal cord highlighted a panel of deregulated cellular pathways, including the inflammatory response and the lipid metabolism. In addition, we showed an early disturbance of macroautophagy, with a blockage of final degradation step associated with a repression of autophagy initiation. Finally, our results show that neuron specific expression of CHMP2Bintron5 leads to muscular atrophy and structural and functional alterations of neuromuscular junctions

Les dégénérescences lobaires frontotemporales (DLFT) sont des maladies neurodégénératives rares de l’adulte se manifestant par des troubles comportementaux et du langage. Elles sont associées à une sclérose latérale amyotrophique dans 15% des cas (DFT-SLA). Comme la plupart des pathologies neurodégénératives, les DLFT sont dues à l’agrégation de protéines insolubles dans les neurones. On distingue ainsi les tauopathies, caractérisées par l’agrégation de protéine tau dans le cerveau, et les DLFT avec inclusions ubiquitine-positives. Trente à 50 % des DLFT sont autosomiques dominantes, cependant les gènes actuellement identifiés n’expliquent que 20 à 30 % des formes monogéniques de DLFT, et aucun gène n’est connu dans les DFT-SLA. Récemment, trois découvertes majeures ont permis des progrès importants dans ce domaine : l’identification de mutations du gène PGRN dans des formes autosomiques dominantes de DLFT ; la découverte de la protéine TDP-43 qui s’agrége dans les inclusions ubiquitine-positives des DLFT ; et l’identification d’un nouveau locus dans la région 9p21 dans une forme autosomique dominante de DFT-SLA. Les caractéristiques cliniques et évolutives de ces pathologies et leurs bases génétiques ne sont cependant pas encore complètement connues. Nous avons étudié les caractéristiques phénotypiques et le profil de perfusion cérébrale dans les DLFT et les DFT-SLA, ainsi que les formes génétiques de la maladie. Ainsi, l’étude du gène PGRN a permis d’évaluer sa contribution dans les DLFT, d’élargir le spectre mutationnel et de décrire les phénotypes associés. L’étude du gène TARDBP, qui code pour la protéine TDP-43, a montré qu’il peut contribuer directement à la pathogénie des DFT-SLA. Nous avons également étudié la région 9p21 dans des familles avec DFT-SLA, et avons analysé les principaux gènes candidats et recherché des variations du nombre de copies (CNV) dans cette région. La recherche de CNVs a également été menée dans une population plus large de patients atteints de DFT-SLA ou de formes pures de DLFT familiale dans le but d’identifier le gène responsable. L’identification de ce gène, qui semble impliqué de façon importante dans les DFT-SLA, représente un objectif majeur car, outre les possibilités de diagnostic qu’elle apportera aux familles, la découverte de ce gène permettra de mieux comprendre les liens physiopathologiques unissant les DLFT et les SLA<br>Frontotemporal lobar degenerations (FTLD) are rare neurodegenerative dementias characterized by behavioural and language disorders beginning in the sixth decade. In rare cases, FTLD is associated with motor symptoms of amyotrophic lateral sclerosis (ALS), in the same patient or within a family (FTD-ALS). The major pathological hallmarks of FTLD and FTD-ALS are neuronal cytoplasmic ubiquitin-positive inclusions (UBI+). Autosomal dominant transmission is observed in 20-50% of the patients with FTLD and FTD-ALS. However, the genes identified so far probably represent less than 20-30% of all FTLD families. No genes have been identified in FTD-ALS. Recently, three major advances were performed in this domain with the identification of PGRN mutations in FTLD, the discovery of TDP-4 as the major protein aggregated in UBI+ inclusions in FTLD and in FTD-ALS, and the identification of a novel locus on the 9p21-13 region in FTD-ALS families. We have studied the PGRN gene in pure FTLD and FTD-ALS and we have evaluated the frequency of mutations, enlarged the mutational spectrum and described the associated phenotypes. We have shown that TARDBP may be causally linked to the spectrum of FTLD disorders. We have studied the 9p region in FTD-ALS families and the main genes located in the interval by direct sequencing and by search of copy number variants (CNV) in 6 possibly 9p-linked families. The CNVs were also searched in a larger population of patients with FTLD and FTD-ALS. The identification of new genes implicated these disorders represent a major objective of research that will provide important insight into the pathophysiology of both FTLD and ALS disorders

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA), caractérisée par la mort des motoneurones, est une maladie soumise à l'influence de facteurs génétiques et environnementaux. Ce travail de thèse a porté sur l'amélioration des connaissances de la composante génétique de la SLA et sur l'implication d'une modification post-traductionnelle, la SUMOylation, dans la formation des agrégats TDP-43 positifs intracytoplasmiques observés chez une majorité des patients SLA. Nous avons participé à une étude européenne d'association pangénomique (GWAS) qui a permis d'associer de nouveaux loci génétiques dont celui du gène C21ORF2, au risque de SLA. En parallèle, nous avons identifié une nouvelle mutation dans un gène causal de SLA, TARBBP codant la protéine TDP-43. Cette mutation, p.N259S, identifiée chez un patient SLA présentant une évolution rapide de la maladie, est la première décrite dans le domaine RRM2 de TDP-43. La surexpression de la protéine mutée in vitro était associée à la présence d'agrégats TDP-43/ubiquitine positifs cytoplasmiques. Nous avons suspecté la voie de la SUMOylation d'être impliquée dans la formation des agrégats via une modification post-traductionnelle de TDP-43. Nous avons tout d'abord montré que l'inhibition de la SUMOylation globale des protéines par l'ajout d'acide anacardique diminue la formation d'agrégats TDP-43 positifs, améliore la neuritogénèse et la viabilité cellulaire. Nous avons ensuite montré pour la première fois que la mutation de l'unique site potentiel de SUMOylation de TDP-43, modifie la localisation intracellulaire des agrégats TDP-43 positifs qui deviennent nucléaires, et est associée à une amélioration globale des fonctions cellulaires. Nos résultats permettent de considérer la voie de la SUMOylation comme un mécanisme régulant l'export de TDP-43 du noyau vers le cytoplasme. Bloquer cet export pourrait constituer une nouvelle piste thérapeutique via une réduction de formation d'agrégats protéiques TDP-43 positifs dans le cytoplasme des motoneurones<br>Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), characterized by motor neuron degeneration, is influenced by genetic and environmental factors. The objective of this work was to improve knowledge on the genetic of ALS and to study the implication of a post-translationnal modification (PTM), SUMOylation, in the formation of cytoplasmic TDP-43 positive aggregates observed in a majority of ALS patients. We participated in an European genome-wide association study (GWAS) which described an association between new genetic loci, including the locus of the gene C21ORF2, and ALS risk. We also identified a novel mutation in a causal gene of ALS, TARBBP encoding TDP-43 protein. This mutation, p.N259S, present in an ALS patient with rapid progression, is the first described in the RRM2 domain of TDP-43. The surexpression of this mutant protein in vitro was associated with cytoplasmic aggregates positive for TDP-43 and ubiquitin. We suspected the SUMOylation pathway to be implicated in aggregates formation via a PTM of TDP-43. First, we observed that a global inhibition of protein SUMOylation by anacardic acid reduces TDP-43 positive aggregates, improves neuritogenesis and cell viability. We next showed, for the first time, that the mutation of the unique potential SUMOylation site of TDP-43, modifies the intracellular localization of TDP-43 positives aggregates, which become nuclear, and is associated in improvement in global cellular functions. Based on our results, we propose that the SUMOylation pathway is a mechanism regulating TDP-43 export from the nucleus to the cytoplasm. Blocking this export might represent a new therapeutic target by reducing the formation of TDP-43 positive aggregates in the cytoplasm of motor neurons

Pour analyser les mécanismes pathogéniques de la mutation de SQSTM1 dans la SLA, nous avons développé un modèle d’haploinsuffisance de sqstm1 chez le poisson zèbre. La perte de fonction de ce gène induit un phénotype moteur caractéristique de la SLA. Pour élucider les mécanismes entraînant la dégénérescence des motoneurones dans cette maladie, nous avons étudié les interactions épistatiques de c9orf72 et de sqstm1 chez le poisson zèbre et nous avons observé que les deux protéines appartiennent à une voie cellulaire commune, avec c9orf72 agissant en aval de sqstm1. Dans des cultures primaires de motoneurones de souris, nous avons démontré que la perte de ces gènes entraîne la mort des motoneurones associée à des défauts de l’autophagie. Afin de développer un modèle qui récapitulerait les différents mécanismes de la mutation de C9ORF72 dans la SLA, nous avons combiné l’inhibition partielle de ce gène avec l’expression des DPRs chez le poisson zèbre. Cela induit un phénotype moteur caractérisé par des défauts locomoteurs et une paralysie. En particulier, nous avons observé que les répétitions de GP s’accumulent lorsque c9orf72 est inhibé. Ceci est associé à une accumulation de SQSTM1/p62 ainsi qu’à la perte des motoneurones. Ces phénotypes sont limités lors de l’inhibition de la caspase 9, un régulateur essentiel de l’apoptose. De plus, en activant l’autophagie avec la rapamycine, nous avons amélioré la clairance des GP et de p62, restaurant ainsi les paramètres moteurs. Ces résultats montrent que la toxicité des DPRs est relative au niveau de de l’expression de C9ORF72, suggérant que le gain et la perte de fonction synergisent dans la pathogénicité de C9ORF72<br>To investigate the pathogenic mechanisms induced by SQSTM1 mutations in ALS, we developed a zebrafish model of sqstm1 haploinsufficiency. We observed that loss of function of sqstm1 leads to a specific motor phenotype. To elucidate the common cellular mechanisms underlying motor neuron degeneration in ALS, we analyzedc9orf72 and sqstm1 epistatic interactions inzebrafish. C9orf72 and sqstm1 partial inhibitions have an additive effect and C9ORF72 rescues the phenotype induced by sqstm1 knockdown. Thus, both proteins belong to the same pathway and c9orf72 acts downstream of sqstm1. Also, we observed that depletion of these genes in mouse motor neurons primary cultures leads to the early death of motor neurons associated with autophagy impairment. To develop a vertebrate model that recapitulates the different mechanisms associated withthe C9ORF72 HRE pathogenicity in ALS, we combined the partial inhibition of c9orf72 with the expression of the DPRs in zebrafish. This induces a robust motor phenotype characterized by locomotor defects and paralysis. Focusing on GP repeats, we observed that the loss of function of c9orf72 is essential to inhibitpoly(GP) clearance.This is associated with SQSTM1/p62 accumulation, severe motor neurons abnormalities and loss. These phenotypes are rescued by the inhibition of caspase 9, a regulator of apoptosis. Also, rapamycinis able to improve the clearance of poly(GP) and p62, with restored swim and motor neurons features, thus confirming the role of C9ORF72 in autophagy.These results show that DPR toxicity is related to lowered expression of C9ORF72, suggesting that both gain and loss of function synergize in the C9ORF72 HRE pathogenicity

Les démences frontotemporales (DFT) et la sclérose latérale amyotrophique (SLA) sont deux maladies neurodégénératives dévastatrices. La mutation du gène C9ORF72 a été identifiée comme la cause commune la plus fréquente de ces deux pathologies (c9FTD/ALS). Plusieurs hypothèses pourraient expliquer les mécanismes conférant un effet toxique à la mutation et amenant à une neurodégénérescence. Nous nous sommes intéressés à l'effet de la perte de fonction du gène C9ORF72. Pour étudier sa relation avec la DFT et la SLA, nous avons développé un modèle murin en utilisant un micro ARN interférence de synthèse pour diminuer les transcrits du gène C9orf72 murin et ainsi obtenir des souris avec un knockdown ubiquitaire de C9orf72. Nous avons montré que les souris miR-C9orf72 développent une atteinte de type DFT tout en présentant une motricité normale, ce qui exclut une atteinte de type SLA. Les souris miR-C9orf72 ne présentent pas d'agrégation cytoplasmique de protéine TDP43, un trait de DFT-SLA. Cependant, nous avons observé une augmentation du nombre de cellules corticales contenant une accumulation de p62 chez ces souris. Ces structures sont aussi positives pour le marqueur de lysosomes Lamp1 dans les neurones et les microglies suggérant un stress cellulaire. De ce fait, nous émettons l'hypothèse que la perte de fonction de C9ORF72 est un élément requis pour causer le déséquilibre cellulaire qui mènera à une sensibilité accrue aux produits toxiques produits par l'expansion GGGGCC. Ainsi, ce nouveau modèle pourra servir comme outil pour déchiffrer les mécanismes moléculaires de la pathologie et identifier des cibles thérapeutiques spécifiques aux c9FTD/ALS<br>The GGGGCC intronic repeat expansion within C9ORF72 is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). The precise mechanisms through which the C9ORF72 mutation causes “c9FTD/ALS” have not yet been elucidated, but several hypotheses have been proposed. For my PhD project, in order I investigated the role of a partial loss of function of C9orf72 in ALS and FTD disease pathogenesis. For this, we have generated C9orf72 knock-down mice by targeting the RNA mouse orthologue of C9ORF72. We found that by knocking down C9orf72 intrinsically, mice develop social interaction deficits and depression like behavior, which relate to FTD-like anomalies. When looking for ALS-like abnormalities, we found that C9ORF72 knock-down mice have conserved spatial memory and normal motility through all their lifespan. However, they develop a lessening of strength that appears late and is maintained without aggravation. They do not present axonal loss or signs of muscle atrophy and/or wasting. Further analysis showed that C9orf72 knock-down mice present neuromuscular junction deficits at an old age that aggravate with further aging. These findings suggest that C9ORF72 partial loss of function leads disease pathogenicity course to a more likely FTD-like phenotype, and that gain of function toxicities caused by the expansion may be needed to trigger motor neuron disease and massive neurodegeneration

Une expansion de répétitions G4C2 dans le gène C9ORF72 est la cause génétique la plus commune de la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Afin d’étudier les conséquences de la perte d’expression de C9ORF72, nous avons généré un modèle murin knockout pour ce gène. Ces souris ne développent pas d’altérations locomotrices, mais présentent des dysfonctions immunitaires (splénomégalie et lymphadénopathie). Nos analyses révèlent un niveau élevé d’autoanticorps et une glomérulonéphropathie conduisant à la mort des animaux. Nous avons alors généré des modèles murins avec un knockout tissu spécifique de C9orf72 dans les principales populations cellulaires immunitaires. De façon intéressante, la perte de C9orf72 dans les cellules dendritiques reproduit les altérations immunitaires. Des études d’immunophénotypage révèlent une fonction importante de C9orf72 dans les cellules dendritiques plasmacytoïdes. En conclusion, mes données suggèrent qu’une activation de ces cellules pourrait être le point de départ des dysfonctions immunitaires observées dans les souris C9orf72 KO<br>An expansion of G4C2 repeats in C9ORF72 gene is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). These repeats lead to DNA epigenetic changes resulting in a decrease expression of C9ORF72. To better understand the functions of this protein, we generated a C9orf72 KO mouse model. These mice do not develop an ALSphenotype, but present immune dysfunctions characterized by a splenomegaly and a lymphadenopathy. Sera and immunohistochemistry analysis also revealed elevated autoantibodies and a glomerulonephropathy, leading to mice death. To further investigate this phenotype, we generated different mice models with a tissue specific KO of C9orf72 in the main immune cell populations. Interestingly, the loss of C9orf72 in dendritic cells reproduce the splenomegaly and lymphadenopathy. Immunophenotyping of the dendritic cell lineage of KO mice revealed specific alteration of the plasmacytoid dendritic cells(pDCs). Overall, these results suggest that pDC could be the starting point of the inflammatory dysfunctions observed in C9orf72 KO mice

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative d’évolution toujours fatale. Dans les formes sporadiques (SLAS), l’étiologie demeure inconnue et l’hypothèse d’une participation génétique dans le cadre d’un modèle de maladie complexe est envisagée. Notre travail porte sur deux gènes de susceptibilité dans la SLAS : le gène de l’Apolipoprotéine E (APOE) et le gène impliqué dans l’hémochromatose familiale de type 1 (HFE). Notre première étude confirme sur une population de 1482 patients atteints de SLA sporadique le lien entre allèle ε4 et la forme bulbaire de la maladie mais uniquement chez les hommes. Nous proposons une explication physiopathologique faisant intervenir le récepteur aux androgènes, particulièrement exprimé au niveau des motoneurones bulbaires. Notre deuxième étude sur 244 patients et 302 contrôles ne retrouve pas l’association entre le polymorphisme H63D et le risque de SLA sporadique notée dans d’autres populations. En revanche, l’allèle Y du polymorphisme C282Y semble exercer un effet protecteur vis-à-vis de la SLA. Ces données sont discutées dans le contexte de l’hypothèse physiopathologique du stress oxydant<br>Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease. The cause of sporadic cases (SALS) remains unknown but a genetic participation in a model of complex disease is suspected. Our work concerns two susceptibility genes for SALS: Apolipoprotein E gene (APOE) and the gene involved in familial hemochromatosis (HFE). Our first study including 1482 patients with SALS confirms a link between ε4 allele and bulbar-onset of the disease, only in men. We suggest a pathophysiological explanation with a role for the androgen receptor which is particularly abundant in motor neurons of the brainstem. Our second study about 244 patients and 302 controls did not find any association between the H63D polymorphism and SLAS, which has previously been showed. However, the Y allele of the C282Y polymorphism seems to exert a protective effect against SALS. We discuss these data within the pathophysiological hypothesis of oxidative stress in ALS

L'atrophie musculaire de la cachexie provient du déséquilibre entre la synthèse et la dégradation des protéines. La littérature suggère que les membres de la famille p53 (p53, p63, p73) jouent un rôle dans le contrôle des processus de prolifération, différenciation et mort des précurseurs et des fibres musculaires. Ici nous avons caractérisé le profil d'expression de ces membres dans l'atrophie musculaire de la SLA (Sclérose Latérale Amyotrophique) et dans un modèle de cachexie induite par la doxorubicine. Nous avons montré une augmentation de l'expression des membres de la famille p53 et des atrogènes de manière corrélée sur ces deux modèles ainsi qu’une activation transcriptionnelle de Trim63 par p53, p63 et p73. Aussi, nous avons voulu savoir si les composés de tocophérol possédant une activité antioxydante pouvait réduire l'atrophie musculaire et avons montré que ce composé neutralise l'induction de la voie Notch, importante pour le développement musculaire et la régénération<br>Muscle atrophy in cachexia results from the imbalance between protein synthesis and degradation due to activation of the ubiquitin-proteasome pathway. Literature suggests that p53 family members play a role in controlling proliferation, differentiation and death of precursors and muscle fibers. Here we characterize the expression profile of the p53 family members in muscle atrophy in ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis) and in doxorubicin induced cachexia model. We revealed an increased expression of the p53 family members and atrogenes in a correlated manner on both models and a transcriptional activation of Trim63 by p53, p63 and p73. Importantly, we also show that ROS and ceramide accumulation are important for Trim63 induction by doxorubicin. In addition, we tested whether compounds of tocopherol harboring antioxidant activity might reduce muscle atrophy. We showed that this compound counteracts the induction of the Notch pathway, important to muscle development and regeneration