Génétique de la Sclérose Latérale Amyotrophique et rôle de la voie de SUMOylation dans l'agrégation de la protéine TDP-43
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Abstract EN:
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.
Abstract FR:
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.