La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une pathologie complexe
multifactorielle dont les mécanismes de dégénérescence des motoneurones et de
propagation rapide au sein du système nerveux sont encore incertains. Par l’utilisation du
nématode Caenorhabditis elegans, nous avons pu investiguer génétiquement et
pharmacologiquement certains facteurs entrant en jeu dans la toxicité de TDP-43 et FUS.
Des mutations dominantes dans ces protéines liant l’ADN et l’ARN, structurellement et
fonctionnellement proches, sont des causes de SLA familiales. Nous avons, par le passé,
construit un modèle de ver transgénique possédant le gène TARDBP ou FUS codant
respectivement pour les protéines humaines TDP-43 ou FUS, sous le contrôle d’un
promoteur exprimé seulement dans les neurones GABAergiques. Uniquement lorsque les
gènes TARDBP ou FUS sont mutés, des symptômes relatifs à la SLA apparaissent au cours du
temps, à savoir une paralysie progressive et une neurodégénérescence des motoneurones
GABAergiques. Nous avons voulu connaître le rôle que pouvait jouer le système
immunitaire, dont des évidences croissantes montrent une implication dans la SLA, dans la
protéotoxicité liée à ces protéines dans nos modèles de ver. Dans un premier temps, nous
avons évalué la motricité des vers en milieu solide et en milieu liquide, et grâce à des vers
transgéniques exprimant la GFP dans les neurones GABAergiques, nous avons pu quantifier
la neurodégénérescence. Nos résultats soulignent un rôle prévalent de l’orthologue de la
protéine du système immunitaire innée Sarm1 chez le ver, TIR-1, ainsi que les kinases en
aval dans la pathologie. Nous avons pu, de surcroît, utiliser le marqueur NLP-29 dont le
promoteur lié à la GFP nous indique l’activation de la voie Sarm1 dans l’ensemble du ver et
non seulement dans les neurones. De manière intéressante, l’activation de ces protéines se
produit entre autres dans des cellules non-neuronales de manière paracrine suggérant
qu’un signal de danger opère extracellulairement et vraisemblablement à travers un
récepteur membranaire. Ces dernières années, un nombre important d’études met en
lumière le rôle proéminent des microARNs dans des maladies telle que la SLA.
Classiquement vus comme des régulateurs de l’expression post-transcriptionnelle, ce qui en
font notamment des outils antiviraux puissants, ils peuvent agir à d’autres niveaux et
notamment comme ligands de récepteurs Toll-like (TLRs), eux aussi impliqués dans la SLA.
iv
Outre le potentiel biomarqueur de ces petites molécules, nous avons investigué leur rôle
dans la neurodégénérescence observée dans la SLA. Ainsi, dans une deuxième partie
d’étude, nous avons utilisé des mutants pour différentes protéines impliquées dans la
biogénèse des microARNs et trouvé qu’elles étaient partie intégrante du processus de
paralysie et de dégénérescence des vers TDP-43A315T. Plus encore, le microARN let-7
pourrait être une molécule signal transitant entre les neurones et les cellules avoisinantes.
Enfin, des analyses bio-statistiques prédisent la possibilité que let-7 se lie au récepteur
TOL-1, l’unique orthologue des TLRs chez C. elegans. Les propriétés des microARNs en font
en effet des cibles de choix dans la recherche de nouveaux acteurs dans la SLA et de
potentielles cibles thérapeutiques. / Amyotrophic lateral sclerosis is a complex multifactorial pathology characterized by
the progressive spread of motor neuron degeneration. Unfortunalety, the underlying
disease mechanisms remain unclear. By using the nematode Caenorhabditis elegans, we
were able to investigate genetically and pharmacologically some factors involved in TDP-43
or FUS proteotoxicity. Dominant mutations in these structurally and functionally similar
DNA/RNA binding proteins, are causative for familial ALS. We have constructed transgenic
C. elegans models expressing human TARDBP or FUS genes - encoding respectively TDP-43
and FUS - only in GABAergic motor neurons. In these transgenics animals, the expression of
mutant TARDBP or FUS alleles results in early the motor deficits leading to age-dependent
paralysis accompanied by neuronal protein aggregation. Using transgenic strain expressing
GFP in GABAeric neurons, we found an increased rate of neurodegeneration in TDP-43 and
FUS mutants. With these models we investigated the potential role of the innate immune
system as a modifier of these phenotypes. Our results highlight a prevalent role for the
worm’s innate immune system, and specifically the TIR-1/Sarm1 pathway and associated
downstream kinases in neurodegeneration. We used GFP fluorescence linked to NLP-29
promoter to indicate Sarm1 pathway activation in the entire worm. Interestingly, activation
of the TIR-1/Sarm1 pathway occurs in a paracrine manner in non-neuronal cells,
suggesting that a danger signal operates extracellularly likely through a membrane
receptor. In a past few years, a number of studies have highlighted the prominent role of
microRNAs in diseases such as ALS. Traditionally seen as post-transcriptional regulators,
what makes them powerful antiviral tools is that they can act at other levels and in
particular as Toll-like receptors (TLRs) ligands, also involved in ALS. In addition to the
biomarker potential of these small molecules, we investigated their role in the
neurodegeneration observed in ALS. As a result, in the a second section of this study, we
used worms mutant for several proteins involved in the biogenesis of microRNAs and found
that they were involved in the process of TDP-43A315T-independent paralysis and
neurodegeneration. Moreover, the microRNA let-7 seems to be a signal molecule involved
in the non-cell autonomous trans-neuronal and trans-cellular spread of motor neuron
degeneration. Finally, bio-statistical analyzes predict the possibility that let-7 binds to the
vi
TOL-1 receptor, the single ortholog of TLRs in C. elegans. Thus microRNAs may be prime
targets for ALS therapeutic intervention.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/18538 |
| Date | 08 1900 |
| Creators | Vérièpe, Julie |
| Contributors | Parker, Alex |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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