Pour une meilleure compréhension de la physiopathologie de l'Ataxie de Friedreich : apport de protéomique quantitative pour la caractérisation des mécanismes moléculaires altérés

• Main Author: Télot, Lorène
• Other Authors: Sorbonne Paris Cité
• Language: fr
• Published: 2017
• Subjects: Protéomique quantitative; Proteomic quantitative approach
• Online Access: http://www.theses.fr/2017USPCC301

L’ataxie de Friedreich (AF) est une maladie neurodégénérative à transmission autosomique récessive. Cette pathologie se caractérise par une dégénérescence spinocérébelleuse, une cardiomyopathie hypertrophique qui est la cause majeure du décès des patients, et un risque accru de diabète. La mutation majoritaire causant l’AF est une hyper-expansion de triplet GAA dans le premier intron du gène FXN codant la frataxine, une protéine mitochondriale ubiquitaire codée par le génome nucléaire. Ces hyper-expansions instables conduisent à une inhibition de la transcription du gène FXN et donc à une baisse d’expression de la frataxine. Aucun traitement curatif n’est disponible à l’heure actuelle pour cette maladie. Seule une meilleure compréhension de la physiopathologie de l’AF permettra d’envisager le développement de stratégies thérapeutiques efficaces. Plusieurs travaux montrent que la frataxine intervient dans la biosynthèse des centres Fe-S, mais son rôle exact dans cette voie, et sa possible contribution dans d’autres processus biochimiques, doivent encore être élucidés. Par une approche de protéomique quantitative utilisée pour la première fois sur des lignées lymphocytaires issues d’un patient AF et d’un individu non atteint, nous avons pu établir le profil d’expression des protéines associées à un déficit en frataxine. Ces nouvelles données confirment les processus altérés décrits pour l’AF, et ont permis la mise en exergue de nouveaux mécanismes mitochondriaux impactés, comme l’altération de la voie d’importation via CHCHD4. La mitochondrie interagissant avec le réticulum endoplasmique (RE), nous avons analysé et comparé l’impact d’un stress induit par la thapsigargine ciblant le RE sur le profil d’expression des protéines des lymphocytes B AF et contrôles. Ces analyses montrent que le déficit en frataxine rend les mitochondries des cellules de patients AF plus sensibles à un stress du RE, nécessitant la mise en place de réponses adaptatives spécifiques. L’approfondissement des mécanismes altérés associés au déficit en frataxine, avec et sans stress exogène, permettront d’une part, de mieux comprendre la pathogenèse de l’AF et d’autre part, de proposer des stratégies thérapeutiques adaptées. === Friedreich’s ataxia (FRDA) represents the most frequent type of autosomal-recessively inherited ataxia associated with a cardiomyopathy, which is the main cause of the death, and a risk of diabetes. FRDA is caused by mutations in the FXN gene, encoding mitochondrial frataxin, arising from an unstable hyperexpansion of GAA triplet repeats in the first intron of the gene. This hyperexpansion leads to FXN gene silencing and a quantitative decreased expression of frataxin. However despite many efforts to overcome any of these abnormalities, there is currently no efficient treatment to cure or even stop the progression of this disease, mostly because many aspects of the pathological consequences of frataxin depletion are still not fully understood. The precise role of frataxin is still under debate. A key function of frataxin in Fe-S cluster biogenesis has now been clearly pointed out, but how its role in this essential cellular pathway correlates with the pathophysiology of FRDA needs to be further investigated. To better understand the biochemical sequelae of frataxin reduction, global protein expression analysis was performed using quantitative proteomic experiments in Friedreich’s ataxia patient-derived B-lymphocytes as compared to controls. We were able to confirm a subset of changes in these cells and importantly, we observed previously unreported signatures of protein expression. Mitochondria are closed to endoplasmic reticulum (ER) and we used quantitative proteomic experiments to screen and analyze the impact of ER stress induced with thapsigargin in Friedreich’s ataxia patient-derived B-lymphocytes as compared to controls. We observed that the frataxin deficiency makes cells more sensitive to ER stress and leads to an up-regulation of specific adaptive mechanisms. The identification of a core set of proteins changing in the FRDA pathogenesis, with or without exogenous stress, is a useful tool in trying to decipher the function(s) of frataxin in order to clarify the metabolic disease process and find future targets for novel therapeutic strategies.