Soutenance de thèse de YANN EHINGER

Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Pathologie Humaine - Spécialité Génétique humaine
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Rett,Mecp2,BDNF,transport axonal,glie,sécrétome
Keywords
Rett,Mecp2,BDNF,trafficking,glia,secretome
Titre de thèse
Stratégies de stimulation du transport axonal endogène du Bdnf comme piste thérapeutique dans le syndrome de Rett
The stimulation of endogenous Bdnf trafficking as a new therapeutic approach for Rett syndrome
Date
Vendredi 1 Juin 2018 à 14:00
Adresse
27 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille
salle 2
Jury
Directeur de these Jean-Christophe ROUX UMR1251
Rapporteur Pierre GRESSENS Inserm
Rapporteur Thierry BIENVENU Université Paris Descartes, Institut de Psychiatrie et de Neurosciences de Paris
S894 INSERM Université Paris Descartes Diana ZALA Centre de Psychiatrie et Neurosciences UMR
Examinateur Christophe PORCHER Inmed UMR1249

Résumé de la thèse

Chez l’homme, des mutations dans le gène MECP2 (Methyl-CpG binding protein) sont à l’origine de maladies neurologiques dont la principale est le Syndrome de Rett (RTT) (Amir et al. 1999). Cette pathologie génétique dominante liée au chromosome X a une prévalence de 1/15000 naissances chez les filles et représente la deuxième cause de déficience intellectuelle d’origine génétique. Le décours de la pathologie est caractérisé par un arrêt du développement entre 6 et 18 mois après la naissance, suivi par un ensemble de signes cliniques, dont une phase de régression importante avec des troubles moteurs et autonomes et cognitives (Hagberg et al, 1983). Parmi les facteurs qui apparaissent constamment dérégulés et qui participent au développement de la pathologie, le BDNF (Brain-derived neurotrophic factor) joue un rôle clé. En effet l'expression du BDNF est directement régulée par MECP2 (Chen et al, 2003) et son expression est diminuée de moitié dans le système nerveux central en l’absence de Mecp2. Par ailleurs, la surexpression de BDNF dans des cerveaux de souris modèles de RTT permet le rétablissement partiel de l’arborisation des neurones, de leur activité spontanée et de la survie des souris (Chang et al, 2006). Ces différents points font du BDNF un acteur prépondérant dans l’apparition et dans la progression du phénotype anormal des neurones dans cette pathologie et donc une excellente cible thérapeutique. L’utilisation directe du BDNF n’est actuellement pas envisageable car cette protéine ne traverse pas la barrière hémato-encéphalique et que son temps de demi-vie est très court. Pour pallier ce problème, nous avons élaboré des stratégies alternatives afin d’agir indirectement sur le BDNF, de façon à stimuler son transport vésiculaire et compenser les déficits en contenus, par une augmentation de sa biodisponibilité et de sa libération à la synapse. Dans cette optique j’ai utilisé deux approches (l’une génétique, l’autre pharmacologique) visant à stimuler le transport axonal du BDNF par la phosphorylation de l’huntingtine (HTT) qui a pour conséquence d’augmenter la vitesse de transport antérograde de vésicules de BDNF dans les neurones (Colin et al, 2008). L’étude in vitro sur des projections corticostriatales de neurones en culture et le phénotypage in vivo (activité motrice, respiratoire et survie) ont été réalisés. Mes conclusions sont que la phosphorylation de HTT en position serine 421 corrige le déficit de transport axonal du BDNF in vitro. Elle permet d'améliorer la survie et certaines fonctions motrices et autonomes chez des souris modèles de RTT. Cette phosphorylation représente une stratégie prometteuse et sa stimulation pharmacologique apparait ainsi comme une piste thérapeutique intéressante afin de corriger certains déficits dans le syndrome de Rett.

Thesis resume

Rett syndrome (RTT) is a severe neurological disorder caused by mutations in the MECP2 (Methyl CpG binding protein 2) gene, located on the X chromosome (Amir et al., 1999). After a period of apparent normal development, females with MECP2 mutations undergo a regression of early developmental milestones, resulting in the deterioration of motor skills, eye contact, speech, and hand movements and ultimately resulting in severe breathing disturbances, as the disease progresses, and severe handicap (Hagberg et al, 1983). Brain-derived neurotrophic factor (BDNF), a neuronal modulator that plays a key role in neuronal survival, development, and plasticity (Cheng et al., 2011) has been found to be one of the main factors altered in the absence of Mecp2 (Chen et al., 2003 ; Chang et al., 2006). Conditional BDNF overexpression in the brain of Mecp2 knockout (KO) mice leads to an improvement of in vivo deficits and restoration of neuronal morphology (Chang et al., 2006). These different points make the BDNF pathway one of the most appealing pathways to target in RTT. BDNF itself is unable to cross the blood-brain barrier (BBB) and needs to be indirectly activated. Thus, we developed an indirect strategy to enhance Bdnf trafficking in neurons. Huntingtin (HTT) phosphorylation of Serine 421 enhances BDNF transport (Colin et al, 2008) and promoting HTT phosphorylation may restore BDNF homeostasis in Mecp2 KO brain. We tested this possibility using genetic and pharmacological approaches to promote HTT phosphorylation of S421 in Mecp2-deficient neurons and Mecp2 KO mice. We evaluated the consequences of HTT S421 phosphorylation on BDNF axonal trafficking in projecting corticostriatal neurons in vitro, and in vivo on the behavior of Mecp2 KO mice. Our findings demonstrate that pharmacological and genetic stimulation approaches correct Bdnf trafficking in vitro and improve longevity and behavioural features in Mecp2 KO mice. Htt S421 phosphorylation represents a promising way to improve neuronal trafficking in RTT and its pharmacological stimulation appears to be a possible target for the development of treatments in RTT.