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Millet, Aurélie. Implication de la protéine mitochondriale OPA1 dans l'homéostasie redox et caractérisation de ses partenaires protéiques : quelles conséquences sur la pathogenèse de l'atrophie optique dominante de type 1 ?

Millet, Aurélie (2014). Implication de la protéine mitochondriale OPA1 dans l'homéostasie redox et caractérisation de ses partenaires protéiques : quelles conséquences sur la pathogenèse de l'atrophie optique dominante de type 1 ?

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Résumé en francais

L'Atrophie Optique Dominante de type 1 (ADOA-1) est une rétinopathie héréditaire qui se traduit par une dégénérescence des cellules ganglionnaires de la rétine suivie d'une atrophie du nerf optique. L'ADOA-1 est caractérisée par une diminution de l'acuité visuelle, pouvant entraîner la cécité et reste à l'heure actuelle sans recours thérapeutique. Une forme syndromique nommée " ADOA-1 plus " touche environ 20% des patients et se traduit par des atteintes extra-oculaires de type ataxie ou surdité. Des mutations du gène codant la protéine mitochondriale OPA1 ont été décrites comme responsables de l'ADOA-1 et aboutissent dans la majorité des cas à un phénomène d'haploinsuffisance. De nombreuses études ont montré que la dynamine OPA1 est impliquée dans la fusion des membranes internes mitochondriales et possède un rôle anti-apoptotique. Des travaux menés sur des modèles cellulaires ou invertébrés de l'ADOA-1 suggèrent une implication de la dynamine dans le métabolisme oxydatif mitochondrial mais ces données restent toutefois controversées et les mécanismes moléculaires sous-jacents inconnus. C'est pourquoi nous avons analysé l'homéostasie redox de la cellule en étudiant l'état du métabolisme oxydatif et la mise en place des défenses antioxydantes. Parallèlement, nous avons identifié l'environnement protéique d'OPA1, par une approche de protéomique, afin de préciser les mécanismes moléculaires impliqués notamment dans les fonctions identifiées de la dynamine. Des cellules humaines (HeLa) et des neurones corticaux (rat) en culture primaire ont été traités par une stratégie d'interférence ARN pour diminuer l'expression d'OPA1 et ainsi mimer un phénomène d'haploinsuffisance. Dans ces deux modèles, la quantité et l'activité de la chaîne respiratoire mitochondriale sont diminuées ainsi que l'activité de l'aconitase, (une enzyme sensible aux taux d'Espèces Actives de l'Oxygène (EAOs) intra-mitochondriaux) suggérant que le métabolisme oxydatif des cellules est perturbé. La réponse antioxydante a été mesurée par l'analyse d'une des voies principales de détoxification faisant intervenir le facteur de transcription NRF2, qui est activé dans les deux modèles invalidés pour OPA1. De plus, certaines enzymes cibles de NRF2, comme les superoxydes dismutases 1 et 2 (SOD1/2), la catalase et GSTP1, voient leur quantité et/ou leur activité augmentées. Ainsi, la perte d'OPA1 induit une dérégulation de l'homéostasie redox : les cellules sont dans un état pro-oxydant. Lors de l'application d'un stress oxydatif exogène aigu, les neurones traités par un siOPA1 ne voient pas leurs défenses antioxydantes augmentées et meurent plus que les cellules contrôles, suggérant une saturation des activités antioxydantes. Ensuite, nous avons montré une diminution drastique de l'activité de l'aconitase de cortex de souris modèles de l'ADOA-1, à 4 et 10 mois, caractéristique d'une production élevée d'EAOs mitochondriaux. Ainsi, comme les modèles cellulaires, les souris mutées pour OPA1 sont dans un état pro-oxydant. Nous avons de plus analysé l'expression des enzymes antioxydantes dans des fibroblastes de peau de patients atteints d'ADOA-1. Certains individus présentent des niveaux protéiques d'enzymes de détoxification très faibles, notamment les SOD1 et 2. Ces patients seraient donc plus sensibles aux stress exogènes tels que les UVs ou l'hypoxie, ce qui constituerait un facteur aggravant de la pathologie. Enfin, les résultats de l'intéractome de la dynamine ont permis l'identification de 3 protéines partenaires (dans 3 réplicats biologiques), dont une enzyme du métabolisme oxydatif, appuyant l'implication d'OPA1 dans la régulation de l'état redox. Ces résultats ouvrent donc de nouvelles pistes pour la compréhension de la pathogenèse de l'ADOA-1 et permettraient de proposer des perspectives thérapeutiques à court terme, comme l'utilisation de molécules antioxydantes, pour prévenir ou retarder l'atrophie optique et/ou les syndromes extra-oculaires des patients.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Davezac, Noélie
Belenguer, Pascale
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Centre de Biologie du Développement (CBD), UMR 5547
Mots-clés libres :Mitochondrie - Métabolisme oxydatif - Défenses antioxydantes - OPA1 - Etat redox - Atrophie optique dominante de type 1 (ADOA-1)
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :15 Oct 2019 10:36