Contexte Le gène LRRK-2

D.P.R.B. Biotechnologies et Génie Génétique - Analyse d'article
A Drosophila model for
LRRK2-linked parkinsonism
Zhaohui Liu, Xiaoyue Wang, Yi Yu, Xueping Li, Tao Wang, Haibing Jiang, Qiuting
Ren, Yuchen Jiao, Akira Sawa, Timothy Moran, Christopher A. Ross, Craig Montell
and Wanli W. Smith
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 2008
Flore JEANDEAUD – Sébastian LEQUIME
Plan de l'analyse
Plan de l'exposé
1 - Contexte
- Maladie de Parkinson
- Gène LRRK-2
2 - Question centrale et objectif
3 - Résultats
4 - Interprétation
5 - Conclusion
Contexte
Maladie de Parkinson
Fréquence :
- En France : 100 000 personnes et 8 000 nouveaux cas par an.
- 1,6% des personnes de plus de 65 ans.
Symptômes :
- Moteurs (posture, tremblements de repos, bradykinésie,...)
- Autres (sommeil, dépression, démence,...)
Troubles cellulaires :
- Dégénérescence massive des neurones dopaminergiques nigro-striataux (plus de 70%)
- Présence des corps de Lewy (inclusions cytoplasmiques)
- Dégénérescences mineures d'autres groupes neuronaux
Étiologie :
- Dans 5-10% des cas, héréditaire (10 loci chromosomiques identifiés)
- Dans environ 95% des cas, sporadique (cause inconnue, probablement multifactorielle)
Contexte
Le gène LRRK-2
- Leucine-rich repeat kinase
Rôle normal in vivo ?
- Impliqué dans la synthèse d'une protéine, la dardarine (dardara : tremblement), une
enzyme à activité kinase, dont l'activité normale est inconnue.
- Une partie du gène LRRK-2 : synthèse d'un segment protéique riche en leucine
Note : les protéines à région riche en leucine jouent un rôle dans les
processus nécessitant des interactions protéine-protéine.
- Autres parties du gène : synthèse de deux domaines impliqués dans des
interactions protéine-protéine.
Et en cas de mutation ?
- Mutations de ce gènes impliquées dans certaines formes héréditaires de la maladie de
Parkinson.
Question centrale et Objectif
Comment modéliser ces mutations ?
Établir un modèle utile pour :
- Étudier des pathologies associées au LRRK-2 (dont la maladie de Parkinson)
- Criblages thérapeutiques
Plusieurs questions se posent :
- Quel animal modèle choisir ?
Les chercheurs ont ici choisi de travailler sur la drosophile
- Le transgène s'exprime-t-il de façon adéquat ?
- Ses effets sont-ils quantifiables ?
- A-t-il un effet proche de celui observé chez l'humain ?
L'étude présentée dans cet article répond justement à ces dernières questions
Résultats
Induction de la dégradation de la rétine
Expression dans la rétine du
transgène sous contrôle d'un
promoteur spécial
- Gènes exprimés de façon stable
dans les cellules photoréceptrices
- Diminution du nombre de
rhabdomeres dans les rétines des
mouches porteuses des gènes
recombinants
- Dégradation des ommatidies chez
les mouches recombinantes
Résultats
Mort précoce et handicap locomoteur
Expression des transgènes
neurones dopaminergiques
dans
les
- LRRK2 et LRRK2-G2019S induisent une
mort prématurée
- LRRK2-G2019S cause une mortalité plus
élevée
Tests d'escalade
- Les mouches jeunes (<7 semaines) ont
toutes les mêmes résultats
- Les mouches âgées présentent un
handicap croissant
Les
mouches
LRRK2-G2019S-2
présentent le handicap le plus important
- On retrouve bien deux pics d'activité des
mouches, quelque soit leur génotype, mais
l'activité est moins importante
-Un traitement au L-Dopa améliore l'activité
locomotrice
Résultats
Dégénérescence des neurones
dopaminergiques
6 clusters de neurones dopaminergiques
expriment la tyrosine hydroxylase (TH)
nécessaire à la biosynthèse de
dopamine chez la mouche adulte
- les mouches LRRK2 et G2019S,
avec l'âge, présentent une une chute
significative de leur nombre de
neurones dans ces clusters
- La encore, les mutants G2019S
induisent une mort neuronale plus
importante
- Un traitement au L-Dopa ne prévient
pas la perte des neurones TH-positifs
Résultats
Handicap tardif de la locomotion et perte
sélective des neurones TH positifs
Transgène placés sous une séquence
régulatrice
différente
(elav)
qui
l'exprime dans toutes les cellules
neuronales
- Plus forte expression du gène
recombinant que du gène autochtone
- Diminution au delà de 5 semaines
des capacités d'escalade pour les
mouches exprimant les transgènes
sous contrôle elav
- L'espérance de vie des mouches
exprimant LRRK2 et G2019S diminue
par rapport aux contrôles
Résultats
Handicap tardif de la locomotion et perte
sélective des neurones TH positifs
Pas de pertes des neurones
5-hydroxytryptamine (5-HT)
positifs (impliqués dans la
synthèse de sérotonine)
- Perte significative
neurones TH positifs
des
- L'expression des protéines
LRRK2 est spécifiquement
toxique pour les neurones
dopaminergiques.
Conclusions
Conclusions
L'expression de LRRK-2 induit, chez la drosophile :
- Dégénérescence rétinienne
- Perte sélective des neurones dopaminergiques (entre 50 et 60 %)
- Mortalité précoce
- Handicap locomoteur
L'expression du gène sauvage (LRRK2) est moins toxique que celui du gène muté (LRRK2G2019S)
Hypothèse : une concentration élevée en protéine LRRK2 sauvage, sous certaines
circonstances (variation génétique ou stress cellulaire), peut conduire à une
dégénérescence des neurones dopaminergiques et à un handicap locomoteur, et donc
contribuer à certains cas de la maladie de Parkinson chez l'homme (non prouvé pour le
moment)
On connaît encore très peu de chose sur ce gène, seules des études portant sur l'identification
des vrais substrats de LRRK2 et l'interaction avec ses partenaires pourra éclairer son rôle dans la
maladie de Parkinson.
Dans cette optique, la drosophile semble être un modèle in vivo potentiellement
très utile