Raghu R. Chivukula, MD, Ph.D., médecin-investigateur dans les départements de médecine et de chirurgie et le Centre de médecine génomique du Massachusetts General Hospital et de la Harvard Medical School, est l’auteur principal d’un article publié dans Scienceintitulé « L’agrégation médiée par la polyglycine de FAM98B perturbe le traitement de l’ARNt dans les troubles de répétition GGC. »
Dans cette interview, il discute de son travail.
Comment résumeriez-vous votre étude pour un public profane?
Les troubles neurodégénératifs, tels que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson, sont des maladies dévastatrices et incurables. Bien que de nombreuses maladies neurodégénératives soient caractérisées par une agrégation anormale de protéines dans le cerveau, une compréhension limitée de la question de savoir si et comment les protéines agrégées provoquent un dysfonctionnement des cellules cérébrales et la mort représente un obstacle majeur au développement de traitements efficaces.
Inspirés par des approches similaires dans les maladies cardiovasculaires et le cancer, nous nous sommes concentrés sur les formes génétiques rares de neurodégénérescence comme un moyen puissant de découvrir des mécanismes fondamentaux liant l’agrégation des protéines aux maladies cérébrales. Notre travail a lié de façon inattendue l’agrégation de protéines dans des formes génétiques de neurodégénérescence pour perturber le traitement des ARN de transfert (ARNt), révélant un mécanisme important qui pourrait être ciblé thérapeutiquement dans ces troubles.
Sur quelle question enquêtiez-vous?
Nous nous sommes intéressés aux formes génétiques de neurodégénérescence causées par des extensions de répétition des trinucléotides GGC (mutations de séquence d’ADN provoquées par la copie de cette séquence de 3 lettres trop de fois de suite). Ces mutations produisent des protéines sujettes à l’agrégation avec de longues étirements d’un seul acide aminé répété (glycine). Fait intéressant, bien que ces agrégats de protéines contenant de la « polyglycine » soient détectables dans de nombreux types de tissus et cellulaires de patients affectés, les troubles de la répétition du GGC semblent provoquer une maladie uniquement dans le système nerveux central.
Nous voulions comprendre exactement ce que font les agrégats de polyglycine aux cellules et pourquoi ils sont sélectivement toxiques pour les cellules du cerveau.
Quelles méthodes ou approche avez-vous utilisées?
Nous avons utilisé une approche basée sur la biochimie pour produire des protéines de polyglycine dans les cellules en culture et pour purifier les agrégats de protéines qui en résultent. Ensuite, nous avons utilisé la spectrométrie de masse, qui mesure les quantités de molécules différentes dans un échantillon, pour cataloguer de manière approfondie l’ensemble des protéines de cellules hôtes qui sont recrutées dans ces agrégats et ainsi épuisées à partir des cellules.
Nous avons ensuite étudié les conséquences de l’agrégation de polyglycine sur le traitement de l’ARN dans les cellules en culture, confirmé nos résultats dans des échantillons de tissus de la maladie humaine et développé des modèles de souris pour évaluer fonctionnellement les conséquences des défauts de traitement d’ARNt dans le cerveau.
Qu’as-tu trouvé?
Nous avons découvert que les agrégats de polyglycine, à la fois dans les cellules en culture et chez les patients humains, recrutent spécifiquement le complexe d’ARNt ligase (ARNt-LC), un groupe de protéines nécessaires pour le traitement des ARNt épissés. Notamment, les mutations dans d’autres gènes d’épissage d’ARNt provoquent également des maladies neurodégénératives à début précoce similaires aux troubles de l’expansion de la répétition du GGC. Nous avons constaté que l’agrégation de l’ARNt-LC conduit à des ARNt mal transformés dans les cellules en culture ainsi qu’aux échantillons de cerveau des patients.
De plus, les souris dans lesquelles nous avons épuisé l’ARNt-LC dans le cerveau ont développé des déficits de neurodégénérescence et de coordination motrice similaires à ceux observés dans les troubles de répétition GGC.
Quelles sont les implications?
Nos travaux révèlent un lien nouveau et inattendu entre l’agrégation des protéines et les troubles de traitement de l’ARN dans les maladies répétées en GGC.
Les similitudes frappantes entre les troubles de répétition du GGC et les troubles d’épissage d’ARNt décrits précédemment suggèrent que la perturbation d’épissage d’ARNt dépendante de la polyglycine peut être un mécanisme important sous-jacent à la mort neuronale sélective. Surtout, nos résultats établissent également la preuve de concept que l’interférer avec l’agrégation d’ARNt-LC peut protéger les cellules des effets pathogènes des extensions de répétition GGC.
Quelles sont les prochaines étapes?
Notre laboratoire travaille désormais activement à comprendre les conséquences cellulaires et moléculaires in vivo d’une altération d’épissage d’ARNt dans le cerveau. Nous sommes très intéressés à développer des stratégies thérapeutiques qui peuvent bloquer ce mécanisme pathogène dans les troubles de répétition neurodégénératifs du GGC.
