Etude du complexe II de la chaîne respiratoire de la levure Saccharomyces cerevisiae et du nematode Caenorhabditis elegans : étude des pathologies humaines affectant le complexe II

Respiratory chain complex II study in the yeast Saccharomyces cerevisiae and the nematode Caenorhabditis elegans : study of pathologies linked to complex II deificiency

• Auteur / Autrice : Karine Gouget
• Direction : Monique Bolotin-Fukuhara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génétique humaine

Mitochondries végétales

Homme

Succinate dehydrogenase(ubiquinone)

Résumé

Les causes génétiques des déficits du complexe II (CII) de la chaîne respiratoire (SDH ou SQR) sont encore mal compris. En plus de l’identification de nouvelles mutations chez les patients, deux modèles animaux, S. Cerevisiae et C. Elegans, seront utilisés. Chez S. Cerevisiae, l’absence de chaque gène de SDH engendre l’incapacité à respirer. Le test de complémentation fonctionnelle d’une souche délétée pour SDH1 par le gène HsSDHA ne restaure pas le métabolisme respiratoire. De nouveaux gènes impliqués dans le fonctionnement du CII sont cherchés par tests d’activité enzymatique ou de résistance aux inhibiteurs du complexe II sur mutants. Chez C. Elegans, l’inactivation de chaque gène montre un phénotype embryonnaire létal ou un retard de développement. Le profil biochimique de ces mutants transitoires prouve la relation entre inactivation des gènes sdh-2, sdh-3 /mev-1 et sdh-4, et diminution d’activité enzymatique du CII. Trois gènes étaient initialement suspectés pour coder la sous-unité SDH-1 : seuls deux gènes coderaient en réalité pour cette sous-unité (sdh-1 et sdh-5). Le profil d’expression de SDH-1::GFP semble toxique à haute dose mais montre une spécificité d’expression tissulaire. Au vu de ces résultats et dans le but d’élaborer notre test de complémentation par des allèles HsSDHA, un mutant de délétion pour sdh-1 a été obtenu et est en cours d’étude : il montre un phénotype létal. Enfin, le séquençage des 4 gènes de structure de la SDH pour 18 patients ne montre pas de mutation. Pour deux de ces enfants, une région d’haplo-identité en 12p13, susceptible de contenir le gène de la maladie, a été trouvée et quelques gènes candidats ont été séquencés et exclus.

Mutations causing respiratory chain complex II (CII) deficiency are still partly unknown. This work focuses on the identification of novel mutations or genes implicated in CII deficiency in the yeast S. Cerevisiae, the worm C. Elegans, or human patients. In S. Cerevisiae, absence of SDH genes leads to respiration incapacity. Functional complementation by the human gene SDHA in a deleted yeast strain does not save the respiratory phenotype. Enzymatic activity or CII inhibitors resistance assays are investigated among S. Cerevisiae CII mutants, in order to identify novel genes linked to CII function. In C. Elegans, RNAi of each SDH putative gene leads to embryonic lethality or delay in development. CII activity measurement on these worms shows that sdh-2, sdh-3 /mev-1 and sdh-4 are really CII genes. Three genes are supposed to encode subunit SDH-1 but we functionally demonstrated that only sdh-1 and sdh-5 code for this subunit. SDH-1::GFP construct seems to by toxic when overexpressed in wild type worms, but harbours a specific spatio-temporal expression pattern. A sdh-1 deletion strain has been investigated: the deletion, clearly identified, is homozygous lethal. Such a strain can now be transfected by sdh-1 or human SDHA in order to perform functional complementation in the nematode. In human, a cohort of 18 patients showing CII disorders has also been sequenced for the 4 SDH encoding genes, and no mutation has been found. Two sisters of this cohort have been further investigated: a region of 5 Mb in 12p13 contain the gene causing the CII deficiency. Some genes in this region have been sequenced and exhibit no mutation till now.