Mise en évidence de l’implication d’une mort cellulaire dépendante du fer, la ferroptose, dans des modèles de la maladie de Parkinson

Highlighting the involvement of an iron-dependant cell death, ferroptosis, in Parkinson's disease models

• Auteur / Autrice : Bruce Do Van
• Direction : Jean-Christophe Devedjian
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 13/07/2016
• Etablissement(s) : Lille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Troubles cognitifs dégénératifs et vasculaires (Lille) - Troubles cognitifs dégénératifs et vasculaires

Mots clés

Mots clés contrôlés

1-Méthyl-4-phényl-1,2,3,6-tétrahydropyridine

Mort cellulaire

Fer

Maladie de Parkinson

Mort cellulaire

Fer

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Maladie de Parkinson

Fer

Mort cellulaire

Cellules LUHMES

Ferroptose

Parkinson’s disease

Iron

Cell Death

Résumé

Dans de nombreuses maladies neurodégénératives dont la Maladie de Parkinson, mais également dans le processus de vieillissement normal, il a été observé une accumulation excessive des niveaux de fer associée à une production accrue d‘espèces réactives de l’oxygène (ROS).Il est bien connu que le fer (i) participe à la réaction de Fenton pour produire le ROS le plus toxique, le radical hydroxyle, (ii) accélère l’auto-oxidation de la dopamine, augmentant le stress oxydant et (iii) augmente la peroxydation lipidique qui va déclencher l'agrégation des protéines, dont l’α-synucléine, une caractéristique de la maladie de Parkinson. Tous ces phénomènes rendent les neurones dopaminergiques très sensible au stress oxydant.Récemment, une nouvelle forme de mort cellulaire a été découverte sur des cellules cancéreuses. Cette mort cellulaire est appelée « ferroptose » car elle dépend essentiellement du fer intracellulaire. De plus, elle est liée à une très grande augmentation du stress lipidique.Le principal objectif de ce travail de thèse a donc porté sur la possible implication de la ferroptose dans la mort des cellules dopaminergiques.Dans un premier temps, nous avons montré que la lignée de neurones dopaminergiques (LUHMES) est un modèle particulièrement adapté à l’étude de mort cellulaire induite par le fer comparativement à d’autres modèles plus classique.La seconde partie du travail a donc été consacrée à l'étude de l’implication de la ferroptose dans les neurones dopaminergiques. D’abord par une approche cellulaire avec les cellules LUHMES, nous avons pu observer (i) que l’inducteur spécifique de cette mort, l’érastine, est très efficace pour induire la mort des cellules dopaminergiques, (ii) que l'inhibition de la ferroptose protégeait de la mort induite par des agents oxydants classiquement utilisés dans les études sur la maladie de Parkinson comme le MPP+ et (iii) que la PKC joue un rôle majeur dans la mort par ferroptose. Tous ces résultats ont ensuite été confirmés dans un modèle de culture organotypique, à l’interface entre la culture cellulaire et le modèle animal.Enfin, nous avons montré que l’utilisation des inhibiteurs de la ferroptose ainsi que celui de la PKC, confère une protection des neurones dopaminergiques dans un modèle de souris MPTP, modèle d’étude de la maladie de Parkinson.En conclusion ce travail de thèse montre pour la première fois l'implication de la ferroptose dans une maladie neurodégénérative comme la maladie de Parkinson et suggèrent que le développement d'inhibiteurs spécifiques de cette mort cellulaire pourrait être des futures cibles thérapeutiques possibles.

In many neurodegenerative diseases including Parkinson's disease, as well as in the regular aging process, an excessive accumulation of iron levels associated with increased production of oxygen species (ROS) have been observed.It is well known that iron (i) participates in the Fenton reaction to produce the most toxic ROS, the hydroxyl radical, (ii) accelerates auto-oxidation of dopamine, increasing the oxidative stress and (iii) increases lipid peroxidation that will trigger the aggregation of proteins, including α-synuclein, a hallmark of Parkinson's disease. All theses factors make dopamine neurons very sensitive to oxidative stress.Recently, a new form of cell death was found on cancer cells. This cell death is called ferroptosis because it essentially depends on the intracellular iron. In addition, it is linked to a very large increase in lipid stress.The main objective of this work has focused on the possible involvement of ferroptosis in the death of dopamine cells.First, we showed that the line of dopaminergic neurons (LUHMES) is a model particularly suited to the study of cell death induced by iron compared to other more conventional models.The second part of the work has been devoted to the study of the involvement of ferroptose in dopaminergic neurons. First by a cellular approach with LUHMES cells, we observed that (i) the specific inducer of this death, erastin, is very effective to induce the death of dopaminergic cells, (ii) inhibition of ferroptosis protected from death induced by oxidizing agents conventionally used in studies of Parkinson's disease like MPP+ and (iii) that PKC plays a major role in death by ferroptosis. These results were then confirmed in an organotypic culture model, at the interface between cell culture and animal models.Finally, we have shown that the use of ferroptosis inhibitors and PKC inhibitor, provides protection of dopaminergic neurons in MPTP mice model, animal model for studying of Parkinson's disease.In conclusion this study demonstrates for the first time the involvement of ferroptosis in a neurodegenerative disease such as Parkinson's disease and suggest that the development of specific inhibitors of this cell death could be possible future therapeutic targets.