Localisation génétique de deux nouvelles formes d'ataxie autosomique récessive : Identification du gène de la neuropathie à axones géants et étude de la gigaxonine

• Auteur / Autrice : Pascale Bomont
• Direction : Michel Koenig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines du cytosquelette

Microtubules

Filaments intermédiaires

Friedreich, Maladie de

Maladies neurodégénératives

Maladies neuromusculaires

Ataxie

Résumé

Dans le groupe hétérogène que constitue les ataxies à transmission autosomique récessive, j'ai localisé génétiquement le gène morbide associé à 2 nouvelles formes d'ataxie, en 9q33-34 et en 6p21-23. J'ai consacré la deuxième partie de ma thèse à l'étude d'une maladie neurodégénérative, la Neuropathie à Axones Géants (NAG), pour laquelle le locus primaire avait été identifié en 16q24. 1. NAG correspond à une maladie des filaments intermédiaires (FIs), qui constituent le cytosquelette avec les microfilaments (MFs) et les microtubules (MTs). En effet, une accumulation anormale de différentes classes de FIs a été décrite, dont les neurofilaments dans les axones de patients. J'ai participé à la réduction de l'intervalle d'interêt et identifié le gène NAG, par une approche bioinformatique, en analysant les séquences primaires du génome humain. Le gène NAG code pour une protéine que nous avons appelée gigaxonine, et pour laquelle nous avons identifié 22 mutations distinctes chez les patients, réparties sur toute la protéine. La gigaxonine présente un domaine BTB en partie N-terminale, suivi d'un domaine constitué de 6 répétitions Kelch, mais ne présente que de faibles identités avec les membres de la famille des BTB/Kelch. La gigaxonine surexprimée est cytoplasmique, et ne colocalise pas avec les réseaux du cytosquelette. J'ai ensuite étudié le modèle cellulaire de NAG : les fibroblastes primaires de patients, qui présentent une accumulation anormale des filaments de vimentine. La désorganisation des filaments de vimentine affecte une minorité de cellules mais est aggravée dans les cellules quiescentes. Bien que les MTs ne soient pas altérés dans les fibroblastes NAG, l'association que nous avons révélé entre la position des agrégats de vimentine et les centres organisateurs des MTs (MTOCs), ainsi que l'aggravation du phénotype en absence de MTs suggèrent que la gigaxonine pourrait être impliquée dans les interactions entre FIs et MTs.

Focused then on the study of a severe neurodegenerative disorder, called Giant Axonal Neuropathy (GAN), for which the locus has been identified on 16q24. 1. GAN corresponds to a generalized disorganization of the intermediate filaments network (IF), that, together with the microfilament (MF) and microtubule (MT) networks, constitute the cellular cytoskeleton. Indeed, abnormal accumulation of different classes of IFs has been reported in different cell types, including neurofilaments in the axons of patients. I participated to the reduction of the interval of interest and identified the GAN gene, by a bioinformatic approach, based on the analysis of the newly available sequences generated by the Human Genome Sequencing Project. The GAN gene encodes a protein we named gigaxonin, for which we identified 22 distinct mutations in patients. Gigaxonin contains BTB and Kelch repeat domains, but presents only low amino acid identity with other BTB/Kelch proteins. In a over-expression system, gigaxonin is a cytoplasmic protein that does not colocalize with any of the cytoskeletal networks. The study of primary fibroblasts derived from skin biopsies of patients, that present abnormal aggregation of the vimentin network, allowed to demonstrate that this disorganization i) affects only a weak proportion of the cells ; ii) is aggravated in non- dividing cells. Although MTs network is not altered in GAN fibroblasts, we found i) a correlation between the position of the aggregates and the MT organizing centers (MTOCs); ii) an increase of vimentin destabilization in the absence of MTs. This suggests that gigaxonin could be implicated in the cross-talk between the MTs and IFs networks.