Etude de la protéolyse et de l'agrégation de la huntingtine,protéine mutée dans la maladie de Huntington

Proteolysis and aggregation of huntingtin,a protein mutated in Huntington's disease

• Auteur / Autrice : Léa Ben-Haïem
• Direction : Jean-Louis Mandel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptidases

Protéines -- Agrégation

Chorée de Huntington

Résumé

La maladie de Huntington (HD) est causée par l'expansion instable d'une répétition CAG codante pour une expansion polyglutamine (polyQ) dans le gène de la huntingtine (htt). L'un des mécanismes pathogéniques proposés pour HD serait que l'accumulation anormale de produits de clivage de la htt mène à une dysfonction et la mort neuronale. Les fragments de htt, plus toxiques que la protéine entière forment des inclusions intraneuronales. Savoir comment les fragments de htt sont générés est essentiel pour la compréhension de la pathogenèse HD et au développement de nouvelles thérapies. Des études antérieures ont montré l'implication des caspases et calpaines dans la protéolyse de la htt. J'ai participé à l'identification de 2 fragments de la htt, qui composent les inclusions dans le cerveau de patients HD, dans nos modèles rat et cellulaire. J'ai ensuite tenté de déterminer les sites de clivage conduisant à la production de ces fragments. Nous avons défini une région de clivage puis, 2 approches ont été utilisées pour identifier le site de clivage exact. La région d'intérêt a été limitée aux acides aminés 110 à 117 de la htt. J'ai montré in vitro l'implication des protéases aspartiques dans le clivage de la htt. J'ai pu procéder à une étude de protéases candidates et monter que la cathepsine D génère les fragments in vitro, cependant il semble qu'une autre protéase soit impliquée in vivo. J'ai mis en évidence l'existence de structures cytoplasmiques agrégées de htt formées précocement, qui se distinguent des inclusions. D'autre part, j'ai participé à l'étude de la composition des fragments de clivage putatifs d'ataxine-3 mutée, protéine impliquée dans SCA3 en précisant l'épitope de l'anticorps anti-ataxine 3 1H9, il a été possible de réduire la région de clivage de l'ataxine 3. Enfin, j'ai participé aux travaux de Rousseau et collaborateurs (2004) montrant que l'agrégation de la htt serait spécifique au compartiment nucléo-cytoplasmique.

Huntington's disease (HD) is caused by the instable expansion of CAG triplet repeat in the huntingtin (htt) gene encoding for a polyglutamine (polyQ) expansion. One of the pathogenic mechanisms that are proposed for HD is the abnormal accumulation of htt cleavage products leading to dysfunction and neuronal cell death. Htt fragments are more toxic than htt full length and form intraneuronal inclusions. To determine how htt fragments are generated is essential to understand HD pathogenesis and to develop new therapies. Some studies have shown the involvement of caspases and calpains in htt proteolysis. I have participated to the idendification of 2 main htt cleavage products that build up differentially inclusions in HD brains, our cellular and rat model for HD. Then, I have tried to determine the cleavage sites leading to the production of theses fragments. We have defined one cleavage region and 2 approaches have been used to identify precisely the cleavage site. The interest region was limited to htt amino acids 110 to 117. I have shown in vitro that aspartyl proteases are involved in htt proteolysis. I have tested some candidate proteases and have shown that cathepsin D cleaves htt and produces the htt fragments in vitro. However, at least one other aspartyl protease cleaves htt in vivo. I have shown in our cellular model new htt aggregated cytoplasmic strtuctures that are different and seen earlier than cytoplasmic inclusions. I have also participated to the study of mutated ataxin-3 cleavage fragments. Mutated ataxin-3 is involved in SCA3. I have precised the epitope of the 1H9 antibody directed against ataxin-3. I have reduced the ataxin-3 cleavage region. Finally I have contributed to Rousseau et al's study showing that htt aggregation is specific to the nucleo-cytoplasmic compartment.