Mutations des ARNt mitochondriaux de la levure Saccharomyces cerevisiae et implications pathologiques

Mutations in the mitochondrial tRNA genes and pathologic implications

• Auteur / Autrice : Céline Besagni
• Direction : Monique Bolotin-Fukuhara, Laura Frontali
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Rome, Université La Sapienza
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mutation (biologie)

Mitochondries

ARN de transfert

Résumé

Il existe de nombreuses pathologies mitochondriales, certaines dues à des mutations dans le noyau, d’autres dans le génome mitochondrial. Parmi ces dernières, une grande partie est due a des mutations des ARNt. Les malades présentent alors des dystrophies musculaires plus ou moins sévères pouvant atteindre différents organes. De plus, la quantité de molécules mutées ainsi que le contexte nucléaire influent sur la gravité des symptomes. C es divers paramètres associés aux limites techniques rendent l’étude de ces mutations difficile chez l’homme ainsi que la recherche d’un traitement. Notre choix c’est alors portés sur la levure S. Cerevisiae (homoplasmique, simple a manipuler, permettant la transformation de ses mitochondriaux par biolistique, et possédant une conservation structurale entre ses ARNt mitochondriaux et ceux de l’homme) comme organisme modèle pour la recherche de gène capable de corriger l’effet de ces mutations. Pour cela, il était préalablement nécessaire de valider le modèle levure en créant des mutations équivalentes (position, substitutions) aux mutations humaines dans les gènes qui codent les ARNt de levure. Ainsi nous avons pu observer une corrélation entre la sévérité des pathologies humaines et le phénotype mutant de levure associé à la même mutation. De plus, comme il est constaté chez l’homme, ce phénotype est dépendant du contexte nucléaire. Par la suite, la recherche de gène correcteurs nous a permis d’identifier le facteur d’élongation de la traduction EF-Tu comme suppresseur de toutes les mutations ARNt obtenues jusqu’à présent ce qui laisse penser à un effet chaperon de la protéine en plus de son rôle durant la traduction ce qui est prometteur d’un point de vue thérapeutique.

115 mutations have been identified in the human tRNA genes responsible of human degenerative diseases. The severity of the pathologies is mainly due to the mutations, the affected tissues, the level of heteroplasmy and the nuclear context. In order to find a solution to correct the effect of these mutations, it’s necessary to better understand their molecular mechanisms. Studying such mutaitons in human cultured cells has limits (notably for experimental reasons) and it would be easier at first to use a simple organism as a model. Hence the idea to work with the yeast S. Cerevisiae that is homoplasmic allows a lot of molecular and genetics methods, particularly the possibility to transform the mitochondria by biolistic and creating equivalent mutations to the human ones in the yeast Trna. Once the yeast model validated, for an equivalent mutation in human and yeast, we observed a good correlation between the severity of the human pathology and the mutant phenotype in yeast. Like in human, the yeast phenotype depends of the nuclear context. We found that overexpression of the translation factor EF-Tu is able to correct all the tRNA mutations (even tRNA mutations which lead to a defect on tRNA maturation). Because of this general effect, the possibility to use EF-Tu in human cells is promising and parameters of this effect have been established.