Caractérisation de P42, région cruciale pour la fonction de la Huntingtine et peptide capable d’inhiber la toxicité associée à la Chorée de Huntington

Characterisation of P42 : a crucial region of Huntingtin and a therapeutic peptide for the treatment of Huntington's Disease

• Auteur / Autrice : Yoan Arribat
• Direction : Florence Maschat, Marie-Laure Parmentier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 24/10/2012
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR 5203 - Institut de Génomique Fonctionnelle - IGF
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Verdier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Florence Maschat, Marie-Laure Parmentier, Jean-Michel Verdier, Sandrine Humbert, Hervé Tricoire, Jean-Charles Liévens, Alexandra Durr
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sandrine Humbert, Hervé Tricoire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microtubules

Emploi en thérapeutique

Peptides

Protéines -- Agrégation

Maladies neurodégénératives

Maladie de Huntington

Chorée de Huntington

Mots clés libres

Huntingtine

Maladie de Huntington

Agrégation

Peptide thérapeutique

Microtubules

Huntingtin

Huntington's disease

Aggregation

Therapeutic peptide

Microtubules

Résumé

La Maladie de Huntington (MH) reste à ce jour une pathologie neurodégénérative dévastatrice pour laquelle aucun traitement n'est disponible. L'agrégation de la Huntingtine Mutante (Htt PolyQ) joue un rôle majeur dans les processus pathologiques. Dans ce contexte, des études récentes ont démontré que la partie N-terminale de la Huntingtine Humaine (Htt wt) ou de son Homologue drosophile (dHtt) sont toutes deux capables de réduire l'agrégation et la toxicité de Htt PolyQ. En se basant sur cette observation, le travail de thèse décrit dans ce manuscrit a mis au point un découpage du fragment N-terminal de Htt wt de manière à isoler en son sein, une courte séquence de 23 acides aminés (nommée P42), capable d'inhiber spécifiquement l'agrégation de Htt PolyQ en modèle cellulaire. L'effet protecteur de ce peptide a été confirmé in vivo, sur un modèle drosophile de la MH. Le potentiel thérapeutique que représente P42 a servi de point de départ à une étude menée sur le modèle murin R6/2 de la MH. L'effet de P42 a été potentialisé par l'ajout du peptide de transduction TAT de manière à faciliter son entrée dans les cellules cibles. Puis, la protéine fusion P42-TAT a été vectorisée sous forme de microémulsion de manière à assurer à la fois une administration simple de la molécule, et un accès au système nerveux central. Ce protocole original a permis d'observer des bénéfices sans précédent sur les phénotypes comportementaux, histologiques et moléculaires que présentent les souris R6/2.Au-delà de son aspect thérapeutique, P42 est avant tout une séquence méconnue située dans une région cruciale de la Huntingtine. L'étude du rôle physiologique de ce site, a mené à une meilleure compréhension de la fonction sauvage de la protéine toute entière. En outre, une analyse biochimique a montré la capacité du fragment N-terminal de Htt wt à se lier aux microtubules. Cette interaction avec le cytosquelette dépend de plusieurs processus (clivages, dimérisation) et semble affilier la Huntingtine à la grande famille des MAP.L'identification de P42 ouvre donc une voie nouvelle vers la compréhension du rôle physiologique de la Huntingtine, mais représente surtout un espoir thérapeutique captivant.

Huntington's disease (HD) is a devastating and incurable neurodegenerative disorder. Aggregation processes of mutant Huntingtin (Htt PolyQ) play a central part in the pathology onset. In this context, recent studies pointed out the capacities of wild-type Huntingtin N-terminus to reduce both aggregation and toxicity associated with Htt PolyQ. The drosophila Homologue shares the sames properties. Basing on these observations, the present work realised a cut of human Huntingtin N-terminus in order to identify the region responsible for therapeutic benefits. This screen highlighted a 23 amino-acid sequence (noted P42), that inhibits Htt PolyQ aggregation in a HeLa cells model. Then, the protective effect of this peptide was confirmed in vivo, in a HD drosophila model.P42 therapeutic potential was explored in the R6/2 HD mouse model. The entry of the peptide into cells, was potentialised by grafting to P42, the transduction sequence of TAT. Then, the fusion protein P42-TAT was vectorised in microemulsion, in order to enhance the delivery of the peptide to the brain by resorting to a non-invasive administration way. This original protocol exhibited highly-significant rescues on behavioural, histological and molecular R6/2 phenotypes..Over the therapeutic aspect, P42 also represents an important region of Huntingtin. The study of this site led to a better understanding of Huntingtin physiological function. Biochemestrial experiments underlined the binding of Htt N-terminus on microtubules networks. This interaction depends on a range of complex processes (dimerization, cleavage) and suggests that the Huntingtin belongs to the family of Structual MAPs.In summary, the identification of P42 enhances the knowledge about Huntingtin function, and opens a new promising therapeutical avenue for HD.