Identification et manipulation d’interactions protéines - protéines codées par des gènes impliqués dans des synaptopathies

Identification and manipulation of protein - protein interaction encoded by genes involved in synaptopathies

• Auteur / Autrice : Julia Viard
• Direction : Aude-Marie Lepagnol-Bestel, Michel Simonneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 14/10/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : David Pastre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Simonneau, Jean-Vianney Barnier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Billuart, Amélie Piton

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autisme

Déficience intellectuelle

Interactions protéine-protéine

Mots clés libres

Synaptopathies

Gène AUTS2

Résumé

De nombreuses maladies neurodéveloppementales ont une architecture génétique complexe impliquant de nombreux gènes dérégulés et sont caractérisées par des anomalies de la synapse. Afin de mieux caractériser comment ces diverses altérations génétiques résultent dans des phénotypes synaptiques, nous nous sommes intéressés à l’analyse des interactions protéines – protéines codées par ces différents gènes pour tenter d’identifier des voies moléculaires dérégulées au niveau de la synapse.Dans cet objectif, ce travail de thèse s’est intéressé à deux synaptopathies, la déficience intellectuelle dans le Syndrome de Down et à la déficience intellectuelle et l’autisme causés par des modifications structurales dans le gène AUTS2.Premièrement, l’étude à grande échelle des interactions des protéines codées par le chromosome 21 par la méthode de double-hybride de levure nous a permis de mettre en évidence un réseau de protéines impliquées dans la synapse qui est enrichi en gènes de la déficience intellectuelle. Nous avons également mis en évidence des interactions nucléaires perturbées dans un modèle murin surexprimant DYRK1A et responsables d’une perte de de plasticité synaptique (potentialisation à long-terme NMDA indépendante).Deuxièmement, nous avons caractérisé la mécanistique liée au changement de dosage du gène AUTS2, un gène impliqué dans l’autisme et la déficience intellectuelle. Nous avons mis en évidence un complexe entre AUTS2 et TTC3, l’E3 ligase d’AKT capable de moduler l’ubiquitination d’AKT au niveau de la synapse. Nous avons restauré le phénotype synaptique induit des modulations du dosage d’AUTS2 par injection d’AKT et mis au point deux modèles murins de délétion et de duplication du locus AUTS2 (~1Mb) par ingénierie génétique. Ces modèles présentent des anomalies synaptiques.En conclusion, ce travail illustre l’intérêt d’étudier les interactions protéiques pour comprendre la mécanistique au niveau de la synapse des perturbations multigéniques observées dans ces maladies.

Many neurodevelopmental diseases have a complex genetic architecture involving several deregulated genes and are characterized by synaptic perturbations. In order to explore how these various genetic alterations result in synaptic phenotypes, we analysed protein - protein interactions encoded by these different genes leading us to identify novel deregulated molecular pathways at the synapse.This work focussed on two different synaptopathies, the intellectual disability in Down syndrome and cognitive impairment and autism caused by the structural changes in the AUTS2 gene.First, we performed a large-scale study of the interactions of the proteins encoded by the chromosome 21, using yeast two-hybrid, and identified a network of synaptic protein which is enriched in genes involved in intellectual disability. We also highlighted nuclear interactions that are disrupted in a mouse model overexpressing DYRK1A and impair a NMDA-independent Long-Term Potentiation (LTP) synaptic plasticity phenotype.Then, we characterized the mechanistic of the gene dosage alteration of AUTS2 involved in autism and intellectual disability. We have identified a complex between AUTS2 and TTC3, the E3 ligase of AKT mediating the ubiquitination of Akt at the synapse. We managed to rescue the synaptic phenotype induced by the silencing of AUTS2 by injection of AKT and generated two mouse models displaying either duplication or deletion of the AUTS2 locus (~1Mb). These mouse models display synaptic defects.In conclusion, this work shows the relevance of studying protein interactions to understand the mechanistic consequences of multigene disturbances observed at the synapses in these diseases.