Les astrocytes réactifs, des partenaires anti-agrégants dans la maladie de Huntington : identification des mécanismes impliqués dans le dialogue neurone-astrocyte

Reactive Astrocytes as Anti-Aggregation Partners in Huntington's Disease : Identification of Mechanisms Involved in the Neuron-Astrocyte Dialogue

• Auteur / Autrice : Laurene Abjean
• Direction : Carole Escartin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 09/04/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Signalisations et réseaux intégratifs en biologie (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des maladies neurodégénératives : mécanismes, thérapies, imagerie (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Michaël Schumacher
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carole Escartin, Michaël Schumacher, Jocelyne Caboche, Christian Lobsiger, Sandrine Humbert, Nicole Déglon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jocelyne Caboche, Christian Lobsiger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine huntingtine

Agrégats de protéines

Troubles de l'homéostasie des protéines

Astrocytes

Chorée de Huntington

Mots clés libres

Agrégats de huntingtine mutées

Maladie de Huntington

Astrocytes réactifs

Protéostasie

Voie JAK2-STAT3

Vecteurs viraux

Mutated huntingtin aggregates

Huntington's disease

Reactive astrocytes

Proteostasis

Viral vectors

JAK2-STAT3 pathway

Résumé

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative causée par une extension de répétitions du codon CAG dans le gène de la Huntingtine (Htt). Cette maladie est caractérisée par la mort des neurones striataux et la présence d’agrégats de Htt mutée (mHtt). De plus, au cours de la MH, les astrocytes, qui sont essentiels au bon fonctionnement neuronal, changent d’état et deviennent réactifs. La réactivité astrocytaire est caractérisée par des changements morphologiques et transcriptomiques mais l’impact fonctionnel de cette réactivité reste peu compris.Afin d’étudier le rôle des astrocytes réactifs dans la MH, nous avons utilisé des vecteurs viraux récemment développés par notre équipe, qui induisent ou bloquent la réactivité astrocytaire in vivo en ciblant la voie JAK2-STAT3. Nous avons montré que les astrocytes réactifs diminuent le nombre et la taille des agrégats de mHtt majoritairement présents dans les neurones. Ceci est associé à l’amélioration de plusieurs altérations neuronales observées dans ces modèles. Une analyse transcriptomique réalisée sur des astrocytes réactifs révèle des changements majeurs d’expression de gènes liés aux systèmes de protéostasie. De plus, l’activité du lysosome et du protéasome est augmentée dans les astrocytes réactifs de souris modèles de la MH. Nous montrons également que les astrocytes réactifs éliminent plus efficacement leurs propres agrégats de mHtt, suggérant qu’au cours de la MH, ces cellules pourraient dégrader plus efficacement la mHtt provenant des neurones. De plus, certaines protéines chaperonnes sont induites dans les astrocytes réactifs. En particulier, la co-chaperonne DNAJB1/Hsp40 est surexprimée dans les astrocytes réactifs et est retrouvée dans les exosomes isolés à partir de striata de souris MH. Des expériences de gain et perte de fonction suggèrent que cette chaperonne est impliquée dans les effets bénéfiques des astrocytes réactifs sur l’agrégation de la mHtt et l’état des neurones. Les astrocytes réactifs pourraient donc libérer des protéines anti-agrégantes qui favorise l’élimination de la mHtt dans les neurones.Notre étude montre que les astrocytes peuvent, en devenant réactifs au cours de la MH, acquérir des propriétés bénéfiques pour les neurones et favoriser, via un dialogue complexe avec les neurones, l’élimination des agrégats de mHtt.

Huntington’s disease (HD) is a hereditary neurodegenerative disease caused by an expansion of CAG codons in the Huntingtin gene. It is characterized by the death of striatal neurons and the presence of mutant Huntingtin (mHtt) aggregates. In pathological conditions, as in HD, astrocytes change and become reactive. Astrocyte reactivity is characterized by morphological and significant transcriptomic changes. Astrocytes are essential for the proper functioning of neurons but the functional changes associated with reactivity are still unclear.To better understand the roles played by reactive astrocytes in HD, we took advantage of our recently developed viral vectors that infect selectively astrocytes in vivo and either block or induce reactivity, through manipulation of the JAK2-STAT3 pathway. We used these vectors in two complementary mouse models of HD and found that reactive astrocytes decrease the number and the size of mHtt aggregates that mainly form in neurons. Reduced mHtt aggregation was associated with improvement of neuronal alterations observed in our mouse models of HD. A genome-wide transcriptomic analysis was performed on acutely sorted reactive astrocytes and revealed an enrichment in genes linked to proteolysis. Lysosomal and proteosomal activities were also increased in reactive astrocytes in HD mice. Moreover, we show that reactive astrocytes degrade more efficiently their own mHtt aggregates, suggesting that these cells could siphon mHtt away from neurons. Alternatively, several chaperones were induced in reactive astrocytes. In particular, the co-chaperone DNAJB1/Hsp40 was upregulated in reactive astrocytes and was present in exosomal fraction from HD mouse striatum. Loss and gain of function experiments suggest that this chaperone is involved in the beneficial effects of reactive astrocytes on mHtt aggregation and neuronal status. Therefore, reactive astrocytes could release anti-aggregation proteins that could promote mHtt clearance in neurons.Overall, our data show that astrocytes, by becoming reactive in HD, develop a protective response that involves complex bidirectional signaling with neurons to reduce mHtt aggregation.