Etude moléculaire et fonctionnelle du gène PTCHD1 impliqué dans les troubles neurodéveloppementaux

Molecular and functional study of the PTCHD1 gene involved in neurodevelopmental disorders

• Auteur / Autrice : Judith Halewa
• Direction : Frédéric Laumonnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 16/02/2021
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie et cerveau
• Jury : Président / Présidente : Yves Tillet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Bénédetti, Amélie Piton
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Binnaz Yalcin, Stéphane Martin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tests de toxicité in vitro

Expression génique

Interactions protéine-protéine

Protéines membranaires

Réseaux neuronaux (physiologie)

Exploration fonctionnelle

Délétion (génétique)

Synapses

Déficience intellectuelle

Génétique

Troubles du spectre de l'autisme

Mots clés libres

PTCHD1

Modèles in vitro neuronaux

Troubles neurodéveloppementaux

Neurogénétique

Synapse

Interactions protéiques

RAC1

Ptchd1

Neuronal in vitro models

Neurodevelopmental disorders

Neurogenetics

Synapse

Protein interactions

Résumé

L’étude des troubles neurodéveloppementaux ont mis en évidence l’implication de gènes essentiels dans le développement neuronal. Parmi eux, l’identification de microdélétions et de mutations dans le gène PTCHD1 (situé sur le chromosome X) chez des patients atteints de troubles du spectre autistique et/ou de déficience intellectuelle nous a amené à étudier son implication dans le neurodéveloppement. PTCHD1 code pour une protéine membranaire localisée dans la densité post-synaptique des neurones, qui interagit avec deux protéines clefs de l’échafaudage postsynaptique, PSD-95 et DLG3, ainsi que Rac1, qui est impliqué dans la dynamique du cytosquelette. Nos résultats ont permis de préciser la localisation précise de la queue C-terminale de PTCHD1 interagissant avec Rac1.La littérature et l’analyse génétique de nouveaux patients ont mis en évidence 13 mutations faux-sens dont nous avons analysé l’impact physiologique et physiopathologique. La surexpression de ces formes mutées de PTCHD1 dans des lignées cellulaires HEK293T, les neuro2A et dans des cultures primaires neuronales issues de souris a permis la mise en évidence d’un défaut d’expression protéique et de localisation membranaire pour certaines mutations, suggérant un impact délétère, alors que d’autres ne perturbent pas ces paramètres.Ces éléments permettent de donner des pistes supplémentaires sur la physiopathologie induite par les perturbations de ce gène au sein de la synapse glutamatergique lors du neurodéveloppement.

The study of neurodevelopmental disorders showed the involvement of essential genes in neuronal development. Among them, the identification of microdeletions and mutations in PTCHD1 gene (located on the X chromosome) in patients with autism spectrum disorders and / or intellectual disability led us to study its implication in neurodevelopment. PTCHD1 encodes a membrane protein located in the postsynaptic density of neurons, which interacts with two key proteins of the postsynaptic scaffold, PSD-95 and DLG3, as well as Rac1, which is involved in cytoskeletal dynamics. Our results allowed us to specify the precise region of the C-terminal tail interacting with Rac1.The literature and the genetic analysis of new patients revealed 13 missense mutations, whose we analyzed the physiological and pathophysiological impact. The overexpression of these mutated forms of PTCHD1 in HEK293T and neuro2A cell lines, and in primary neuronal cultures derived from mice demonstrated a defect in protein expression and membrane localization for certain mutations, suggesting an impact deleterious, while others do not disturb these parameters.These elements provide additional leads on the pathophysiology induced by disturbances of this gene within the glutamatergic synapse during neurodevelopment.