L'étude de l'effet de variants et d'isoformes d'alpha-synucléine liées à la maladie de Parkinson sur la régulation de la traduction

Investigation of the effect of alpha-synuclein variants and isoforms related to Parkinson's disease on translation regulation.

• Auteur / Autrice : Adriana Figueroa Garcia
• Direction : Marie-Christine Chartier-Harlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Neuroscience et Cognition (Lille)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Lejeune
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Dehay, Emmanuel Brouillet, Cristine Alves da Costa
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Benjamin Dehay, Emmanuel Brouillet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Isoformes de protéines

Transmission de maladie infectieuse

alpha-Synucléine

Maladie de Parkinson

Neurones

Pathogénicité

Alpha-synucléine

Maladie de Parkinson

Mots clés libres

Maladie de Parkinson

Alpha-Synucléine

Traduction

Pathogène

Variants

Isoformes

Parkinson's disease

Alpha-Synuclein

Translation

Pathogenic

Variants

Isoforms

Résumé

Plusieurs mutations faux-sens du gène SNCA, telles que les mutations A53T et A30P, ainsi que des multiplications du locus de ce gène expliquent respectivement l'apparition de formes familiales de la maladie de Parkinson ou des syndromes parkinsoniens avec démence. Leurs pathogenèses sont différentes, mais elles conduisent toutes à une accumulation d'alpha-synucléine et à la formation d'agrégats. Pour mieux comprendre les mécanismes pathogènes liés aux variants de SNCA, nous avons cherché à définir les perturbations spécifiques ou communes entre le processus de transcription et de traduction dans des cellules neuronales à potentiel dopaminergique.Dans un premier temps, nous avons généré des lignées cellulaires de neuroblastome SH-SY5Y, qui surexpriment de manière stable différents transcrits ou variants du gène SNCA (SNCA 140, SNCA 112 et SNCA 140 A53T) ainsi que des contrôles par transductions lenti-virales. Peu d'informations existent concernant la surexpression de l'isoforme SNCA 112 observées dans des synucléopathies, connaître les perturbations associées à la surexpression de ce transcrit est donc particulièrement intéressante. Nous avons réalisé des RT-qPCR et des Western-blot pour étudier l'expression des transcrits et des protéines impliqués dans les différentes étapes du processus de traduction. Des analyses à partir de profils polysomes ont également été réalisées pour définir la traduction globale de ces cellules. Les données globales obtenues suggèrent l'absence de fortes variations dans l'expression des régulateurs de la traduction. Cependant, certaines différences observables sur les profils de polysomes suggèrent l'existence de perturbations dans la traduction de transcrits spécifiques dans ces modèles de surexpression. De plus, nous montrons que la réponse au stress du reticulum endoplasmique induit par un traitement à la thapsigargine est différente selon les conditions de transcrits étudiés. Cette étude fourni un lien direct entre la surexpression de différentes isoformes de l'α-syn et leurs conséquences dans le processus de traduction. Néanmoins, les caractéristiques cancéreuses intrinsèques à la lignée cellulaire étudiée sont à prendre en considération. Ensuite, pour se rapprocher d'une condition pathologique donnée, nous avons étudié deux cas de figure grâce à des précurseurs neuronaux (smNPC) dérivées de fibroblastes de patients atteints de la MP i) une triplication du gène SNCA et l'absence de ce gène (KO SNCA) et ii) une mutation ponctuelle A30P ainsi que leurs contrôles respectifs. Les données de ces cellules montrent des perturbations de l'expression de régulateurs de la traduction. De plus, l'analyse des profils polysomes suggèrent des variations significatives dans le processus global de traduction. Cependant, ces variations significatives diffèrent entre les deux cas représentés dans cette étude montrant ainsi l'importance de déterminer les mécanismes pathologiques spécifiques qui les lient à la maladie.En conclusion, ces résultats nous permettent d'établir l'existence de perturbations de traduction en fonction des différents variants pathogènes du gène SNCA. Les études complémentaires de transcrits et des gènes spécifiques différentiellement dérégulés à partir de fractions cytoplasmiques et de polysomes devraient aider à mieux les caractériser.

Several missense mutations of the SNCA gene, such as A53T and A30P mutations, as well as multiplications of the locus of this gene explain the appearance of familial forms of Parkinson's disease or Parkinsonism-dementia syndromes, respectively. Their pathogenesis is different, but they all lead to the accumulation of alpha-synuclein and aggregates. To better understand the pathogenic mechanisms related to SNCA variants, we sought to define specific or common disturbances between the transcription and translation process in cells with a neuronal dopaminergic potential.First, we generated SH-SY5Y neuroblastoma cell lines, which stably overexpress different SNCA gene transcripts or variants (SNCA 140, SNCA 112 and SNCA 140 A53T) as well as controls by lenti-viral transductions. Little information exists concerning the overexpression of the SNCA 112 isoform observed in synucleopathies, so the study of perturbations associated with the overexpression of this transcript is particularly interesting. We performed RT-qPCR and Western-blot to study the expression of transcripts and proteins involved in different steps of the translation process. Analyses based on polysome profiles were also performed to define the global translation of these cells. The global data obtained suggest the absence of strong variations in translation regulators expression. However, some depicted differences in polysome profiles suggest the existence of perturbations in translation of specific transcripts in these overexpression models. Furthermore, we show that the response to endoplasmic reticulum stress induced by thapsigargin treatment is different for each studied transcript. This study provides a direct link between the overexpression of different α-syn isoforms and their consequences in the translation process. Nevertheless, the intrinsic oncogenic characteristics of this cell line must be taken into consideration.Then, to approximate a given pathological condition, we studied two cases using neural precursors (smNPC) derived from fibroblasts of PD patients i) a triplication of the SNCA gene and the absence of this gene (SNCA KO) and ii) an A30P mutation as well as their respective controls. The data from these cells show perturbations in translational regulators expression. In addition, polysome profile analysis suggests significant variations in the overall translation process. However, these significant variations differ between the two paradigms represented in this study and also illustrate the importance of determining specific pathological mechanisms linking them to disease.In conclusion, these data enable to establish the existence of translation perturbations according to the different pathogenic variants of the SNCA gene. Further studies of differentially deregulated transcripts and specific genes from cytoplasmic and polysomal fractions should help to better characterise them.