Développement d'une thérapie génique pour la Dystrophie Myotonique de type 1

Develpment of gene therapy for Myotonic Dystropy type 1

• Auteur / Autrice : Ludovic Arandel
• Direction : Denis Furling
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 17/04/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en myologie (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Devaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : France Uebersfeld, Stéphanie Lorain, Alain Martelli, Roselyne Friedenberg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Martinat, Aurélie Goyenvalle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies neurodégénératives

Épissage (génétique)

Protéines de liaison à l'ARN

Thérapie génique

Myotonie atrophique

Mots clés libres

Dystrophies myotoniques

Thérapie génique

Stratégie de leurre

MBNL

Défauts d'épissage

Myotonie

Modèle cellulaire immortalisé

Modèle HSALR

Myotonic dystrophy

Gene therapy

Decoy Strategy

Résumé

Les Dystrophies Myotoniques de type 1 (DM1) et (DM2) sont des maladies multisystémiques autosomiques dominantes avec une forte composante neuromusculaire. Ces pathologies se caractérisent essentiellement par une myotonie, une faiblesse musculaire progressives, des déficiences cognitives, et des défauts de conduction cardiaque. Ces maladies sont causées par une amplification anormale de séquences répétées C(C)TG situées respectivement dans la région 3’UTR du gène de la DMPK et dans l’intron du gène CNBP. Ces séquences contenant les expansions sont transcrites et retenues dans le noyau des cellules sous forme d’agrégats riboprotéiques. La présence de ces ARN-C(C)UG toxiques induisent la séquestration des protéines de liaisons à l’ARN de la famille MBNL conduisant à leur perte de fonction et à la dérégulation d’évènements d'épissages alternatifs dont plusieurs ont été associés à des symptômes cliniques chez les patients. A jour ce jour, il n’existe aucun traitement pour la DM. Dans ce travail de thèse, j’ai développé un outil de thérapie génique basé sur une modification de la protéine MBNL1. Ce dérivé de MBNL tronqué dans sa partie C-terminale (MBNLΔ), agit comme leurre pour libérer les protéines MBNL endogènes séquestrées par les ARN mutés. Notre approche été validée dans des cellules musculaires issue de patient DM1 et dans un modèle murin de la maladie après injection de virus AAV. Le traitement par le MBNLΔ permet la délocalisation des protéines MBNL endogènes des foci, modifie la dynamique des foci, corrige le transcriptome ainsi que la myotonie, et ce 1 an après injection.

Myotonie dystrophy types 1(DM1) and 2 (DM2) are autosomal dominant multisystem diseases with a strong neuromuscular component. They are characterized by progressive myotonia, muscle weakness, cognitive impairment, and cardiac conduction defects. These diseases are caused by abnormal amplification of C(C)TG repeat sequences located in the 3'UTR region of the DMPK gene and in the intron of the CNBP gene, respectively. These expansion-containing sequences are transcribed and retained in the nucleus as riboprotein aggregates. The presence of these toxic C(C)UG RNAs induces sequestration of the MBNL family of RNA-binding proteins, leading to their loss of function and deregulation of alternative splicing events, many ofv/hich are associated with clinical symptoms in patients. There is currently no1reatment for DM. In this thesis, I have developed a gene therapy tool based on a modification of the MBNL1 protein. This C- terminal truncated MBNL derivative (MBNLΔ) acts as a decoy to release endogenous MBNL proteins sequestered by mutant RNAs. Our approach was validated in muscle cells from DM1 patients and in a mouse model of the disease after AAV virus injection. Treatment with MBNLΔ allows the delocalisation of endogenous MBNL proteins from the foci, modifies the foci dynamics, corrects the transcriptome and myotonia, which is maintained 1 year after injection.