FONCTION DES RÉCEPTEURS P2X4 DE L'ATP DANS LA MALADIE DE CHARCOT (SLA)

ATP P2X4 RECEPTORS FUNCTION AND BIOMARKER FOR ALS PATHOGENESIS

• Auteur / Autrice : Sara Carracedo vicente
• Direction : Eric Boue-grabot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 15/09/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Bézard

Mots clés

Mots clés libres

P2x

Modèles transgéniques

Sla

Signalisation purinergique

Als

Transgenic mice

P2x

Purinergic signaling

Résumé

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative incurable des motoneurones (MN). La SLA est aujourd'hui considérée comme une protéinopathie qui s'accompagne d'une neuroinflammation qui accélèrerait la progression de la maladie. À ce jour,aucun biomarqueur, ni traitement efficace contre la SLA n'a été identifié. La signalisation purinergique est impliquée dans de nombreuses pathologies et maladies neurodégénératives telles que la SLA avec un rôle central des récepteurs P2X4. Chez la plupart des mammifères dont l'homme,P2X4 est exprimé dans les neurones du SNC et les cellules gliales mais aussi dans les macrophages et les monocytes circulants. P2X4 a la particularité d'être fortement internalisé et maintenu dans les compartiments intracellulaires à l'état basal. En conditions pathologiques, on observe une forte augmentation de son expression à la surface de la microglie et/ou des neurones. Nous avons montré chez un modèle murin de la SLA, la souris SOD1 que l'ablation du gène codant pour P2X4 (P2X4KO) ou sa modification visant à supprimer l'internalisation constitutive des P2X4 (P2X4KI) impactaient significativement la progression de la SLA et la durée de vie des souris SOD1. En outre, nos résultats ont montré que l'expression en surface des récepteurs P2X4 était fortement augmentée dans les neurones et la glie des souris SOD1. Cette expression aberrante de P2X4 est aussi détectée dans les macrophages avant même l'apparition des symptômes de la SLA. Nous proposons de combiner plusieurs approches expérimentales et d'utiliser des souris transgéniques innovantes ainsi que des échantillons sanguins de patients SLA afin de: 1) déterminer la fonction spécifique des récepteurs P2X4 microgliaux et neuronaux dans la pathogenèse de la SLA, la vulnérabilité des MNs et la neuroinflammation à l'aide de souris SOD1 exprimant soit la forme non-internalisée de P2X4 (cP2X4KI) ou dépourvues du gène P2X4 sélectivement dans les macrophages/microglies ou les neurones. 2) faire la preuve de concept que la détection de l'expression aberrante du P2X4 à la surface des monocytes de patients atteints de SLA pourrait servir de biomarqueur précoce pour le diagnostic de la maladie. 3) caractériser et généraliser le mécanisme de surexpression à la membrane de P2X4 dans plusieurs modèles de SLA. Ce projet financé par l'ANR devrait permettre de proposer de nouvelles cibles cellulaires attractives pour élaborer de nouveaux traitements et de définir si P2X4 peut servir de biomarqueur permettant le diagnostic précoce de la SLA.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative motoneuron (MN) disease. ALS is considered as a protein misfolding disorder, accompanied by neuroinflammation that accelerates MN cell death and disease progression. To date, the absence of both biomarker discovery and key cellular mechanism identification impairs the elaboration of effective treatments of ALS. Alterations of the purinergic signaling are involved in the pathogenesis of several neurological diseases with a pivotal role for P2X4 receptors. P2X4 is an ATP-gated cation expressed in CNS neurons and glial cells as well as in peripheral tissues such as macrophages, monocytes in mammals including humans. In the healthy organism, P2X4 is constitutively internalized and as a result, is found preferentially in intracellular compartments where it may have intracellular functions. In contrast, in various diseases such as chronic pain, ischemia and neurodegenerative diseases including Alzheimer Disease (AD) and ALS, surface P2X4 receptors are upregulated by mobilization of intracellular pools and/or de novo expression in glia or neurons. We have recently shown using P2X4 knock-out or our novel upregulated P2X4 knock-in mice, that P2X4 are instrumental for ALS pathogenesis and lifespan in a murine model of ALS, the SOD1 mice. In addition, we found that P2X4 surface trafficking is increased in both spinal MNs and microglia but also in peripheral macrophages in SOD1 mice compared to wild-type animals at pre- and symptomatic phases. We propose using innovative transgenic mice and blood samples from ALS patients by behavioral, cellular, functional and biochemical approaches to: 1) unravel the cell-specific function of P2X4 in ALS pathogenesis, vulnerability of MNs, and neuroinflammation in SOD1 mice expressing conditional either knock-in non-internalized P2X4 (cP2X4KI) or knock-out for P2X4 selectively in macrophage/microglia or neurons and to determine how and when P2X4 can serve as therapeutic targets. 2) to make the proof of concept that detection of aberrant surface expression of human P2X4 in serum-derived macrophages from patients with ALS can serve as an early biomarker of the disease. 3) generalize the mechanism of P2X4 upregulation in several ALS models. From this project funded by the ANR to provide attractive novel strategy and cellular targets to fight against this devastating neurodegenerative disorder; and to define whether P2X4 can be a useful biomarker for ALS patients and develop a method for P2X4 detection from human peripheral blood.