Etude des effets thérapeutiques de la protéine X du virus Borna chez la souris SOD1G93

Therapeutic effects of the Bornavirus X protein in SOD1G93A mice

• Auteur / Autrice : Jeflie Tournezy
• Direction : Stéphanie Chevallier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Neurocentre Magendie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Relations glie-neurone
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Bertrand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Chevallier, Cédric Raoul, Richard Robitaille, Sandrine Da cruz, Cyril Goizet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cédric Raoul, Richard Robitaille

Mots clés

Mots clés libres

Sla

Souris SOD1G93A

Protéine X du Bornavirus

Motoneurones

AAVrh10

Als

SOD1G93A mice

Bornavirus X protein

Motoneurons

AAVrh10

Résumé

Aujourd’hui, la Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) reste une maladie incurable pour laquelle les essais thérapeutiques sont peu fructueux. Il est donc primordial de proposer de nouvelles approches thérapeutiques qui freineraient la progression de la maladie et prolongeraient la survie des patients. Parmi les caractéristiques physiopathologiques décrites, les dysfonctionnements mitochondriaux sont l'un des événements les plus précoces et pourraient être à l'origine de la perte progressive des motoneurones. La restauration des fonctions mitochondriales pourrait donc constituer un domaine thérapeutique d’intérêt pour développer de nouvelles thérapies contre cette maladie. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à la protéine X du virus Borna (BDV pour Borna Disease Virus). Lorsqu'elle cible les mitochondries, la protéine X inhibe l'apoptose des neurones et les protège de la dégénérescence dans un modèle animal de la maladie de Parkinson (Szelechowski et al., 2014). Cette action neuroprotectrice de la protéine X réside dans ses 29 derniers acides aminés carboxy-terminaux qui constituent le peptide PX3. Par ailleurs, une modification permettant d’augmenter la localisation mitochondriale de la protéine X (protéine XA4) a montré des effets neuroprotecteurs améliorés in vitro. L’objectif de cette thèse était de proposer une nouvelle approche thérapeutique préclinique, consistant à protéger les motoneurones par l’utilisation des propriétés neuroprotectrices de la protéine X du Bornavirus. Dans un premier temps, nous avons testé les effets neuroprotecteurs de la protéine X et de son peptide dérivé PX3 dans un modèle bien caractérisé de la SLA, la souris SOD1G93A. L’administration de PX3 par voie intra nasale et de X par voie intramusculaire via un vecteur viral (CAV2-X) a permis de freiner la progression de la maladie et d’augmenter la survie des motoneurones lombaires. Cependant, ce traitement n’a pas permis d’augmenter l’espérance de vie des souris. Dans un deuxième temps, nous avons utilisé les virus adéno-associés (AAV pour Adeno-Associated Virus) comme outils de transfert de gènes. Plus particulièrement nous avons utilisé l’AAV de sérotype 10 (AAV10) afin d’administrer le gène codant la protéine X (AAV10-X) ou sa forme modifiée, la protéine XA4 (AAV10-XA4) chez des souris SOD1G93A. Nous avons évalué les effets de ces traitements sur les capacités motrices, la durée de vie, la dénervation de la jonction neuromusculaire et la préservation des motoneurones lombaires et phréniques (motoneurones innervant le diaphragme). Nos résultats montrent que les protéines X et XA4 ont permis de ralentir la dégénérescence des motoneurones lombaires. Par ailleurs, alors que la protéine X retardait l’apparition des déficits moteurs, la protéine XA4, elle, allongeait l’espérance de vie des animaux. Le maintien des capacités motrices chez les souris traitées avec la protéine X était associé à une meilleure préservation de la jonction neuromusculaire comparativement aux souris SOD1G93A non traitées. De plus, l’administration des protéines X et XA4 chez les souris SOD1G93A bloque la dégénérescence des motoneurones phréniques, permettant de revenir à des valeurs similaires au groupe wild type. Bien que des recherches plus approfondies soient nécessaires pour mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l’effet de ces protéines, nos travaux démontrent leurs effets thérapeutiques certains, à la fois sur l’allongement de l’espérance de vie des animaux, sur la préservation de la jonction neuromusculaire et sur la limitation de la dégénérescence des motoneurones spinaux. Ces études ouvrent une nouvelle piste thérapeutique contre la SLA.

Today, Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) remains an incurable disease for which therapeutic trials have been unsuccessful. It is therefore essential to propose new therapeutic approaches that would slow the progression of the disease and prolong patient survival. Among the pathophysiological characteristics described, mitochondrial dysfunctions are one of the earliest events and could be the origin of the progressive loss of motor neurons. Restoring mitochondrial functions could therefore constitute a therapeutic area of interest to develop new therapies against this disease. With this in mind, we were interested in the X protein of the Bornavirus (BDV for Borna Disease Virus). When it targets mitochondria, the X protein inhibits the apoptosis of neurons and protects them from degeneration in an animal model of Parkinson's disease (Szelechowski et al., 2014). This neuroprotective action of the X protein resides in its last 29 carboxy-terminal amino acids which constitute the PX3 peptide. In addition, a modification to increase the mitochondrial localization of the protein X (XA4 protein) has shown improved neuroprotective effects in vitro. This thesis aimed to propose a new preclinical therapeutic approach, consisting in protecting motor neurons by using the neuroprotective properties of the Bornavirus X protein. First, we tested the neuroprotective effects of the X protein and its derived peptide PX3 in a well-characterized model of ALS, the SOD1G93A mice. Administration of the PX3 intranasally and the X intramuscularly via a viral vector (CAV2-X) slowed the progression of the disease and increased the survival of lumbar motor neurons. However, this treatment did not increase the life expectancy of the mice. Then, we used adeno-associated viruses (AAV) as gene transfer tools. More specifically, we used AAV serotype 10 (AAV10) to administer the gene encoding the X protein (AAV10-X) or its modified form, the XA4 protein (AAV10-XA4) to SOD1G93A mice. We evaluated the effects of these treatments on motor performances, life span, denervation of the neuromuscular junction, and preservation of lumbar and phrenic motor neurons (motor neurons innervating the diaphragm). Our results show that the X and XA4 proteins slowed the degeneration of lumbar motor neurons. Furthermore, while the X protein delayed the onset of motor deficits, the XA4 protein extended the life expectancy of the animals. The maintenance of motor performances in mice treated with X protein was associated with better preservation of the neuromuscular junction compared to untreated SOD1G93A mice. In addition, the administration of X or XA4 proteins to SOD1G93A mice blocks the degeneration of phrenic motor neurons, allowing them to return to values similar to the wild-type group. Although further investigations are needed to better understand the mechanisms involved in the effects of these proteins, our work demonstrates their certain therapeutic effects, on the extension of the life span, on the preservation of the neuromuscular junction, and the limitation of the degeneration of the spinal motor neurons. These studies open a new therapeutic avenue against ALS.