Découvrir les mécanismes moléculaires qui modifient l'apparition de la maladie dans la paraplégie spastique héréditaire SPG4

Uncovering the molecular mechanisms that modify onset of disease in hereditary spastic paraplegia SPG4

• Auteur / Autrice : Léa Bernachot
• Direction : Frédéric Darios
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Inscription en doctorat le 15/09/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cerveau, cognition, comportement (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut du cerveau et de la moelle épinière
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BRAIN DEVELOPMENT AND DYSFUNCTION IN NEUROGENETIC DISEASES

Mots clés

Mots clés libres

Paraplégie Spastique Héréditaire

Mitochondrie

Cellules souches

Modificateur génétique

Hereditary Spastic Paraplegia

Mitochondria

IPS cells

Genetic modifier

Résumé

Le projet vise à comprendre les mécanismes moléculaires qui modifient l'âge d'apparition de la paraplégie spastique héréditaire SPG4, un trouble neurologique caractérisé par une dégénérescence des voies corticospinales due à une mutation du gène SPAST. Il se concentre sur la variabilité de l'âge d'apparition et l'impact des mutations pathogènes dans SPAST et l'effet modificateur de SARS2, un gène associé à la fonction mitochondriale. La stratégie de recherche consiste à utiliser des neurones dérivés de cellules souches pluripotentes induites (cellules iPS) comme modèle pour étudier les mécanismes cellulaires sous-jacents à la variabilité observée chez les patients SPG4. Le projet comprend quatre grandes parties : -Génération de lignées iPSC isogéniques et leur différenciation en neurones matures avec des mutations SPG4 et des génotypes SARS2 pour examiner leur impact sur la fonction neuronale. -Enquête sur les mutations SPAST tronquées ou faux-sens et les génotypes de SARS2 sur la différenciation neuronale au fil du temps. Divers paramètres tels que la taille du soma, la longueur des neurites et la ramification seront analysés, et des approches transcriptomiques seront utilisées pour identifier d'autres voies affectées. -Évaluation des mutations SPAST et du génotype SARS2 sur la fonction mitochondriale : Les phénotypes mitochondriaux seront caractérisés à l'aide d'outils fluorescents. Leur morphologie, leur distribution et leur trafic seront évalués, ainsi que la dynamique de fusion et de fission. L'activité mitochondriale et les paramètres fonctionnels tels que le potentiel membranaire, la production d'espèces réactives de l'oxygène et la production d'ATP seront surveillés. -Modulation de la fonction mitochondriale pour modifier la physiopathologie dans SPG4 : Les options thérapeutiques potentielles de modulation des dysfonctionnements mitochondriaux seront explorées. La régulation négative de SARS2 sera testée pour sauver les phénotypes mitochondriaux. La correction des dysfonctionnements identifiés et leur impact neuronal et mitochondrial seront étudiés. En élucidant les mécanismes moléculaires sous-jacents à la variabilité de l'âge du début de la pathologie, le projet vise à fournir des informations sur les stratégies thérapeutiques potentielles pour retarder l'apparition des symptômes dans SPG4.

The project aims to understand the molecular mechanisms that modify hereditary spastic paraplegia SPG4 age at onset, a neurological disorder characterized by corticospinal tract degeneration due to SPAST gene mutation. It focuses on the variability of age at onset and the impact of pathogenic mutations in SPAST and the modifier effect of SARS2, a gene associated with mitochondrial function. The research strategy involves using neurons derived from induced pluripotent stem cells (iPSCs) as a model to investigate the cellular mechanisms underlying the variability observed in SPG4 patients. The project includes four work packages: -Generation of Isogenic iPSC lines and their differentiation into mature neurons with SPG4 mutations and SARS2 genotypes to examine their impact on neuronal function. -Investigation of truncating or missense SPAST mutations and SARS2 genotypes on neuronal differentiation over time. Various parameters such as soma size, neurite length, and branching will be analyzed, and transcriptomic approaches will be used to identify other affected pathways. -Evaluation of SPAST mutations and SARS2 genotype on mitochondrial function: Mitochondrial phenotypes will be characterized using fluorescent tools. Their morphology, distribution, and trafficking will be assessed, along with fusion and fission dynamics. Mitochondrial activity and function parameters such as membrane potential, reactive oxygen species production, and ATP production will be monitored. -Modulation of mitochondrial function to modify physiopathology in SPG4: The potential therapeutic options of modulating mitochondrial dysfunctions will be explored. Downregulation of SARS2 will be tested to rescue mitochondrial phenotypes. Correction of identified dysfunctions and their neuronal and mitochondrial impact will be investigated. By unraveling the molecular mechanisms underlying age at onset variability, the project aims to provide insights into potential therapeutic strategies for delaying the onset of SPG4 symptoms.