Nouvelle cible thérapeutique potentielle dans la maladie de Huntington
Une mutation de l'huntingtine
La maladie de Huntington se caractérise notamment par une dégénérescence d'une région cérébrale spécifique, le striatum. À ce jour, aucune thérapie efficace ne parvient à ralentir la progression de cette pathologie. La maladie de Huntington est causée par une expansion de triplet CAG dans la partie codante du gène de la protéine « huntingtine ». La mutation se traduit par un nombre anormal d'acides aminés glutamine qui confèrerait à la protéine huntingtine mutée une nouvelle fonction, toxique pour les cellules du striatum.
Comment l'huntingtine mutée produit-elle la mort des neurones du striatum ? La compréhension de ces mécanismes est essentielle afin de pouvoir cibler de nouveaux médicaments.
Parmi les mécanismes proposés, des dysfonctionnements de la mitochondrie pourraient intervenir dans cette maladie comme pour de nombreuses maladies neurodégénératives. En effet, la mitochondrie joue un rôle essentiel dans la survie cellulaire, car elle contrôle des voies clef de « mort cellulaire » (apoptose et nécrose) et dans la production d'énergie nécessaire à la cellule, grâce au transfert d'électrons le long de la chaîne respiratoire.
De plus, de précédentes études du laboratoire avaient montré que l'administration chronique d'un inhibiteur irréversible de l'activité du complexe II de la chaîne respiratoire mitochondriale (nitropropionate 3-NP), produisait sur des modèles expérimentaux des symptômes neurologiques et une dégénérescence du striatum similaires à ceux observés chez les patients atteints de la maladie de Huntington.
Le complexe II mitochondrial en cause
L'analyse post-mortem des constituants de la chaîne respiratoire dans des échantillons cérébraux de patients atteints, a révélé une nette diminution de l'expression des sous-unités du complexe II mitochondrial. Plus particulièrement, la sous-unité « Ip » (pour Iron-sulfur protein) semble plus affectée que les autres. La construction d'un modèle in vitro de la maladie de Huntington a permis de confirmer la perte initiale de cette sous unité sous l'effet de l'huntingtine mutée. Ce modèle consiste à infecter des neurones striataux en culture avec des vecteurs lentiviraux codant pour la partie N-terminale de l'huntingtine sauvage (19 glutamine), l'huntingtine mutée (82 glutamines), ou des gènes rapporteurs (par exemple GFP). L'huntingtine mutée produit une dégénérescence très progressive, l'intensité de mort cellulaire culminant entre 6 et 8 semaines in vitro. Dans ce modèle, l'huntingtine mutée provoque une perte d'expression des constituants du complexe II mitochondrial qui débute par la la sous-unité Ip et qui s'accompagne de la perte de l'activité de l'enzyme.
Cette baisse d'expression du complexe II n'est pas simplement une conséquence de la dégénérescence, elle joue un rôle actif dans la mort cellulaire induite par l'huntingtine mutée. En effet, la surexpression des sous-unités du complexe II, réalisée grâce à des vecteurs lentiviraux, inhibe la mort neuronale déclenchée par l'huntingtine mutée. Ainsi, la perte du complexe II joue donc un rôle majeur dans la dégénérescence striatale dans la maladie de Huntington.
Reste aujourd'hui à vérifier que l'atteinte du complexe II est in vivo un événement important dans l'évolution de la maladie de Huntington. Parallèlement, la possibilité d'augmenter/stabiliser l'expression du complexe II dans la maladie de Huntington par l'administration d'agents pharmacologiques est étudiée dans le cadre de projets financés par la « HighQ Foundation » et la « Hereditary Disease Foundation ». Si de tels agents étaient identifiés, leur efficacité thérapeutique pourrait être testée prochainement dans les modèles génétiques de la maladie de Huntington grâce à la plateforme MIRCen prochainement disponible au CEA de Fontenay-aux-Roses.
Mol. Biol. Cell. (2006). EOP
Nouveau modèle cellulaire pour étudier la mort neuronale produite par l'huntingtine mutée, la protéine responsable de la maladie de Huntington. En A, les neurones ont été infectés par un vecteur lentiviral codant la « Green Fluorescent Protein » (GFP). La fluorescence verte observée quelques semaines après l'infection indique que la majorité des neurones sont infectés et que l'expression de la protéine est stable. En B les neurones infectés par le lentivirus codant pour l'huntingtine mutée présentent des agrégats détectés en rouge par un anticorps spécifique (EM48). Notons que l'ensemble de la culture présente cet aspect « pathologique » typique de la maladie. En C et D, les neurones exprimant le marqueur du striatum DARPP32 sont révélés par immunofluorescence. En C, l'infection par l'huntingtine sauvage (non mutée) n'affecte pas la survie des neurones après 1 mois en culture. Au contraire, l'infection par un lentivirus codant l'huntingtine mutée (en D) conduit à une dégénérescence progressive des neurones striataux. Grâce à l'analyse biochimique de ce modèle, il a pu être montré que le complexe II de la chaîne respiratoire mitochondriale intervenait dans la toxicité de l'huntingtine mutée.