Academic literature on the topic 'Gène C9ORF72'

Une expansion de répétitions G4C2 dans le gène C9ORF72 est la cause génétique la plus commune de la sclérose latérale amyotrophique (SLA). Afin d’étudier les conséquences de la perte d’expression de C9ORF72, nous avons généré un modèle murin knockout pour ce gène. Ces souris ne développent pas d’altérations locomotrices, mais présentent des dysfonctions immunitaires (splénomégalie et lymphadénopathie). Nos analyses révèlent un niveau élevé d’autoanticorps et une glomérulonéphropathie conduisant à la mort des animaux. Nous avons alors généré des modèles murins avec un knockout tissu spécifique de C9orf72 dans les principales populations cellulaires immunitaires. De façon intéressante, la perte de C9orf72 dans les cellules dendritiques reproduit les altérations immunitaires. Des études d’immunophénotypage révèlent une fonction importante de C9orf72 dans les cellules dendritiques plasmacytoïdes. En conclusion, mes données suggèrent qu’une activation de ces cellules pourrait être le point de départ des dysfonctions immunitaires observées dans les souris C9orf72 KO
An expansion of G4C2 repeats in C9ORF72 gene is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS). These repeats lead to DNA epigenetic changes resulting in a decrease expression of C9ORF72. To better understand the functions of this protein, we generated a C9orf72 KO mouse model. These mice do not develop an ALSphenotype, but present immune dysfunctions characterized by a splenomegaly and a lymphadenopathy. Sera and immunohistochemistry analysis also revealed elevated autoantibodies and a glomerulonephropathy, leading to mice death. To further investigate this phenotype, we generated different mice models with a tissue specific KO of C9orf72 in the main immune cell populations. Interestingly, the loss of C9orf72 in dendritic cells reproduce the splenomegaly and lymphadenopathy. Immunophenotyping of the dendritic cell lineage of KO mice revealed specific alteration of the plasmacytoid dendritic cells(pDCs). Overall, these results suggest that pDC could be the starting point of the inflammatory dysfunctions observed in C9orf72 KO mice

La sclérose latérale amyotrophique (SLA ou maladie de Charcot) est la troisième maladie neurodégénérative la plus répandue. La principale cause génétique de la SLA est une expansion de répétitions GGGGCC dans le gène C9ORF72, dont la protéine forme un complexe avec les protéines SMCR8 et WDR41. Afin de mieux comprendre ses fonctions moléculaires, résoudre sa structure était un objectif principal de ma thèse. En parallèle, nous avons découvert que C9ORF72 régule un mécanisme nouvellement décrit de biogenèse de nouveaux lysosomes nommé reformation autophagique des lysosomes (ALR). Ce processus a largement été investigué dans cette thèse afin de mieux comprendre sa régulation, notamment pour la régénération des lysosomes en conditions basales et de privation d’acides aminés. Mon travail révèle un nouveau partenaire du complexe C9ORF72 et une nouvelle fonction de ce complexe dans la biogenèse des lysosomes. Ces résultats pourraient ainsi expliquer le dysfonctionnement des lysosomes et la neurodégénérescence observés dans la SLA, ce qui pourrait ainsi ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques pour cette maladie dévastatrice
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS or Charcot disease) is the third most common neurodegenerative disease. The main genetic cause of ALS is an expansion of GGGGCC repeats in the C9ORF72 gene which protein forms a complex with the SMCR8 and WDR41 proteins. To better understand its molecular functions, solving its structure was a main goal of my thesis. In parallel, we discovered that C9ORF72 regulates a newly described mechanism of biogenesis of newly-formed lysosomes, called autophagic lysosome reformation (ALR). This process has been extensively investigated during my thesis, in order to better understand its regulation, particularly for the regeneration of lysosomes in basal conditions and amino acid deprivation. My work reveals a new partner of the C9ORF72 complex as a novel function in lysosome biogenesis. These results could thus explain the dysfunction of lysosomes and neurodegeneration observed in ALS, which open new therapeutic ways for this devastating disease

Pour analyser les mécanismes pathogéniques de la mutation de SQSTM1 dans la SLA, nous avons développé un modèle d’haploinsuffisance de sqstm1 chez le poisson zèbre. La perte de fonction de ce gène induit un phénotype moteur caractéristique de la SLA. Pour élucider les mécanismes entraînant la dégénérescence des motoneurones dans cette maladie, nous avons étudié les interactions épistatiques de c9orf72 et de sqstm1 chez le poisson zèbre et nous avons observé que les deux protéines appartiennent à une voie cellulaire commune, avec c9orf72 agissant en aval de sqstm1. Dans des cultures primaires de motoneurones de souris, nous avons démontré que la perte de ces gènes entraîne la mort des motoneurones associée à des défauts de l’autophagie. Afin de développer un modèle qui récapitulerait les différents mécanismes de la mutation de C9ORF72 dans la SLA, nous avons combiné l’inhibition partielle de ce gène avec l’expression des DPRs chez le poisson zèbre. Cela induit un phénotype moteur caractérisé par des défauts locomoteurs et une paralysie. En particulier, nous avons observé que les répétitions de GP s’accumulent lorsque c9orf72 est inhibé. Ceci est associé à une accumulation de SQSTM1/p62 ainsi qu’à la perte des motoneurones. Ces phénotypes sont limités lors de l’inhibition de la caspase 9, un régulateur essentiel de l’apoptose. De plus, en activant l’autophagie avec la rapamycine, nous avons amélioré la clairance des GP et de p62, restaurant ainsi les paramètres moteurs. Ces résultats montrent que la toxicité des DPRs est relative au niveau de de l’expression de C9ORF72, suggérant que le gain et la perte de fonction synergisent dans la pathogénicité de C9ORF72
To investigate the pathogenic mechanisms induced by SQSTM1 mutations in ALS, we developed a zebrafish model of sqstm1 haploinsufficiency. We observed that loss of function of sqstm1 leads to a specific motor phenotype. To elucidate the common cellular mechanisms underlying motor neuron degeneration in ALS, we analyzedc9orf72 and sqstm1 epistatic interactions inzebrafish. C9orf72 and sqstm1 partial inhibitions have an additive effect and C9ORF72 rescues the phenotype induced by sqstm1 knockdown. Thus, both proteins belong to the same pathway and c9orf72 acts downstream of sqstm1. Also, we observed that depletion of these genes in mouse motor neurons primary cultures leads to the early death of motor neurons associated with autophagy impairment. To develop a vertebrate model that recapitulates the different mechanisms associated withthe C9ORF72 HRE pathogenicity in ALS, we combined the partial inhibition of c9orf72 with the expression of the DPRs in zebrafish. This induces a robust motor phenotype characterized by locomotor defects and paralysis. Focusing on GP repeats, we observed that the loss of function of c9orf72 is essential to inhibitpoly(GP) clearance.This is associated with SQSTM1/p62 accumulation, severe motor neurons abnormalities and loss. These phenotypes are rescued by the inhibition of caspase 9, a regulator of apoptosis. Also, rapamycinis able to improve the clearance of poly(GP) and p62, with restored swim and motor neurons features, thus confirming the role of C9ORF72 in autophagy.These results show that DPR toxicity is related to lowered expression of C9ORF72, suggesting that both gain and loss of function synergize in the C9ORF72 HRE pathogenicity

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative qui affecte les neurones moteurs. 10% des cas sont des cas familiaux et l’étude de ces familles a mené à la découverte de plusieurs gènes pouvant causer la SLA, incluant SOD1, TARDBP et FUS. L’expansion de la répétition GGGGCC dans le gène C9orf72 est, à ce jour, la cause la plus connue de SLA. L’impact de cette expansion est encore méconnu et il reste à déterminer si la toxicité est causée par un gain de fonction, une perte de fonction ou les deux. Plusieurs gènes impliqués dans la SLA sont conservés entre le nématode Caenorhabditis elegans et l’humain. C. elegans est un vers transparent fréquemment utilisé pour des études anatomiques, comportementales et génétiques. Il possède une lignée cellulaire invariable qui inclue 302 neurones. Aussi, les mécanismes de réponse au stress ainsi que les mécanismes de vieillissement sont très bien conservés entre ce nématode et l’humain. Donc, notre groupe, et plusieurs autres, ont utilisé C. elegans pour étudier plusieurs aspects de la SLA. Pour mieux comprendre la toxicité causée par l’expansion GGGGCC de C9orf72, nous avons développé deux modèles de vers pour étudier l’impact d’une perte de fonction ainsi que d’un gain de toxicité de l’ARN. Pour voir les conséquences d’une perte de fonction, nous avons étudié l’orthologue de C9orf72 dans C. elegans, alfa-1 (ALS/FTD associated gene homolog). Les vers mutants alfa-1(ok3062) développent des problèmes moteurs causant une paralysie et une dégénérescence spécifique des neurones moteurs GABAergiques. De plus, les mutants sont sensibles au stress osmotique qui provoque une dégénérescence. D’autre part, l’expression de la séquence d’ARN contenant une répétition pathogénique GGGGCC cause aussi des problèmes moteurs et de la dégénérescence affectant les neurones moteurs. Nos résultats suggèrent donc qu’un gain de toxicité de l’ARN ainsi qu’une perte de fonction de C9orf72 sont donc toxiques pour les neurones. Puisque le mouvement du vers peut être rapidement évalué en cultivant les vers dans un milieu liquide, nous avons développé un criblage de molécules pouvant affecter le mouvement des vers mutants alfa-1 en culture liquide. Plus de 4 000 composés ont été évalués et 80 ameliore la mobilité des vers alfa-1. Onze molécules ont aussi été testées dans les vers exprimant l’expansion GGGGCC et huit diminuent aussi le phénotype moteur de ces vers. Finalement, des huit molécules qui diminent la toxicité causée par la perte de fonction de C9orf72 et la toxicité de l’ARN, deux restaurent aussi l’expression anormale de plusieurs transcrits d’ARN observée dans des cellules dérivées de patient C9orf72. Avec ce projet, nous voulons identifier des molécules pouvant affecter tous les modes de toxicité de C9orf72 et possiblement ouvrir de nouvelles avenues thérapeutiques
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disorder affecting the motor neurons. 10% of the cases are familial and using those families, many genes were shown to be involved in ALS pathogenesis, including SOD1, TARDBP and FUS. The GGGGCC repeat found in the first intron of C9orf72 is, to this day, the most common genetic cause of ALS. Many hypotheses have been speculated to explain the toxicity of the pathogenic GGGGCC repeat, including loss and gain of function mechanisms. Many proteins involved in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are evolutionarily conserved in the worm Caenorhabditis elegans. C. elegans is a transparent nematode widely used for anatomical, behavioural and genetic studies. It possesses an invariant cell lineage that includes 302 neurons in the adult nematode. Also, cellular stress responses and survival mechanisms are genetically regulated and conserved from the nematode and human. Therefore, our group, and others, have used C. elegans to model different aspects of neurodegenerative diseases including ALS. To better understand the toxicity caused by the GGGGCC repeat expansion in C9orf72, we have developed two C. elegans models to understand either the impact of the loss of function of C9orf72 or the gain of toxicity of the RNA containing the GGGGCC repeat. To understand the loss of function, we have characterized the orthologue of C9orf72 in C. elegans, alfa-1 (ALS/FTD associated gene homolog). Mutant alfa-1 worms exhibit motor impairments leading to paralysis and neurodegenereation of the GABAergic neurons. Mutant worms are also sensitive to osmotic stress which can lead to increased neurodegeneration. On the other part, exposure of C. elegans neurons to the RNA containing the GGGGCC repeat causes also motor problem and degeneration affecting the motor neurons. Therefore, our data suggest that both loss of function of C9orf72 and toxic gain of function are detrimental to neurons. Since motor dysfunctions in worms can be easily accessed in liquid culture, we have screened more than 4,000 FDA approved compounds in the alfa-1(ok3062) worms. 80 molecules were shown to improve alfa-1 impaired function and eleven of those were also tested for their effect to reduce the neurotoxicity caused by the GGGGCC repeat RNA. Eight molecules were shown to affect both types of neurotoxicity. Finally, from these eight molecules that can improveboth types of toxicity, two were shown to restore the abnormal RNA expression observed in C9orf72 patient-derive cells. With this project, we aimed to identify molecules that can affect the loss of C9orf72 toxicity and the toxic gain of RNA function containing the GGGGCC repeat to hopefully open new therapeutic avenues for ALS patients.