Modélisations de maladies des motoneurones en utilisant le poisson zébré
Thèse ou mémoire
2018-08 (octroi du grade: 2019-03-07)
Auteur·e·s
Directeur·trice·s de recherche
Cycle d'études
DoctoratProgramme
Pathologie et biologie cellulairesRésumé·s
Les paraplégies spastiques familiales (PSF) sont un groupe de maladie
neurodégénératives hétérogènes affectant les neurones moteurs supérieurs et causant une
faiblesse musculaire progressive des membres inférieurs entrainant des problèmes de marche.
Plus de 60 gènes ont été lies à cette maladie, leur nombre augmentant régulièrement. La
sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative à déclenchement
tardif qui affecte les neurones moteurs supérieurs et inférieurs, entrainant une atrophie
musculaire accompagnée de spasticité. La mort, causée par une insuffisance respiratoire
survient dans les 2 à 5 ans après le début de la maladie. Ces deux maladies de neurones
moteurs, bien que différentes, ont des gènes et des mécanismes pathologiques en commun.
Ainsi, accroitre notre connaissance de leurs similarités et de leurs différences pourra nous
aider à mieux comprendre chacune individuellement.
Pour étudier ces deux maladies, nous avons utilisé des modèles de poisson zébré
précédemment caractérisés et en avons développé de nouveaux pour approfondir nos
connaissances sur les mécanismes physiopathologiques.
Dans la première partie de cette thèse, nous avons identifié le stress du réticulum
endoplasmique (RE) comme un nouveau mécanisme pathologique induit par la perte de
fonction de spastin, un gène impliqué dans la PSF, et avons montré que des modulateurs du
stress du RE sont capables de renverser le phénotype locomoteur. Nous avons aussi identifié
un nouveau gène causatif de la PSF, CAPN1 (SPG76), et avons validé in vivo la pathogénicité
de sa perte de fonction en identifiant une désorganisation des réseaux de microtubules comme
phénotype principal.
Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons généré plusieurs nouveaux modèles de
poisson zébré de la SLA. Deux lignées transgéniques exprimant la protéine humaine de type
sauvage ou mutante sous le contrôle d’un promoteur inductible nous ont permis de reproduire
des résultats obtenus précédemment par l’injection d’ARNm et d’identifier des changements
transcriptomiques similaires à ceux obtenus récemment avec des modèles de souris. Nous
ii
avons aussi généré deux nouvelles lignées en introduisant des mutations ponctuelles liées à la
SLA dans les gènes tardbp et fus du poisson zébré en utilisant la technologie CRISPR/Cas9.
Ces résultats soulignent la valeur du poisson zébré comme modèle pour étudier les maladies
des neurones moteurs et leurs mécanismes physiopathologiques, et suggèrent de nouvelles
approches thérapeutiques. Hereditary spastic paraplegias (HSP) are a group of heterogeneous neurodegenerative
diseases affecting upper motor neurons, causing progressive gait dysfunction and more than
60 genes have been linked to this disease. On the other hand, amyotrophic lateral sclerosis
(ALS) is a late-onset progressive neurodegenerative disorder that affects both upper and lower
motor neurons, leading to muscle atrophy with spasticity and death in two to five years due to
respiratory failure. These two motor neuron disorders, while separate, share common genes
and pathological mechanisms and as such, increasing our knowledge about their similarities
and differences can help us have a better understanding of each of them individually.
In order to study these two diseases, we used previously characterized zebrafish models and
developed new ones to deepen our understanding of the pathophysiological mechanisms of
HSP and ALS.
In the first part of this thesis, we identified ER stress as a new pathological mechanism at play
in HSP due to spastin loss-of-function and showed that ER stress modulators are able to rescue
the locomotor phenotype. We also identified a new gene causative of HSP, CAPN1 (SPG76),
provided in vivo validation of its loss-of-function pathogenicity and identified microtubule
networks disorganization as one of the main defects.
In the second part of this thesis, we generated several new zebrafish models to study ALS.
Two transgenic lines expressing either a wild-type or a mutant TDP-43 protein under the
control of an inducible promoter allowed us to recapitulate previous findings obtained with
mRNA injections and identify transcriptomic changes due to the mutant protein that are in line
with recent transcriptomic data obtained in mouse models. We also generated two new lines
with knock-in of ALS-causative point mutations in the tardbp and fus zebrafish endogenous
genes using the CRISPR/Cas9 technology.
These results underscore the value of the zebrafish model to study motor neuron disorders and
their pathophysiological mechanisms as well as open new therapeutic avenues.
Collections
Ce document diffusé sur Papyrus est la propriété exclusive des titulaires des droits d'auteur et est protégé par la Loi sur le droit d'auteur (L.R.C. (1985), ch. C-42). Il peut être utilisé dans le cadre d'une utilisation équitable et non commerciale, à des fins d'étude privée ou de recherche, de critique ou de compte-rendu comme le prévoit la Loi. Pour toute autre utilisation, une autorisation écrite des titulaires des droits d'auteur sera nécessaire.