Optimisation de l'expression allotopique de gènes codés par le génome mitochondrial à des fins thérapeutiques pour les pathologies causées par des mutations dans l'ADN mitochondrial – MITO-RET

Les pathologies mitochondriales représentent une naissance sur 5000. A ce jour, aucun traitement efficace n'existe pour ces troubles métaboliques. Plus de 150 mutations de l'ADN mitochondrial ont été identifiées comme responsables de ces pathologies. L'expression allotopique de ces gènes dans le noyau pourrait devenir un outil pour développer des thérapies innovantes. Des affections rétiniennes sont également associées à des mutations dans l'ADN mitochondrial, la rétine représente donc un modèle de choix pour la mise au point de ces stratégies. Nous avons optimisé l'expression allotopique en forçant un ARNm à se localiser à la surface mitochondriale pour y être traduit. Nos objectifs sont : 1. Confirmer la validité de cette approche par des essais de restauration de la fonction respiratoire dans les cellules portant des mutations dans l'ADN mitochondrial.
2. Développer un modèle de souris mimant des pathologies dues à des mutations dans l'ADN mitochondrial.

*******************Objectif 1: Confirmation de la restauration définitive de la fonction mitochondriale ex vivo
Nous disposons des versions nucléaires des gènes mitochondriaux ATP6, ND1, ND4 et ND6 combinés aux deux signaux d'adressage de l'ARNm COX10. Afin de déterminer la capacité de celles-ci à restaurer d'une manière définitive la fonction des complexes I ou V de la chaîne respiratoire, nous allons examiner la fonction mitochondriale des fibroblastes portant ces gènes mutés et exprimant les transgènes chimériques. Cet examen comporte la mesure d'ATP, de l'activité des complexes de la chaîne respiratoire, de la consommation d'oxygène et par le BN-PAGE gels.
Objectif 2 : Création d'un modèle murin mimant des pathologies dues à des mutations dans l'ADN mitochondrial
A ce jour, seul un modèle animal existe pour des mutations ponctuelles dans les gènes codant des protéines de la chaîne respiratoire et localisés dans l'organite. Par ailleurs, aucun transfert de gènes n'a pu être effectué directement à l'intérieur de l'organite dans les cellules humaines. Deux stratégies sont donc envisagées pour la génération de modèles animaux. La première consiste à créer un modèle de souris présentant une neuropathie optique par l'injection dans l'oeil de souris ou de rats des versions mutées des gènes mitochondriaux humains ND1 ou ND4 clonés dans l'AAV2 ou le lentivirus HIV-1. Si une dégénérescence rétinienne est observée chez ces animaux, un essai de correction sera réalisé. La deuxième stratégie consiste à obtenir des souris possédant de manière définitive et stable les gènes ND1 ou ND4 inactivés. Enfin, nous disposons de souris Harlequin, modèle murin de maladie mitochondriale lié à un déficit du complexe I de la chaîne respiratoire et dûe à l'inactivation du gène AIF (Apoptosis Inducing Factor). La réexpression d'une version sauvage de ce gène permettra a) de tester une partie de la stratégie proposée ci-dessus et b) d'investiguer le caractère réversible ou non des atteintes observées.
*******************Objectif 1: Confirmation de la restauration définitive de la fonction mitochondriale ex vivo
L'expression allotopique de vecteurs optimisés des gènes ND1, ND4, ND6 ou ATP6 devrait permettre la restitution de l'activité des complexes I ou V de la chaîne respiratoire dans des fibroblastes possèdant ces gènes mutés.
Objectif 2 : Création d'un modèle murin mimant des pathologies dues à des mutations dans l'ADN mitochondrial
L'injection dans l'oeil de souris ou de rats des vecteurs optimisés des gènes humains ND1 ou ND4 mutés devrait conduire à la dégénérescence des cellules ganglionnaires de la rétine. Celle-ci pourrait être réversée par une nouvelle injection des transgènes sauvages. Si ce modèle ne conduit pas à une dégénérescence rétinienne l'obtention de souris portant réellement les gènes ND1 ou ND4 inactivés permettra de tester l'innocuité et l'efficacité thérapeutique de nos constructions. Les souris Harlequin seront exploitées comme modèle de dégénérescen rétinienne.