Fonctions embryonnaires-tardives, post-natales et adultes des homéoprotéines : le cas Engrailed – Engrailed for life

RESUME PROJET – Contexte scientifique et objectifs
Les homéoprotéines, au-delà de leur rôle précoce, sont souvent exprimées aux stades tardifs et adultes. Nous étudions les fonctions tardives d'Engrailed (Engrailed 1 et 2, ou En1/2). Engrailed, exprimé en gradient dans le tectum, agit comme facteur de guidage, attirant les axones issus de la rétine nasale et repoussant les axones temporaux. Cette activité requiert le transfert d'Engrailed vers les cônes de croissance et la traduction d'ARN messagers locaux (Brunet et al. Nature, 438, 94-98, 2005). Nous étudierons la réaction opposée des cônes nasaux et temporaux en identifiant les co-facteurs d'En1/2 ainsi que la nature et la fonction des protéines traduites sous son contrôle. Une autre partie repose sur l'expression d'En1/2 dans les neurones à dopamine adulte et la mort progressive des neurones de la substance noire après délétion d'un allèle En1. Cette approche de la physiologie de ces systèmes sera poursuivie par l'identification des cibles d'En1/2 et de leurs fonctions.RESUME PROJET – Description
Ce projet repose sur trois propriétés inattendues de plusieurs homéoprotéines : expression adulte, transfert intercellulaire, régulation de la traduction. La réponse opposée des axones nasaux et temporaux à l'internalisation de En1/2 pose la question de l'origine de cette spécificité. Il se peut qu'En1/2 s'associe à des co-facteurs distincts qualitativement ou quantitativement. En1/2 biotinylé sera internalisé dans les cônes de croissance rétiniens, réextrait et purifié sur avidine. Les protéines associées seront identifiées par spectroscopie de masse et leur rôle étudié par gain et perte de fonction, in vitro et in vivo. Il se peut aussi que les messagers traduits diffèrent selon l'origine (nasale/temporale) des cônes. Après internalisation d'En1/2, les ARN messagers entrant ou quittant la traduction (association aux polysomes) seront testés fonctionnellement par gain et perte de fonction, in vitro et in vivo. Dans le cas de la substance noire (SN), la perte d'un allèle En1 mène à la mort progressive des neurones à dopamine (DA), mort prévenue par l'infusion et l'internalisation in vivo de En1/2. Afin d'identifier les cibles transcriptionnelles d'En1/2 dans les neurones DA, la SN sera infusée soit avec En1/2, soit avec des siRNA dirigés contre En1 (couplés à un vecteur peptidique), et les ARNs seront extraits pour analyse (µ-array, gènes candidats). Pour les régulations traductionnelles, un crible sera conduit sur des neurones mésencéphaliques embryonnaires en culture. Après une brève incubation avec la protéine En1/2, en présence d'un antagoniste de la transcription, les messagers libres ou en traduction seront identifiés. Enfin, les terminaisons dendritiques DA seront purifiées chez l'adulte, incubées avec En1/2 et les cibles traductionnelles identifiées sur la base du répertoire de gènes candidats constitué par les expériences précédentes. Les cibles transcriptionnelles et traductionnelles les plus pertinentes seront analysées par gain et perte de fonction.RESUME PROJET – Resultats attendus
Il existe, chez les métazoaires, près de 800 homéoprotéines dont une grande partie possèdent les séquences de sécrétion, d'internalisation et d'interaction avec le facteur d'initiation de la traduction eIF4E. Engrailed est donc ici un cas d'école grâce auquel nous espérons comprendre, pour le système nerveux, certaines fonctions de ce nouveau mode de signalisation. La nature des cibles transcriptionnelles et traductionnelles de la protéine internalisée nous orientera vers des fonctions possibles qu'il faudra vérifier par perte et gain de fonction. Ce premier objectif est très fondamental, mais, au-delà, le rôle d'Engrailed comme facteur de survie des neurones DA adultes trace un lien avec les pathologies, neurologiques et psychiatriques, associées aux perturbations de ce système. C'est donc un deuxième objectif que d'évaluer la possibilité d'utiliser ces protéines comme agents thérapeuti