Défauts de Traffic Membranaire dans la Maladie de Parkinson – MeTDePaDi

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative progressive qui affecte plusieurs régions majeures du cerveau, en particulier la substance noire (SN). Bien que des traitements symptomatiques soient disponibles, il n'y a pas de traitement de protection ou curatif et le diagnostic n’est établi que lorsque la dégénérescence est avancée. Il existe donc un besoin médical majeur pour développer des traitements et identifier des biomarqueurs de MP à un stade précoce. A cet égard, la génétique a révélé l’a-synucléine, une protéine enrichie dans les corps de Lewy de cerveaux de MP et LRRK2, une protéine de signalisation, comme principaux facteurs pathologiques impliqués dans les MP familiales et sporadiques. Des données récentes suggèrent que l’a-synucléine, localisée dans les terminaisons nerveuses, régule la fonction de SNAREs à la base de la fusion membranaire reponsable de la sécrétion. VAMP7 est un v-SNARE enrichi dans les cellules neuronales en particulier dans 1) le compartiment somato-dendritique des neurones de la SN où se trouvent les neurones dopaminergiques (DA) affectés dans la MP, 2) les terminaisons nerveuses où l'activité neuronale est régulée par la DA et 3) le striatum où les neurones DA se projettent. LRRK2 et son homologue LRRK1 sont impliqués dans l’autophagie. Récemment VAMP7 a été montré pour interagir avec LRRK1 et a-synucléine pour se lier à VAMP2 et bloquer la sécrétion synaptique.
Ces observations nous ont conduits à l'hypothèse de travail que l’exocytose dépendant de VAMP7 pourrait être régulée par LRRK2 et a-synucléine et que ce mécanisme pourrait être défectueux dans la MP. Les symptômes parkinsoniens précoces pourraient résulter de défauts de trafic membranaire impliquant VAMP7. Moduler la sécrétion dépendant de VAMP7 pourrait fournir une nouvelle cible prometteuse pour le traitement de patients parkinsoniens précocement diagnostiqués.
Notre objectif principal est donc de caractériser la structure/fonction des connexions biochimiques entre les gènes LRRK2 et a-synucléine et l’autophagie et la sécrétion dépendantes de VAMP7 dans les neurones DA en culture et in vivo.
Notre stratégie repose sur la forte synergie entre nos équipes combinant la biochimie, la biophysique, la biologie cellulaire, l’électrophysiologie et la génétique de la souris:
WP-1: nous caractériserons l'interaction biochimique et fonctionnelle entre VAMP7 et LRRK1, LRRK2 et a-synucléine in vitro en utilisant des tests de liaison et des membranes artificielles. Nous caractériserons l'activité dépendante de la phosphorylation potentielle des complexes VAMP7:LRRK.
WP-2: nous mettrons en place des modèles cellulaires pour VAMP7, LRRK2, a-synucléine en utilisant CRISPR et des vecteurs viraux. Nous caractériserons la régulation par VAMP7, LRRK2 et a-synucléine de la biogenèse des autophagosomes et granules de neuromélanine, du sécrétome et de l’exocytose. Nous testerons l'effet des inducteurs de l'autophagie et inhibiteurs de LRRK2.
WP-3: nous déterminerons les défauts de sécrétion dans les neurones DA KO pour VAMP7, LRRK2 et alpha-synucléine mutants in vivo. Nous utiliserons des tranches de mésencéphales de souris KO pour VAMP7, LRRK2 et a-synucléine pour caractériser le sécrétome et l'activité des neurones GABA sensibles à la sécrétion de DA dendritique. Nous mesurerons dans ces modèles animaux l'expression de protéines du système endosomal/lysosomal liées à la MP. Enfin, nous évaluerons le potentiel thérapeutique de l'induction pharmacologique de l'autophagie dans le modèle de MP induit par l’AAV-A-syn chez la souris.
Ce projet conduira à une meilleure compréhension du rôle des protéines clés de la MP dans la régulation du trafic vésiculaire. Elle permettra d'identifier des cibles thérapeutiques spécifiques et des biomarqueurs potentiels de MP liés à la physiologie vésiculaire.