Rôle des mécanismes épigénétiques dans la maladie de Huntington – EpiHD

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative progressive, caractérisée par des troubles cognitifs et moteurs provenant de la dégénérescence préférentielle des neurones du striatum. Elle est causée par une expansion de trinucléotides CAG dans le gène Huntingtine (HTT). Les symptômes se mettent en place lors d’un longue période de dysfonctionnement neuronal, précèdant la neurodégénérescence. Cette période, que récapitulent les modèles murins Huntington, représente une fenêtre intéressante d’un point de vue thérapeutique. A ce stade, des altérations transcriptionnelles précises apparaissent dans le striatum, notamment une baisse de l’expression de marqueurs de l’identité striatale. Nos données récentes suggèrent que des mécanismes épigénétiques sont à l’origine des ces dérégulations transcriptionnelles. Elles résulteraient d’une réduction de l’activité des super-enhancers, causée par une diminution sélective de l’acétylation de H3K27 et de la transcription associée à ces enhancers (eRNAs). A partir d’un modèle murin de la maladie, nous avons pour objectif d’étudier ce mécanisme, de déterminer son rôle dans la pathogénèse et d’identifier des voies d’un intérêt thérapeutique.
Nos résultats suggèrent que deux mécanismes non-exclusifs pourraient être à l’origine de l’altération des super-enhancers striataux dans la MH : un défaut d’activité de l’histone acetyltransférase CBP et un défaut d’activité du facteur de transcription SRF. Les voies CBP et SRF seront modulées chez le modèle souris Huntington R6/1, à l’aide d’approches pharmacologique et basée sur l’utilisation de vecteurs viraux. Les effets induits par la manipulation des voies CBP et SRF sur l’épigenome et le transcripitome striatal des souris R6/1 seront ensuite déterminés par des analyses RNAseq et ChIPseq (Tâche1).
Les enhancers régulent l’expression de leurs gènes cibles grâce aux boucles que forme la chromatine et qui favorisent les interactions enhancers/promoteurs. Afin de préciser la relation entre l’altération des super-enhancers et la baisse d’expression de leurs gènes cibles dans le striatum Huntington, nous déterminerons, si l’interaction promoter/super-enhancer est perturbée dans le striatum des souris R6/1 en utilisant la méthode du 4Cseq (Tâche2).
Nous faisons l’hypothèse que l’altération de l’activité des super-enhancers striataux, en conduisant à une diminution de l’expression de gènes essentiels à la fonction striatale, joue un rôle clé dans la pathogénèse Huntington. Aussi, une stratégie thérapeutique visant à globalement augmenter l’expression des gènes sous le contrôle des super-enhancers permettrait de contrer le processus pathogénique. Cette hypothèse sera testée en évaluant les conséquences fonctionnelles issues de la manipulation des voies CBP et SRF. Des analyses électrophysiologiques, d’imagerie du cerveau et comportementales seront effectuées à cette fin. Une alternative à cette approche est de considérer que peu de gènes régulés par un super-enhancer ont un effet majeur sur la pathogénèse Huntington, et qu’il peut être suffisant d’augmenter leur expression pour observer un bénéfice substantiel. Dans ce contexte, les gènes qui régulent la structure de la chromatine sont particulièrement intéressants. Nous avons récemment identifié un tel gène, Dclk3. Nous modulerons son expression dans le striatum de souris R6/1 et contrôles et déterminerons son rôle dans la maladie en combinant analyses moléculaires, fonctionnelles et comportementales (Tâche3).
EpiHD, en réunissant des approches de pointe, complémentaires et hautement résolutives, devrait conduire à des avancées majeures dans le domaine de la maladie de Huntington et de la discipline émergente que constitue la neuroépigénétique. La validation de cibles nouvelles (CBP, SRF, DCLK3) jouera un rôle de pionnier en matière de recherche de thérapies épigénétiques pour la maladie de Huntington et d’autres maladies neurodégénératives.