Transport Axonal dans les SMALED, une maladie du motoneurone – ATOMy

Le développement et le maintien des circuits moteurs dépendent du transport, le long des axones des neurones moteurs (MN), de cargos qui contrôlent la croissance axonale, l'innervation musculaire ou la survie des MN. Les travaux menés sur des modèles animaux ont montré qu'une altération du transport axonal peut provoquer une dégénérescence ou affecter le développement des circuits neuronaux et participent à l'étiologie de maladies des MN. Chez l'homme, des mutations dans DYNC1H1 et son partenaire BICD2, deux composants de la machinerie de transport intracellulaire, ont été identifiées dans une maladie développementale qui affecte principalement les MN innervant les jambes, appelée amyotrophie spinale prédominant aux membres inférieurs (SMALED). Les observations cliniques suggèrent donc une dépendance graduelle au transport axonal parmi les sous-types neuronaux et que les MN et même certains sous-types de MN pourraient être les cellules les plus vulnérables aux défauts dans cette voie. Cependant, le spectre clinique des SMALED reste mal connu. Ceci entraîne des limitations pour le conseil génétique et les futures stratégies thérapeutiques. De plus, on ne sait pas i) si ces mutations affectent le transport axonal des cargos comme les facteurs neurotrophiques qui sont normalement requis pour la croissance axonale et la survie des MN et ii) comment ces défauts de transport affectent sélectivement le développement des MN innervant la jambe. Ces lacunes s’expliquent en partie par la difficulté d’accéder aux sous-types de MN humains différentiellement touchés pour effectuer des études systématiques, comparatives, de biologie cellulaire et de transcriptomique pour aborder les bases des maladies des MN. Nous avons développé un projet collaboratif réunissant cliniciens, biologistes cellulaires et des cellules souches pour étudier les bases cellulaires et moléculaires des SMALED. Nous avons identifié la plus grande cohorte européenne de patients SMALED. Nous déterminerons l'histoire naturelle de SMALED et clarifierons l'hétérogénéité phénotypique des patients (but 1). Nous avons dérivé des cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) à partir de cellules de patients SMALED (BICD2 et DYNC1H1) et développé de nouvelles méthodes pour les différencier en MNs les plus affectés par la maladie. Par imagerie du trafic intracellulaire sur neurones vivants, nous déterminerons si les mutations SMALED induisent des défauts dans le trafic vésiculaire post-Golgi, y compris le transport rétrograde de facteurs neurotrophiques qui est nécessaire au développement des MN. Nous testerons si ces défauts peuvent être compensés par des drogues modulant l'activité de la dynéine (but 2). En utilisant des MN dérivés d’iPS et un nouveau modèle de souris SMALED, nous testerons si les mutations ont un impact sur la spécification, la croissance et/ou la survie des différents MN. Nous définirons les voies dérégulées dans les sous-types de MN par analyse transcriptomique en cellule unique et testerons si la modulation des gènes dérégulés peut atténuer les phénotypes cellulaires. Enfin, nous déterminerons si l'inhibition de la dynéine peut améliorer les symptômes du modèle murin. L'objectif général de ce projet est donc de déterminer comment des mutations dans des composants centraux de la machinerie de transport ont un impact sur le transport axonal et conduisent à la vulnérabilité sélective des MNs innervant les jambes pour conduire aux SMALED. Notre étude apportera des informations de base sur la diversité des MN humains ainsi qu'un cadre conceptuel et des méthodes pour étudier cette diversité en pathologie. La sensibilité différentielle des sous-types de MN est une caractéristique générale des maladies des MN et des défauts de transport axonal sont très fréquemment observés dans les maladies neurologiques. Les réponses cliniques, techniques et biologiques que nous apporterons seront donc applicables au-delà des SMALED.