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Rôle de la protéine CYFIP1 dans la physiopathologie de l'autisme et du retard mental – AUT-CYF

Rôle de la protéine CYFIP1 dans la physiopathologie de l’autisme et du retard mental

L ‘absence de FMRP cause le syndrome de l'X fragile, la forme la plus diffuse d’ autisme et de retard mental héréditaire. Parmi les interacteurs de FMRP, la protéine CYFIP1 est un bon candidat pour le retard mental et l'autisme. En effet, il représente un lien entre Rac1, le complexe Wave et FMRP, favorisant le cross-talk entre polymérisation de l'actine et de contrôle de la traduction. À ce jour nous le rôle de CYFIP1 dans les neurones chez les mammifères reste inconnu

Définition du rôle de CYFIP1 dans les neurones

Plus précisément, dans notre projet, nous prévoyons: <br />- De comprendre le rôle de CYFIP1 dans la morphologie des neurones (arborisation dendritique, la morphologie synaptique et densité) et dans la transmission / plasticité synaptique; <br />- De disséquer le rôle de CYFIP1 dans l'apprentissage et la mémoire et du comportement autiste; <br />- D’ étudier le rôle de CYFIP1 dans la modulation de la fonction FMRP et d'une manière plus générale, l'impact de CYFIP1 dans des aspects importants du métabolisme de l'ARN (contrôle de la traduction et le transport ARN). <br />- De disséquer le cross-talk entre Rho-GTPases et FMRP/traduction qui serait medié par CYFIP1 au niveau moléculaire, cellulaire, neuro-physiologique et comportementale. <br />

Plusieurs aspects novateurs sont associés à notre approche:
1) Création d'un modèle de souris qui présente l’inactivation cerveau-spécifique de Cyfip1
2) La seconde innovation importante de notre proposition est la combinaison de méthodes moléculaires/génétiques avec des outils de électrophysiologiques et optique pour enquêter sur l'organisation synaptique et la plasticité des réseaux corticaux dans des tranches de cerveau.
3) Un autre aspect important de notre set de techniques est l'utilisation de modèles de souris optogénétiques, exprimant des canaux lumière-dépendants comme des outils génétique pour la spécificité de stimulation au niveau d’un unique neurone pendant les enregistrements électrophysiologiques ex vivo.
4) Une question importante en biologie cellulaire est de comprendre comment les réseaux de signalisation complexes dans la cellule sont coordonnés pour permettre à la cellule de répondre efficacement à son environnement. Nous avons mis en place une stratégie pour mieux disséquer la voie Rac-CYFIP1-FMRP et mettre en évidence le cross-talk entre polymérisation de l'actine et de contrôle de la traduction FMRP-dépendante. Une étude récente a révélé que l'abondance cellulaire des protéines est principalement régulée au niveau de la traduction, montrant ainsi l'importance du rôle des mRNP dans l'expression des gènes. Régulation du métabolisme des ARNm est particulièrement important pour les cellules hautement spécialisées comme les neurones. Par notre approche, nous allons également disséquer l'impact de CYFIP1 dans différents aspects du métabolisme de l'ARN en définissant la signification fonctionnelle de son interaction avec la protéine FMRP.

À présent nous avons mis en place les outils dont nous aurons besoin pour développer notre projet.

Le premier résultat important de notre projet sera de comprendre le rôle physiopathologique de CYFIP1 dans le retard mental et l'autisme (comme suggéré par le phénotype des patients porteurs d'anomalies chromosomiques qui impliquent le locus de ce gène) et de définir le comportement chez les souris dépourvues de Cyfip1 et l’impact au niveau neuronale (anomalies morphologiques et physiologiques) déterminées par l'absence de CYFIP1. Recherche de mutations chez les patients présentant une déficience intellectuelle et / ou de l'autisme est aujourd'hui essentiellement réalisée par séquençage à haut débit, mais dans de nombreux cas, la présence de mutations ponctuelles dans deux (ou plusieurs) gènes impliqués dans un phénotype similaire complique le diagnostic moléculaire. Ainsi, l'analyse génétique doit être associée à une analyse fonctionnelle pour étudier les propriétés fonctionnelles des protéines candidates dans des conditions normales et mutées. Pour toutes ces raisons, nos études et les outils que nous avons et que nous allons développer pour étudier CYFIP1 sera utile de disséquer son rôle chez les patients.

Sur ce sujet:
-Schenck A, Bardoni B, Moro A, Bagni C, Mandel JL. (2001) - A highly conserved protein family interacting with the fragile X mental retardation protein (FMRP) and displaying selective interactions with FMRP-related proteins FXR1P and FXR2P. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A., 98, 8844-8849.
-Schenck A, Bardoni B,* Langmann C, Harden N, Mandel J-L, Giangrande A. (2003) - CYFIP/Sra-1 controls neuronal connectivity in Drosophila and links the Rac1 GTPase pathway to the Fragile X protein. Neuron, 38, 887-898. * Corresponding author

Le retard mental et l’autisme représentent des problèmes majeurs de santé publique. Les deux formes de maladies ont en commun des altérations de circuits neuronales et des anomalies cérébrales, comme la transmission synaptique et la morphologie des épines dendritiques. Les causes génétiques et moléculaires du retard mental et de l’autisme sont très hétérogènes, toutefois des études récentes ont montré qu'un nombre croissant de gènes peut causer les deux maladies. Par exemple, le syndrome de l’X fragile, due à l’absence du gène FMR1, est la cause la plus fréquente de retard mental et autisme et est aussi caractérisé par d’autres anomalies physiques. Parmi les interacteurs de la protéine FMRP, codée par le gène FMR1, la protéine CYFIP1 (qui avec son paralogue CYFIP2 est un membre de la famille CYFIP) est un excellent candidat pour le retard mental et l’autisme sur la base de ses propriétés fonctionnelles et d'anomalies chromosomiques qui affectent son expression dans certains patients. En effet, CYFIP1 comme interacteur de Rac1, du complexe Wave et de FMRP représente un trait d’union moléculaire entre la polymérisation de l’actine et le contrôle de la traduction. Jusqu’à présent le modèle en Drosophile généré par l’inactivation de dCYFIP (homologue chez la mouche de CYFIP1 et CYFIP2) a permis de montrer un rôle de cette protéine dans la morphologie des jonctions neuromusculaires et dans la croissance et le branchement des axones. Puisque l’absence de CYFIP1 chez la souris a un impact très grave en étant létale embryonnaire, jusqu’à présent le rôle de CYFIP1 chez les neurones de mammifères est très peu connu. Pour cette raison, nous proposons un projet en partant de la récente disponibilité d’un modèle de souris Cyfip1-floxed qui va nous permettre de générer des souris dans lesquelles l'expression de Cyfip1 est inactivée spécifiquement dans le cerveau et d’étudier l’impact de l’absence de CYFIP1 au niveau de la morphologie neuronale, du comportement et de la plasticité synaptique. De plus, au niveau moléculaire nous allons définir précisément la fonction de cette protéine dans la voie Rac-CFIP1-FMRP et la signification fonctionnelle de l’interaction CYFIP1/FMRP dans certaines étapes du métabolisme de l’ARN

Coordinateur du projet

Madame Barbara Bardoni (IPMC UMR7275 - INSTITUT DE PHARMACOLOGIE MOLECULAIRE ET CELLULAIRE) – bardoni@ipmc.cnrs.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

INSERM INMED UMR901
CNRS - IPMC IPMC UMR7275 - INSTITUT DE PHARMACOLOGIE MOLECULAIRE ET CELLULAIRE

Aide de l'ANR 400 000 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2013 - 48 Mois

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