Membres de l'équipe :

La mort cellulaire programmée, ou apoptose, joue un rôle essentiel dans le développement du système nerveux. Elle détermine non seulement la taille et la forme du cerveau mais permet également la mise en place correcte des connections synaptiques. De nombreux travaux suggèrent en outre que la perte de populations neuronales spécifiques, suite à une ischémie cérébrale ou au cours de maladies neurodégénératives, impliquent des mécanismes similaires à ceux de la mort neuronale développementale. Nous utilisons des cultures de neurones de souris pour élucider ces mécanismes et identifier de nouvelles voies de signalisation contrôlant la mort et la survie neuronales.

Les neurones utilisent la même machinerie apoptotique que d’autres cellules. En revanche, les voies de signalisation qui conduisent à la mort neuronale sont plus spécifiques. Beaucoup de progrès ont été faits dans la caractérisation de ces voies de signalisation d’une part et de la machinerie apoptotique d’autre part. En revanche, les mécanismes moléculaires qui font le lien entre ces deux points de contrôle de l’apoptose sont mal connus. Or ce sont ces mécanismes qui constituent les cibles thérapeutiques potentiellement les plus spécifiques et les plus efficaces dans le cadre des maladies neurodégénératives. De nombreuses études suggèrent que le système ubiquitine-protéasome pourrait constituer l’un de ces liens. Ce système permet à la cellule d’identifier et de dégrader les protéines cellulaires, notamment des protéines régulatrices à courte durée de vie ou des protéines défectueuses. Sous l’action séquentielle des enzymes E1, E2 et E3, l’ubiquitine est attachée de façon covalente aux protéines cibles. La formation de chaînes de polyubiquitine conduit généralement à la dégradation par le protéasome, un important complexe multicatalytique. Depuis le début des années 90, un nombre croissant d’observations suggèrent que le système ubiquitine-protéasome pourraît être impliqué dans la régulation de l’apoptose en contrôlant l’abondance ou la fonction de protéines régulatrices clés. Des travaux montrent notamment que le traitement à court terme avec des inhibiteurs du protéasome empêche l’apoptose dans plusieurs types neuronaux, ce qui suggère que des barrières bloquant les voies apoptotiques devraient être éliminées pour que le processus de mort puisse être initié dans les neurones. Notre projet a pour ambition d’identifier de nouveaux mécanismes de régulation de l’apoptose neuronale faisant le lien entre les voies de signalisation déclenchées par les facteurs de survie ou de mort et la machinerie apoptotique, en relation avec le système ubiquitine-protéasome. Notre approche repose sur l’idée que cibler l’interaction spécifique des enzymes E3 avec leurs substrats devrait permettre de bloquer sélectivement la dégradation des protéines de survie sans interférer avec l’élimination des protéines toxiques par le protéasome. Nous utilisons principalement des cultures primaires de neurones granulaires du cervelet (NGC) de souris qui constituent l’un des modèles d’apoptose neuronale les mieux caractérisés. Ces neurones survivent et se différencient in vitro en présence de sérum et de concentrations dépolarisantes de KCl. En revanche, lorsque les NGC sont placés dans un milieu dépourvu de sérum et contenant de plus faibles concentrations de KCl, ils meurent par un processus d’apoptose qui peut être bloqué par des inhibiteurs du protéasome. Il est probable que les phénomènes qui sous-tendent l’apoptose des maladies neurodégénératives résultent de la réactivation des mécanismes impliqués lors de la mort neuronale développementale modélisée par ces cultures. Dans ce système, nous avons identifié une nouvelle enzyme E3 qui joue un rôle essentiel dans le déclenchement de l’apoptose. Nos résultats indiquent que cette enzyme est induite pendant la mort neuronale dans plusieurs modèles aussi bien in vitro qu’in vivo. Nous avons montré en outre que l’expression de cette protéine et nécessaire et suffisante pour induire la mort neuronale et qu’elle exerce son effet pro-apoptotique via son activité E3. Notre objectif est à présent d’élucider les mécanismes de régulation de cette enzyme, de caractériser ses substrats, et de déterminer son rôle dans différents modèles in vivo d’apoptose physiologique et pathologique. En parallèle, nous cherchons à identifier les protéines anti-apoptotiques clés dont la dégradation par le protéasome est nécessaire au déclenchement de la mort neuronale. A terme, notre travail devrait permettre de révéler l’existence de nouvelles voies de signalisation contrôlant la mort ou la survie des neurones, et contribuer ainsi à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des maladies neurodégénératives.