A Drosophila model for LRRK2-linked parkinsonism

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D.P.R.B. Biotechnologies et Génie Génétique -
Analyse d'article
A Drosophila model for LRRK2-linked parkinsonism
Zhaohui Liu, Xiaoyue Wang, Yi Yu, Xueping Li, Tao
Wang, Haibing Jiang, Qiuting Ren, Yuchen Jiao,
Akira Sawa, Timothy Moran, Christopher A. Ross,
Craig Montell and Wanli W. Smith
Proceedings of the National Academy of Sciences
(PNAS), 2008
Flore JEANDEAUD Sébastian LEQUIME
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Plan de l'analyse
Plan de l'exposé
1 - Contexte
- Maladie de Parkinson - Gène LRRK-2
2 - Question centrale et objectif
3 - Résultats
4 - Interprétation
5 - Conclusion
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Contexte
Maladie de Parkinson
Fréquence
- En France 100 000 personnes et 8 000 nouveaux
cas par an.
- 1,6 des personnes de plus de 65 ans.
Symptômes
- Moteurs (posture, tremblements de repos,
bradykinésie,...)?
- Autres (sommeil, dépression, démence,...)?
Troubles cellulaires
- Dégénérescence massive des neurones
dopaminergiques nigro-striataux (plus de 70)?
- Présence des corps de Lewy (inclusions
cytoplasmiques)?
- Dégénérescences mineures d'autres groupes
neuronaux
Étiologie
- Dans 5-10 des cas, héréditaire (10 loci
chromosomiques identifiés)?
- Dans environ 95 des cas, sporadique (cause
inconnue, probablement multifactorielle)?
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Contexte
Le gène LRRK-2
- Leucine-rich repeat kinase
Rôle normal in vivo ?
- Impliqué dans la synthèse d'une protéine, la
dardarine (dardara tremblement), une enzyme à
activité kinase, dont l'activité normale est
inconnue.
- Une partie du gène LRRK-2 synthèse d'un
segment protéique riche en leucine
Note les protéines à région riche en leucine
jouent un rôle dans les processus nécessitant des
interactions protéine-protéine.
- Autres parties du gène synthèse de deux
domaines impliqués dans des interactions
protéine-protéine.
Et en cas de mutation ?
- Mutations de ce gènes impliquées dans certaines
formes héréditaires de la maladie de Parkinson.
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Question centrale et Objectif
Comment modéliser ces mutations ?
Établir un modèle utile pour - Étudier des
pathologies associées au LRRK-2 (dont la maladie
de Parkinson)? - Criblages thérapeutiques
Plusieurs questions se posent
- Quel animal modèle choisir ?
Les chercheurs ont ici choisi de travailler sur
la drosophile
- Le transgène s'exprime-t-il de façon adéquat ?
- Ses effets sont-ils quantifiables ?
- A-t-il un effet proche de celui observé chez
l'humain ?
L'étude présentée dans cet article répond
justement à ces dernières questions
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Résultats
Induction de la dégradation de la rétine
Expression dans la rétine du transgène sous
contrôle d'un promoteur spécial
- Gènes exprimés de façon stable dans les
cellules photoréceptrices
- Diminution du nombre de rhabdomeres dans les
rétines des mouches porteuses des gènes
recombinants
- Dégradation des ommatidies chez les mouches
recombinantes
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Résultats
Mort précoce et handicap locomoteur
Expression des transgènes dans les neurones
dopaminergiques
- LRRK2 et LRRK2-G2019S induisent une mort
prématurée
- LRRK2-G2019S cause une mortalité plus élevée
Tests d'escalade
- Les mouches jeunes (lt7 semaines) ont toutes
les mêmes résultats
- Les mouches âgées présentent un handicap
croissant
- Les mouches LRRK2-G2019S-2 présentent le
handicap le plus important
- On retrouve bien deux pics d'activité des
mouches, quelque soit leur génotype, mais
l'activité est moins importante
-Un traitement au L-Dopa améliore l'activité
locomotrice
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Résultats
Dégénérescence des neurones dopaminergiques
6 clusters de neurones dopaminergiques expriment
la tyrosine hydroxylase (TH) nécessaire à la
biosynthèse de dopamine chez la mouche adulte
- les mouches LRRK2 et G2019S, avec l'âge,
présentent une une chute significative de leur
nombre de neurones dans ces clusters
- La encore, les mutants G2019S induisent une
mort neuronale plus importante
- Un traitement au L-Dopa ne prévient pas la
perte des neurones TH-positifs
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Résultats
Handicap tardif de la locomotion et perte
sélective des neurones TH positifs
Transgène placés sous une séquence régulatrice
différente (elav) qui l'exprime dans toutes les
cellules neuronales
- Plus forte expression du gène recombinant que
du gène autochtone
- Diminution au delà de 5 semaines des capacités
d'escalade pour les mouches exprimant les
transgènes sous contrôle elav
- L'espérance de vie des mouches exprimant LRRK2
et G2019S diminue par rapport aux contrôles
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Résultats
Handicap tardif de la locomotion et perte
sélective des neurones TH positifs
Pas de pertes des neurones 5-hydroxytryptamine
(5-HT) positifs (impliqués dans la synthèse de
sérotonine)?
- Perte significative des neurones TH positifs
- L'expression des protéines LRRK2 est
spécifiquement toxique pour les neurones
dopaminergiques.
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Conclusions
Conclusions
L'expression de LRRK-2 induit, chez la drosophile

- Dégénérescence rétinienne - Perte sélective des
neurones dopaminergiques (entre 50 et 60 )? -
Mortalité précoce - Handicap locomoteur
L'expression du gène sauvage (LRRK2) est moins
toxique que celui du gène muté (LRRK2-G2019S)?
Hypothèse une concentration élevée en protéine
LRRK2 sauvage, sous certaines circonstances
(variation génétique ou stress cellulaire), peut
conduire à une dégénérescence des neurones
dopaminergiques et à un handicap locomoteur, et
donc contribuer à certains cas de la maladie de
Parkinson chez l'homme (non prouvé pour le
moment)?
On connaît encore très peu de chose sur ce gène,
seules des études portant sur l'identification
des vrais substrats de LRRK2 et l'interaction
avec ses partenaires pourra éclairer son rôle
dans la maladie de Parkinson. Dans cette
optique, la drosophile semble être un modèle in
vivo potentiellement très utile