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Physiopathologie De L'Atteinte Neurosensitive De L'Ataxie De Friedreich À Travers La Génération Et Caractérisation De Nouveaux Modèles Cellulaires

Reference : PhD Hélène PUCCIO

Publication de l'offre : 6 avril 2016

L’ataxie de Friedreich (AF) est caractérisée par une ataxie progressive spino-cérébelleuse et sensitive. Les premiers symptômes neurologiques de l’AF apparaissent généralement autour de la puberté, et peuvent s’accompagner de signes non-neurologiques, comme une cardiomyopathie. L’AF évolue vers une perte progressive de la capacité à marcher avec un confinement des patients sur chaise roulante entre 10 et
15 ans après l’apparition des premiers symptômes. L’AF résulte d’une mutation dans le gène FXN qui code pour une petite protéine mitochondriale, la frataxine. La frataxine est impliquée dans la biogénèse des centres fer-soufre (Fe-S), des cofacteurs protéiques essentiels à la fonction cellulaire.

Les sites primaires affectés dans l’AF incluent les ganglions dorsaux rachidiens (DRG), la moelle épinière et le noyau dentelé du cervelet. Bien que les atteintes semblent multiples, les données suggèrent que les dommages dans la moelle épinière résultent d’une atrophie transsynaptique suite à la
dégénérescence primaire des neurones du DRG. L’implication des neurones sensitifs des DRG dans l’AF se traduit également dans l’atteinte du système nerveux périphérique avec une perte des grosses fibres myélinisées dans la racine dorsale alors que, parallèlement, l’état de la myéline et la taille des fibres de la racine ventrale ne sont pas affectés.

Bien que les sites affectés par l’AF soient identifiés, les mécanismes impliqués dans la neurodégénérescence restent peu connus. Quelques éléments ont néanmoins été apportés grâce à l’étude de modèles murins reproduisant les symptômes neurologiques de l’AF. En particulier, le modèle conditionnel inductible Prp28.6, que nous avons généré au laboratoire, développe une ataxie progressive spino-cérébelleuse avec perte de proprioception et une absence de défauts moteurs. Les DRG sont affectés de façon primaire avec une dégénérescence des gros neurones sensitifs, caractérisée par la présence de vacuoles autophagiques, de mitochondries défectueuses et de dépôts de lipofuscine.

Malgré la capacité du modèle murin à reproduire le phénotype neurologique de l’AF, l’analyse des mécanismes moléculaires impliqués dans la physiopathologie est restreinte car les cellules affectées sont isolées et diluées dans un tissu hétérogène. Les approches de biologie moléculaire et de biochimie qui sont classiquement utilisées pour évaluer la déficience des enzymes Fe-S, la déficience mitochondriale ou le processus autophagique
sont difficilement applicables dans ce contexte. De fait, à ce jour, les données sur la neurophysiopathologie de l’AF sont limitées, notamment parce qu’aucun modèle ne permet d’aborder pleinement la problématique.

Pour palier aux limites dues à l’hétérogénéité du tissu nerveux affecté, le travail de thèse aura pour but de mettre en place des modèles cellulaires de neurones sensitifs déficients en frataxine à partir des DRG des souris conditionnelles.

Deux types de modèles seront développés en parallèle :
délétion complète en frataxine ou perte de fonction partielle (par l’expression de frataxine portant des mutations ponctuelles retrouvées chez des patients). Ces nouveaux modèles permettront non seulement d’obtenir suffisamment de matériel biologique pour étudier les mécanismes physiopathologiques dans des cellules atteintes de façon primaire, mais également d’étudier des mécanismes cellulaires et moléculaires difficilement
accessibles in vivo.

Le travail se focalisera sur la caractérisation des atteintes mitochondriales avec notamment l’évaluation du transport axonal des mitochondries dans les axones par microscopie en temps réel (live imaging) et les mesures d’activité mitochondriale sur cellule vivante en condition normal, de stress et d’activation neuronale. Le travail s’étendra à l’étude des phénomènes in vivo, sur un nouveau modèle murin récemment mis en
place au laboratoire, en collaboration avec Dr J. Magrané à l’université de Cornell de New York.

- COMPETENCES SOUHAITEES : Motivation pour la recherche (travail de paillasse et de bibliographie), appréciation pour le travail d’équipe, intérêts pour la génétique humaine, notions de biologie moléculaire et cellulaire.

- EXPERTISES QUI SERONT ACQUISES AU COURS DE LA FORMATION : Ce projet permettra à l’étudiant(e) d’acquérir les compétences techniques de bases de biologie moléculaire et cellulaire (ADN, ARN, Protéine, Culture cellulaire), manipulation de virus AAV pour la transduction des cultures cellulaires ou des tissues murins, manipulation et dissection de souris transgéniques, mesure d’activité mitochondriale avec le Seahorse et des compétences en microscopie optique en temps réel.

Votre candidature

Date limite de candidature : 31 décembre 2016

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