Rôle des voies de transduction intracellulaire c-Jun N-terminal Kinase dans la neurodégénérescence striatale (application à la maladie de Huntington)

Abstract

La maladie de Huntington (MH) est une affection génétique neurodégénérative héréditaire, létale causée par l'expansion d'un motif polyglutamine dans la huntingtine. Cette maladie résulte d'une mort neuronale dans une région cérébrale, le striatum. Une approche expérimentale utilisée pour étudier ce point, consiste à reproduire chez l'animal, les caractéristiques phénotypiques de la maladie par administration systémique d'une neurotoxine: l'acide 3-Nitropropionique (3-NP). Notre travail de recherche a concerné l'élucidation des mécanismes intracellulaires qui gouverne la mort des neurones striataux dans la maladie de Huntington. Une première approche était un modèle in vivo, chez le rat, utilisant l'administration chronique de 3-NP. Nous avons montré dans ce modèle l'activation d'une voie de transduction intracellulaire, la voie des c-Jun N-terminal Kinase (JNK) in vivo, en réponse au 3-NP. Cette activation est sélective du striatum, associée à la régulation du facteur de transcription c-Jun, qui joue un rôle important dans l'expression de gènes pro-apoptotiques. Pour pouvoir caractériser la fonction du module JNK/c-Jun dans la mort induite par le 3-NP, nous avons utilisé des cultures primaires de striatum traitées au 3-NP. Grâce à ce modèle, nous avons pu montrer que l'inhibition de c-Jun protégeait les neurones striataux de l'apoptose induite par le 3-NP. La suite logique de ce travail est d'appliquer ces résultats à la neurodégénérescence observée dans la MH. Dans des cultures primaires de striatum exprimant l'exon 1 de la huntingtine mutée, nous avons pu reproduire la dégénérescence striatale et observé une activation du facteur de transcription c-Jun. L'invalidation des fonctions de c-Jun montre une protection vis à vis de la mort neuronale induite par la huntingtine mutée. L'ensemble de ces études, nous a permis de mettre en évidence, l'implication de la voie JNK ciblant c-Jun dans la neurodégénérescence striatale dans deux modèles de MH.Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder, caused by an expansion of a polyglutamine repeat in the huntingtin protein, the function of which is still unknown. Although huntingtin is expressed throughout the body, HD pathology is characterized by extensive loss of neurons in the striatum. The mechanism of this neuronal degeneration is unknown. The JNK (c-Jun N-terminal Kinase) belongs to the group of Mitogen-activated protein (MAP) kinases and is activated in response to cellular stress, including high doses of dopamine or glutamate, in striatal neurons. ln this manner, JNK participates to the apoptotic response in various systems. The apoptotic functions of JNK critically depend of its major substrate the nuclear transcription factor c-Jun. We showed that the JNK/c- Jun module was activated by 3-nitropropionic acid (3-NP), a mitochondrial toxin that reproduces, in vivo, in the rat, some major characteristics of HD, including behavioural and morphological alterations (including selective degeneration of striatal neurons). Of interest, systemic and chronic administration of 3-NP, induced, JNK and c-Jun phosphorylation specifically within the striatum. Application of 3-NP on primary striatal cultures in vitro, reproduced both JNK and c-Jun activation, and overexpression of a dominant negative version of c-Jun inhibited 3-NP-induced striatal death. We then washed in an in vitro model of HD, primary striatal neurons transfected with the mutated huntingtin, with an expanded polyglutamine tract. Our data indicate that a significant percentage of striatal neurons expressing expanded- but not normal-huntingtin, present phosphorylation of c-Jun. Moreover, co-expression of a dominant negative version of c-Jun, together with mutated huntingtin significantly impairs striatal neuron death induced by mutated huntingtin. These data suggest that a pro-apoptotic gene program, involving the JNK pathway, can be an early event in the pathogenesis of HD.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF