Unité: Génétique des Nématodes

Responsable: LAKOWSKI, Bernard

Des mutations dans les gènes de préséniline humains sont impliquées dans des cas de maladie d'Alzheimer héréditaire. Nous avons caractérisé chez Caenorhabditis elegans plusieurs suppresseurs de gènes de préséniline qui agissent en régulant la transcription d'un gène de préséniline. Les homologues humains de ces gènes forment un complexe qui régulent l'expression de nombreux des gènes neuronaux et jouent un rôle important dans la détermination et la différenciation neuronale. Parallèlement, nous avons caractérisé le gène dog-1, une ADN-hélicase de C. elegans impliquée dans la stabilité du génome, afin de mieux pouvoir utiliser dog-1 comme outil pour la génétique et mieux comprendre le rôle de son homologue BACH1 dans développent du cancer du sein.

1) Les suppresseurs de préséniline

Le Nématode Caenorhabditis elegans est un excellent modèle pour l'étude de la neurobiologie et la biologie du développement. Nous utilisons C. elegans pour étudier la génétique des gènes de présénilines. Les présénilines sont des protéines polytopiques qui font partie d'un complexe de haut poids moléculaire pouvant cliver certains types de protéines dans leur domaine transmembranaire. Chez l'homme, des mutations dans les gènes codants pour les présénilines sont responsables de cas de maladie d'Alzheimer. Ces mutations affectent le processus de modification de la Protéine de Précurseur Amyloïde (APP). Chez les animaux, les gènes des présénilines sont essentiels pour le développement normal, car ils sont nécessaires pour l'activation de récepteurs de type Notch.

Afin de mieux comprendre cette importante classe de protéines nous avons utilisé des approches génétiques chez C. elegans pour identifier des facteurs qui peuvent modifier l'effet de mutations dans les gènes de préséniline. La perte d'activité de la préséniline sel-12 chez C. elegans entraîne un blocage complet de la ponte des oeufs. Les criblages génétiques basés sur cette caractéristique ont permis l'identification de cinq gènes de suppresseur de préséniline (spr). Ces gènes codent des protéines qui pourraient former un complexe réprimant la transcription d'un deuxième gène de préséniline, hop-1, et éventuellement d'autres cibles. Les protéines de SPR sont similaires aux protéines du complexe humain REST-CoREST, lequel est un régulateur important de l'étape finale de détermination et la différenciation neuronale.

Dans deux nouveaux cribles nous avons identifiés plus de 50 nouvelles mutations de spr que nous caristérisons actuellement. Comme attendu, nous avons retrouvé de nouveaux allèles de tous les gènes spr précédemment identifiés, y compris plusieurs mutations qui affectent des domaines conservé de ces protéines, donnant des informations supplémentaires sur les structures et les fonctions de ces gènes. Nous avons identifié aussi plusieurs mutations dans le gène de sel -10, un composant d'un complexe ubiquitine ligase qui régule la stabilité des présénilines et des protéines des récepteurs du type Notch. De plus, nous avons retrouvé plusieurs mutations qui définissent au moins trois gènes de spr supplémentaires qui peuvent coder des composants supplémentaires du complexe de SPR putatif ou les autres types de gènes qui peuvent améliorer le phénotype des animaux sel-12.

Récemment, il a été montré que le complexe CoREST peut réguler l'expression de gènes neuronaux dans la Drosophile, suggérant un rôle ancien pour les complexes de CoREST dans le destin de cellule neuronale. De plus, les homologues humains des gènes spr sont impliqués dans plusieurs types de cancer. Nous utilisons les gènes spr de C. elegans pour adresser les fonctions biologiques et biochimiques des complexes de type CoREST et ses facteurs de transcription associés, afin de mieux comprendre le rôle de ces complexes dans le destin des cellules neuronales, la répression de la transcription et les maladies.

2) Le mutateur dog-1

Les mutations dans le humain gène BACH1 (Brca1 associé hélicase) sont responsable de quelques cas de cancers du sein familiaux. Bien que BACH1 interagisse avec Brca1, un des plus important des gènes de susceptibilité de cancer du sein, le rôle BACH1 dans le développement du cancer du sein est inconnu. Le gène dog-1 de C. elegans (pour les délétions d'ADN riche en guanine) code une ADN-hélicase homologue de BACH1. Il a été rapporté que la perte de fonction de dog-1 mène à l'instabilité génomique et cause une haute fréquence de petites délétions dans des séquences poly-guanine (poly-G) supérieures à 17 nucléotides. Le spectre des mutations induites par dog-1, suggère que DOG-1 peut être nécessaire pour résoudre des structures tridimensionnelles formées par les séquences poly-G pendant la synthèse d'ADN du brin retardé. Les études sur dog-1 peuvent aider à clarifier le rôle de BACH1, et gènes apparentés, dans l'instabilité génomique et le cancer. Nous essayons également d'utiliser le spectre extrêmement insolite et limité des mutations induites par dog-1 pour faire progresser la génétique chez C. elegans.

Nous avons fait plusieurs cribles afin de mieux caractériser le spectre des mutations induites par dog-1. A ce jour, nous avons isolé des mutations induites par dog-1 dans 13 gènes, y compris spr-3 et spr-4, et nous avons déterminé la séquence de 10 de ces mutations. Nous avons cloné le gène de dpy-1, qui apparaît coder un nouveaux composant structural de la cuticule du ver. Nous avons identifié aussi quatre nouveaux gènes, pour lesquels nous avons entamé le processus de caractérisation. Nos résultats préliminaires confirment que dog-1 induit des délétions à une haute fréquence dans des séquences de poly-G mais ces délétions ne sont pas sites spécifiques. Nos résultats montrent également que les délétions identifiées sont souvent plus grandes que celles précédemment rapportées, ainsi DOG-1 pourrait avoir des fonctions supplémentaires à celle proposée. Néanmoins, le spectre limité des mutations induites par dog-1 peut aider le clonage de gènes identifiés par la mutation (génétique classique) et pourrait être utilisé pour créer des délétions dans les séquences cibles (génétique inverse).

Mots-clés: Génétique, Caenorhabditis elegans, Maladie d’Alzheimer, epigénétique, mutateur


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