Apports des différents modèles de Drosophile de la DM

Jusqu’à présent, on recense quatre modèles de Drosophile de la DM1 dont deux ont permis des avancées sur la pathogénèse de la DM1 et l’identification de cibles thérapeutiques. Dans ces études, les analyses ont été réalisées sur des mouches adultes au niveau des muscles de vol ou des ommatidies, cellules de l’œil.

3.3.1. Foci non toxiques

Le premier modèle établi en 2005 est une lignée inductible constituée de # 100 pb de la région 3’ non traduite du gène DMPK humain avec 11, 48, 56 ou 162 répétitions CTG insérée dans la région 3’ non traduite du gène rapporteur GFP (Houseley et al., 2005). Seule la lignée exprimant les 162 répétitions CTG non codantes (CTG)162 présente des foci dans quelques noyaux de la musculature somatique larvaire et adulte qui co-localisent avec la protéine Mbl endogène et MBNL1 humain lorsque cette dernière est apportée. Cependant, aucun effet de l’expression de ces répétitions n’a pu être observé sur la durée de vie, la locomotion des mouches adultes ou l’ultrastructure du muscle.

Un second modèle inductible avec 16, 240 ou 480 répétitions CTG ou CAG a été généré. L’expression de ces répétitions dans les muscles somatiques larvaires, les glandes salivaires ou les ovaires ne permet la formation de foci que si le nombre de répétitions est grand (240 ou 480) et de nature CTG (plutôt que CAG) (Le Mee et al., 2008). Comme observé précédemment, la taille des répétitions associée à la présence de foci ainsi que leur niveau d’expression n’affectent pas la viabilité des mouches ni la neurodégénérescence des ommatidies. De manière intéressante, la stabilité de la taille des répétitions a été évaluée après 100 générations de mouches et n’est pas remise en cause.

3.3.2. ARN non codant toxique contenant 480 répétitions CTG interrompues

Un modèle inductible par le système UAS/GAL4 de la DM1 a été généré et a permis de redémontrer dans un organisme invertébré, la conservation du mécanisme sous-jacent à la toxicité des répétitions CUG non codantes ((iCUG)480). Dans ce modèle, l’expression de 480 répétitions CUG non codantes interrompues par le motif CUCGA entraîne la formation de foci dans les noyaux des muscles adultes (Garcia-Lopez et al., 2011) et larvaires qui co-localisent avec l’isoforme C de Mbl (Garcia-Lopez et al., 2008) ou la protéine humaine MBNL1 lorsqu’elle est apportée (de Haro et al., 2006). La dégénérescence des muscles de vol liée à l’âge observée sur les mouches ((iCUG)480) est aggravée par la surexpression de CUGBP1 ou rétablie par l’apport de MBNL1 (de Haro et al., 2006).

Les phénotypes d’œil caractérisés par la désorganisation des ommatidies ont permis par la suite la réalisation d’un certain nombre de cribles sur cette lignée. Dans un premier temps, des interacteurs chimiques et génétiques des répétitions non codantes (Garcia-Lopez et al., 2008; Garcia-Lopez et al., 2011; Llamusi et al., 2012) ont été recherchés. Récemment, un

Principe Animal Lignée Phénotypes

Dmpk-/- • Homéostasie des ions dans le cœur altérée Souris

Six5-/- • Cataracte, fertilité diminuée, fonction cardiaque altérée

Happloinsuffisance

C. elegans Unc-39 (SIX5) • Locomotion altérée, diminution du nombre de cellules musculaires

Tg26 • Myotonie

• Cardiomyopathie DM300

DMSXL

• Foci, épissage affecté • Myotonie, myopathie

HSALR • Foci, séquestration MBNL1, épissage affecté • Myotonie, myopathie

EpA960

• Foci, séquestration MBNL1, accumulation CUGBP1, épissage affecté

• Myotonie, perte musculaire, myopathie

• Cardiomyopathie, conduction cardiaque altérée, mortalité élevée

Souris

GFP-DMPK-(CTG)5

• Epissage affecté • Myotonie, myopathie • Conduction cardiaque altérée

C. elegans CUG125

• Foci, séquestration de Ce-MBL

• Fonction motrice réduite, altération des cellules musculaires

(CTG)162

• Foci, séquestration MBNL1 humain et Mbl endogène

CTG240 • Foc i

i(CUG)480

• Foci, séquestration MBNL1 humain et Mbl endogène, expression altérée des miARNs • Dégénérescence des muscles du vol • Dégénérescence de l’oei l

Toxicité des répétitions CTG

D. melanogaster

(CAG)250(CTG)250 • Foci, génération de siARNs • Dégénérescence de l’oei l Mbnl1!3/!3 • Epissage affecté • Myotonie, myopathie • Cardiomyopathie Mbnl2!E2/!E2

• Epissage altéré des transcrits de l’hippocampe Mbnl3!E2/!E2

• Retard de régénérescence musculaire lié à l’âge

CUGBP1-TR • Retard de croissance, retard du processus de myogénèse, dystrophie musculaire

MCKCUG-BP1 • Epissage affecté • Myopathie Souris

TRECUGBP1

• Epissage affecté

• Fonction motrice réduite, myopathie, masse musculaire réduite

• Cardiomyopathie, conduction cardiaque altérée, mortalité élevée

C. elegans mbl-1 • Locomotion affectée Implication des

régulateurs de l’épissage

D.

melanogaster MblE27

• Désorganisation de la ligne Z, hypercontraction de l’embryon

crible a été réalisé (120 mélanges de peptides contenant chacun 2,5 millions d’hexapeptides) et a permis d’identifier ABP1 qui permet de sauver le phénotype des mouches (iCUG)480 en diminuant le nombre de foci formés et la séquestration de Mbl dans ces foci. Ceci est permis grâce à un switch de la conformation double brin à la conformation simple-brin des répétitions (Garcia-Lopez et al., 2011). Dernièrement, un crible a été réalisé pour identifier des protéines de liaison à l’ARN pouvant moduler l’effet des répétitions CUG (de Haro et al., 2013). Cette étude a montré que Smaug1, un régulateur de la traduction chez l’homme, interagit avec CUGBP1 diminuant la formation de complexes CUGBP1-eIF2 inactifs et restaurant ainsi la traduction des cibles de CUGBP1 (de Haro et al., 2013).

Enfin, une étude transcriptomique sur ce modèle a permis de redémontrer les rôles des répétitions non codantes et de la séquestration de Mbl dans l’altération de l’expression des mi- ARNs (Fernandez-Costa et al., 2012) (voir le paragraphe « II.2.5.1.Implication des miARNs dans la DM1 »).

3.3.3. Modèle de DM1 mimant la transcription bidirectionnelle des répétitions CTG

Le modèle provenant de Philadelphie de Nancy Bonini exprime de manière inductible 19 à 250 répétitions pures non interrompues positionnées en 3’ du gène rapporteur DsRed (Yu et al., 2011). Dans cette étude, la transgénèse réalisée n’est pas site-spécifique. Cependant les lignées ayant une expression comparable des transcrits avec une taille croissante de répétitions ont été utilisées et ont permis de visualiser des foci et de montrer que la neurodégénérescence de l’œil dépend des facteurs temps et taille des répétitions. Ce modèle a permis de tester la toxicité de l’expression d’un transcrit anti-sens au gène DMPK évoqué précédemment. La co- expression de transcrits CTG/CAG chez la Drosophile nommée (CAG)250(CTG)250 aggrave la neurodénérescence de l’œil et génére des siARNs de manière dépendante de dcr-2 et ago-2. Un modèle similaire à celui-ci qui co-exprime #100 CTG et #100 CAG montre que la toxicité de ces ARNs est dépendante de la signalisation Toll et est atténuée par l’autophagie (Samaraweera et al., 2013). En effet, la réduction de l’expression de récepteurs ou de ligands de la voie Toll dans les lignées exprimant les répétitions diminue l’effet de neurodégénérescence des ommatidies.

La Table 12 récapitule l!ensemble des modèles de la DM1 et leurs caractéristiques moléculaires et phénotypiques.

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