Les atteintes dans l’EDL au stade symptomatique de la SLA

Subséquemment, l’analyse des différences entre les muscles EOM et EDL chez les WT et les SOD1 a permis d’identifier certaines fonctions cellulaires maintenues et/ou altérées dans certaines conditions. Cependant, comment le muscle vulnérable est-il touché spécifiquement? Au total, dans l’EDL, toutes conditions confondues, l’expression de 859 protéines va être significativement différente entre le WT et le SOD1 (Figure 3.12A, Section orange). Un heat-map de l’ensemble de ces protéines a été généré et globalement, il est possible d’observer une augmentation d’expression de ces gènes (Figure 3.12A, Ratio EDL SOD1/WT élevé). Cependant, comme illustré dans le diagramme de Venn, plusieurs de ces protéines sont également différentes dans l’EOM WTvSOD1 (Figure 3.12A, Section Jaune). Ainsi, quelles sont les fonctions qui sont spécifiquement altérées dans le muscle vulnérable? Pour ce faire, l’analyse de quelques sous- groupes particuliers sera nécessaire.

Dans un premier temps, quelles sont les cascades moléculaires qui sont exclusivement et uniquement affectées dans le muscle EDL entre le SOD1 et WT? Un groupe de 231 protéines répondent à ce critère (Figure 3.12B, Diagramme de Venn : Groupe surligné en orange). L’analyse bio-informatique a permis d’identifier plusieurs fonctions cellulaires dont celles reliées aux cascades cataboliques de macromolécule (GO:0009057), reliées au protéosome (GO:0010498) ainsi qu’au pore nucléaire (GO:0005643) (Figure 3.12B, Tableau 3.7). Ceci concorde avec le phénotype observé. En effet, durant le stade symptomatique de la SLA, de nombreux processus de dégradation cellulaires sont augmentés exclusivement dans le muscle vulnérable ce qui peut concorder avec le processus de dénervation et d’atrophie musculaire en cours. Également, l’augmentation des protéines en lien avec le pore nucléaire va de pair avec une récente implication du transport nucléaire dans la SLA. Une perturbation du transport nucléaire est observée dans plusieurs modèles SLA (Chou, Zhang et al. 2018).

Finalement, existe-t-il l’activation de cascades moléculaires adaptatives dans les muscles vulnérables, mais qui seraient ultimement inefficaces? Pour répondre à cette question, un sous- groupe spécifique contient des protéines qui diffèrent entre l’EDL SODvWT (adaptation du muscle

(GO:0051082) (Figure 3.12C, Tableau 3.8). Ces deux fonctions sont augmentées dans le muscle vulnérable durant le stade symptomatique de la SLA (ratio EDL SODvWT élevé, colonne orange), cependant, malgré tout, ces deux fonctions demeurent plus élevées dans l’EOM comparativement à l’EDL tant chez les WT (ratio WT EOMvEDL élevé, colonne bleue) que chez les SOD1 (ratio SOD1 EOMvEDL élevé, colonne verte). Ceci pourrait suggérer entre autres que lors du stade symptomatique de la SLA, les muscles vulnérables vont s’adapter face au stress oxydatif ou aux protéines mal repliées en augmentant l’expression de plusieurs protéines importantes pour réduire ces phénomènes. Par ailleurs, les muscles résistants vont exprimer intrinsèquement davantage ces processus cellulaires ce qui pourrait leur conférer une résistance particulière. De nombreuses études dans le domaine ont démontré l’importance des heat-shock protéine dans la clairance et la prévention des protéines mal repliées dans un potentiel but thérapeutique (Kalmar, Novoselov et al. 2008, Chen, Mitchell et al. 2016). Présentement, l’edaravone, un antioxydant, est le second traitement approuvé pour la SLA qui ralentit la neurodégénération des MNs chez quelques patients en diminuant le stress oxydatif (Bhandari, Kuhad et al. 2018). Ainsi, les muscles vulnérables semblent favoriser des mécanismes qui pourraient ultimement les protéger, cependant, ces derniers sont significativement plus réduits comparativement aux muscles résistants.

En somme, plusieurs différences lors du stade symptomatique de la maladie semblent être dues à des cascades moléculaires touchées spécifiquement par le muscle vulnérable tel le protéosome, les cascades de catabolisme de macromolécules, et de transport nucléaire, jusqu’à certains mécanismes importants pour la gestion des protéines possédant un repliement inadéquat.

Figure 3.12 Profil d’expression de l’EDL dans la SLA

(A) Diagramme de Venn et Heat-map illustrant l’ensemble des protéines dont le niveau d’expression se distingue significativement (859 protéines, p-value < 0.05 : Anova mixte). (B) Diagramme de Venn et heat-map illustrant les différents enrichissements fonctionnels et de compartiments cellulaires des 231 protéines dont le niveau d’expression se distingue significativement et exclusivement chez le EDL entre le WT et SOD1 (Tableau 3.7, GOrilla, FDR q- value< 0.05). (D) Diagramme de Venn et heat-map illustrant les différents enrichissements fonctionnels et de compartiments cellulaires des 207 protéines qui diffèrent chez WT et SOD1 entre l’EDL et l’EOM ainsi qu’entre l’EDL WT et le SOD1 (Tableau 3.8, GOrilla, FDR q-value< 0.05)

Tableau 3.7 Enrichissement des fonctions et composantes intracellulaires des 231 protéines qui sont exclusivement différentes entre le WT et SOD1 chez l’EDL

GO PROCESS

GO Term Description P-value FDR value q-

GO COMPONENT

GO Term Description P-value FDR value q-

GO:0000502 proteasome complex 1,81E-07 1,19E-04

GO:1905368 peptidase complex 4,83E-07 1,59E-04

GO:0005838 proteasome regulatory particle 5,39E-05 1,18E-02

GO:0005643 nuclear pore 5,40E-05 1,01E-02

GO:0005634 nucleus 2,47E-04 3,60E-02

Protéines utilisées : p-value < 0.05; Enrichissement gardé : FDR q-value < 0.05 : GOrilla). Le tableau complet se trouve en annexe (voir tableau 5.5 en Annexe). Les enrichissements en gras sont ceux utilisées dans la figure 3.12B

Tableau 3.8 Enrichissement des fonctions et composantes intracellulaires des 207 protéines qui sont différentes entre le WT et SOD1 chez l’EDL ainsi que différentes entre l’EDL et l’EOM chez le WT et chez le SOD1

GO PROCESS

GO Term Description P-value

FDR q-

value

GO:0017144 drug metabolic process 9,23E-12 8,60E-08

GO:0044281 small molecule metabolic process 2,16E-11 1,01E-07

GO:0055114 oxidation-reduction process 1,30E-07 1,10E-04

GO:0006635 fatty acid beta-oxidation 1,78E-05 7,56E-03

GO:0009117 nucleotide metabolic process 4,81E-05 1,73E-02

GO:0006753 nucleoside phosphate metabolic process 6,53E-05 2,25E-02

GO:0009062 fatty acid catabolic process 9,01E-05 3,00E-02

GO FUNCTION

GO Term Description P-value FDR value q-

GO:0016491 oxidoreductase activity 1,05E-07 2,59E-04

GO:0009055 electron transfer activity 1,79E-05 1,11E-02

GO:0051540 metal cluster binding 2,55E-05 1,26E-02

GO:0051082 unfolded protein binding 1,76E-04 4,84E-02

GO COMPONENT

GO Term Description P-value FDR value q-

GO:0005739 mitochondrion 5,00E-27 6,56E-24

GO:0031974 membrane-enclosed lumen 1,07E-08 1,28E-06

GO:0098798 mitochondrial protein complex 3,10E-07 3,39E-05

GO:0043229 intracellular organelle 1,38E-06 1,39E-04