Les caractéristiques physiopathologiques de la SLA liée à l’UBQLN2

Figure 14: Schéma représentatif des mutations de l’ubiquiline 2 identifiées chez des patients atteints de SLA avec ou sans démence.

Les mutations identifiées dans les cas de SLA familiales (représentées en gras) sont des mutations faux-sens principalement localisées dans le motif PXX, entrainant le remplacement d’une proline par un autre acide aminé. Deux autres mutations ont été référencées; la substitution d’acide aminé M446R se situe dans un domaine STI-1 et la substitution T487I en dehors d’un domaine fonctionnel connu. Il faut noter que le patient porteur de la mutation M446R présente aussi une mutation dans le gène OPTN qui est également lié à la SLAf. De même qu’une mutation dans le gène TARDBP, impliqué aussi dans des cas de SLAf, a été identifiée chez le patient porteur de la mutation T487I. Cinq cas de SLA sporadiques sont dus à une mutation faux-sens localisée dans un des domaines STI-1 ou en dehors des domaines fonctionnels de la protéine. Des signes de démence ont été diagnostiqués chez certains patients porteurs des mutations P497H, P497S, P506T, P506S (d’après Deng et al., 2011 ; Synofsik et al., 2012 ; Williams et al., 2012 ; Daoud et al., 2012 ; Vengoechea et al., 2013 ; Gellera et al., 2013 ; Fahed et al., 2014).

2.3.2 Les caractéristiques physiopathologiques de la SLA liée à l’UBQLN2 Phénotype

Le diagnostic des patients présentant une SLA liée aux mutation de l’UBQLN2 est basé sur les critères référencés d’EL-Escorial (Deng et al., 2011 ; Daoud et al., 2012 ; Gellera et al., 2013).

UBL PXX UBA

STI-1 STI-1

49

Notamment, l’âge auquel apparaissent les premiers symptômes est très variable, allant de 16 à 71 ans, avec une différence significative entre les hommes et les femmes (moyennes de 33,9 et 47,3 ans respectivement) et non en ce qui concerne la durée de la maladie (moyennes de 43,1 et 48,5 ans respectivement). A 70 ans, la pénétrance des 5 premières mutations identifiées est estimée à 90%. (Deng et al., 2011).

Parmi les patients porteurs du gène UBQLN2 muté, certains souffrent de démences similaires au type de Démences Fronto-Temporales (DFT) qui se caractérisent notamment par des troubles du comportement et de la fonction exécutive (Deng et al., 2011 ; Vengoechea et al., 2013 ; Gellera et al., 2013 ; Fahed et al., 2014). Le degré de sévérité varie suivant les individus et selon les différents stades de la maladie. Les signes de démence apparaissent progressivement et précèdent parfois les symptômes moteurs observés chez tous ces patients (Deng et al., 2011).

Au début de la maladie, les formes bulbaire et spinale de la SLA peuvent aussi bien être observées dans des cas familiaux et que sporadiques de SLA et ne dépendent pas de la localisation de la mutation dans le gène UBQLN2 (Synofzik et al., 2012 ; Williams et al., 2012 ; Gellera et al., 2013).

Au niveau histologique

Des analyses post mortem, sur des échantillons de moelle épinière, ont mis en évidence une perte d’axones dans le tractus cortico-spinal ainsi qu’une perte de neurones dans les cornes ventrales chez des patients exprimant l’ubiquiline 2P497H ou l’ubiquiline 2P506T (figure 15 : A et B). Ces individus montrent également une neuro-inflammation dans les cornes ventrales se manifestant par une astrocytose, autrement dit, une prolifération excessive et anormale des astrocytes appelée astrogliose (figure 15 : C).

Figure 15: Photos représentatives de l’atteinte de la moelle épinière dans la SLA liée à l’UBQLN2.

Les analyses suivantes ont été réalisées sur des coupes de moelle épinière provenant d’un patient exprimant l’ubiquiline 2P506T. (A) La coloration de la gaine de myéline au bleu de Luxol montre une perte importante de la myéline au niveau des tractus cortico-spinaux (têtes de flèche). (B) Les colorations à l’hématoxyline et à l’éosine mettent en évidence une perte de neurones de grande taille dans les cornes ventrales (flèches). (C) L’immunomarquage de la protéine acide fibrillaire gliale (GFAP), marquant les astrocytes, montre une importante astrocytose dans les cornes ventrales (flèches) (d’après Deng et al., 2011).

B

50

D’un point de vue histopathologique, la SLA liée à l’UBQLN2 se caractérise principalement par la présence d’agrégats protéiques, ou inclusions, qui sont majoritairement localisés dans les MNs de la moelle épinière. Ces inclusions, absentes chez les individus sains, ont une morphologie typique ressemblant à des filaments d’où le terme d’inclusion en écheveau (ou « skein-like » inclusion) (Deng et al., 2011).

Des analyses immunohistochimiques post mortem ont confirmé la présence d’inclusions « skein-like » cytoplasmiques positives pour l’ubiquiline 2 dans les MNs spinaux de patients atteints de SLA liée à l’UBQLN2 portant les mutations P497H ou P506T (figure 16) (Deng et al., 2011). Dans ces inclusions localisées dans la moelle épinière, l’ubiquiline 2 co-localise avec d’autres protéines telles que l’ubiquitine, p62, TDP-43, FUS et l’optineurine mais pas avec SOD1. Ces observations indiquent que la voie de dégradation des protéines dans les cellules exprimant l’ubiquiline 2 mutée est détériorée (Deng et al., 2011).

De plus, tous les cas sporadiques et familiaux de SLA, accompagnée ou non de démences, qui ont été étudiés par Deng et ses collaborateurs, présentent aussi des inclusions « skein-like » positives à l’ubiquiline 2 dans les neurones localisés dans les cornes ventrales de la moelle épinière. L’ubiquiline 2 pourrait donc jouer un rôle important dans la formation de ces inclusions pour les différentes formes de SLA. Les protéines TDP-43 et ubiquitine ont également été retrouvées dans les inclusions d’ubiquiline 2 dans la moelle épinière de patients atteints de SLAf, SLAs ou de SLAs/démence (Deng et al., 2011).

Figure 16: Photos représentatives de la formation d’inclusions “skein-like” localisées dans les neurones de moelle épinière chez un patient atteint de SLA liée à l’ubiquiline 2P506T.

Les analyses immunohistochimiques ont été réalisées à l’aide de deux anticorps; (A) l’un reconnait la région C-terminale de l’ubiquiline 2 (acides aminés 554 à 624) et (B) l’autre reconnait la région N-C-terminale de l’ubiquiline 2 (acides aminés 8 à 24). Les inclusions “skein-like” localisées dans le cytoplasme des neurones (flèches) et dans les neurites (tête de flèche) sont positives pour l’ubiquiline 2. Barre d’échelle : 100μm (d’après Deng et al., 2011).

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Ces inclusions positives pour l’ubiquiline 2 ont également été retrouvées dans les neurites et le cytoplasme de neurones localisés dans différentes régions de l’hippocampe (couche moléculaire du gyrus denté, CA1 et CA3) dans des cas de SLA uniquement accompagnée de démences, avec ou sans mutation de l’ubiquiline 2 (figure 17). Ces observations suggèrent que les signes de démence sont liés à la formation d’inclusions d’ubiquiline 2 dans l’hippocampe, en présence ou en absence de mutation dans le gène UBQLN2. En effet, chez les patients atteints de SLA-DFT portant des mutations dans le gène UBQLN2, les inclusions d’ubiquiline 2 co-localisent avec l’ubiquitine. Les individus n’exprimant pas l’ubiquiline 2 mutée montrent une co-localisation de l’ubiquiline 2 avec l’ubiquitine et p62 dans les inclusions.

D’autre part, la protéine TDP-43 a été identifiée dans les inclusions cytoplasmiques positives pour l’ubiquitine et p62, uniquement dans quelques cellules de la couche moléculaire du gyrus denté. Quant à la protéine FUS, également impliquée dans des cas de SLA-DFT, elle n’a été détectée dans aucune inclusion (Deng et al., 2011).

Figure 17: Photos représentatives des inclusions positives pour l’ubiquiline 2 observées dans l’hippocampe d’un patient atteint de SLA liée à l’ubiquiline 2^P506T.

Les analyses d’immunohistochimie montrent la présence d’inclusions positives pour l’ubiquiline 2 majoritairement localisées dans la région intermédiaire de la couche moléculaire du gyrus denté (A et B), CA3 (C) et CA1 (D). La figure B est un agrandissement de la région encadrée en figure A. Les flèches noires indiquent la présence d’inclusions dans les neurites (B, C et D) et les têtes de flèche noire indiquent la présence d’inclusions cytoplasmiques dans les cellules (C et D). Barres d’échelle : (A) 200μm, (B) 50μm, (C et D) 25μm (d’après Deng et al., 2011).

A

D C

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Ces résultats, montrant l’accumulation évidente de protéines, suggèrent donc qu’un dysfonctionnement du renouvellement des protéines pourrait être responsable de la plupart des cas de SLA et pourrait conduire à l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Cependant, le développement de modèles appropriés de la SLA liée à l’UBQLN2 est une condition préalable à la caractérisation des conséquences phénotypiques de ces mutations et à l'élaboration de stratégies thérapeutiques adéquates.