Comparaison avec les données transcriptomiques de la littérature

Nous avons comparé nos résultats de transcriptomique issus de PBMC de sujets porteurs de la mutation G2019S de LRRK2 avec les données de la littérature. Nous avons relevé 3 études de transcriptome réalisées à partir de la substance noire de patients parkinsoniens comparés avec des témoins (Grünblatt et al., 2004 ; Zhang et al., 2005 ; Miller et al., 2006). Ces études ont identifié des perturbations des voies et fonctions classiquement impliquées dans la pathogénie de la MP et retrouvées également dans les PBMC (Tableau 7). De plus, nous avons observé dans les PBMC une altération de l’expression des gènes de l’apoptose (tels CASP6, APAF1, MAPK8 et BCL2) alors que les 3 études réalisées sur le cerveau n’ont pas mis en évidence cette voie. Les modifications tissulaires post-mortem sont vraisemblablement à l’origine de cette absence de dérégulation ; des phénomènes d’apoptose pouvant survenir à la fois chez les malades et les témoins. L’apoptose est néanmoins une des voies de la mort cellulaire des neurones

dopaminergiques (Anglade et al., 1997) et la toxicité cellulaire de LRRK2 implique APAF1 et les caspases (Iaccarino et al., 2007 ; Ho et al., 2009).

Tableau 7 : Principales voies dérégulées issues des études d’expression génique réalisées à partir de la substance noire de sujets parkinsoniens.

Auteur Mécanismes cellulaires impliqués

Grünblatt et al., 2004 Protéolyse Métabolisme/transmission dopaminergique Voies énergétiques Transduction du signal Adhésion cellulaire/cytosquelette Transport Cycle cellulaire Inflammation Transcription Modification protéiques/phosphorylation Zhang et al., 2005

Chaîne respiratoire mitochondriale Système ubiquitine-protéasome Signalisation cellulaire Miller et al., 2006 Transmission dopaminergique Cytosquelette Adhésion cellulaire

Seuls 8 gènes significativement dérégulés sont communs entre nos résultats et les 3 études transcriptomiques cérébrales ; avec un dérèglement dans le même sens pour 7 d’entre eux dans les 2 compartiments biologiques (Tableau 8). L’analyse des listes de gènes par les logiciels de bioinformatique comme IPA, permettant d’identifier des voies moléculaires et des fonctions dérégulées, apparaît donc comme un moyen intéressant pour mettre en valeur des événements moléculaires associés à la MP plutôt que s’intéresser aux seuls gènes. Cette approche peut refléter les relations complexes entre les produits des gènes survenant dans un contexte cellulaire ou tissulaire. Par ailleurs, l’expression des gènes est tissu-dépendante et il est difficile de parfaitement coupler les résultats entre les différents compartiments.

Tableau 8 : Gènes communs des études transcriptomiques entre PBMC et substance noire avec variation des ratios d’expression.

Symbole Nom du gène Sonde Agilent RE PBMC RE Cerveau

CSNK1G2 casein kinase 1, gamma 2 A_24_P99963   CTBP1 C-terminal binding protein 1 A_23_P41286   FMR1 fragile X mental retardation 1 A_24_P93967   MMP23B matrix metallopeptidase 23B A_23_P74088   SET SET translocation (myeloid leukemia-associated) A_23_P217015   SLC7A8 solute carrier family 7, member 8 A_23_P205489   STAT6 signal transducer and activator of transcription 6 A_23_P47879   TF transferrin A _23_P212500  

sporadique et 2,5% des formes familiales de nos cohortes. Ces valeurs sont proches de celles retrouvées dans la littérature en population caucasienne (Healy et al., 2008). En raison de sa présence aussi bien dans les formes familiales que sporadiques, cette mutation est retrouvée chez de nombreux individus et notamment chez des sujets à un stade pré-symptomatique de la maladie comme c’est le cas pour un des sujets de l’étude.

L’étude du transcriptome des PBMC de sujets porteurs de cette mutation a permis d’identifier des gènes dérégulés indiquant que la présence de la mutation LRRK2 est à l’origine d’un profil d’expression particulier. Cette liste de gènes est par ailleurs capable de séparer les individus selon leur génotype en ACP. Chose intéressante, le sujet pré-symptomatique se retrouve classé parmi les malades indiquant la présence de façon précoce d’une dérégulation de l’expression des gènes induite par la mutation. Cette approche a l’intérêt d’identifier des dérèglements moléculaires chez les patients de leur vivant et ainsi d’approcher les mécanismes sous-jacents des premières étapes de la maladie. Par ailleurs, l’identification d’un profil d’expression génique associé à la MP dans les PBMC pourrait servir à désigner ces gènes comme des marqueurs biologiques de la maladie. Une autre équipe a utilisé une technique similaire pour proposer un ensemble de gènes capables de séparer les parkinsoniens de contrôles sains et de contrôles présentant une autre pathologie neurodégénérative (Scherzer et al., 2007). Néanmoins, même si ces auteurs indiquent que leurs sujets sont à un stade précoce de la MP (score de Hoehn & Yahr moyen 2,3), la neurodégénérescence est déjà à un stade avancé. En revanche, l’étude du transcriptome des PBMC de sujets à un stade asymptomatique comme le sont les porteurs de mutations pathogènes (telles des gènes SNCA, LRRK2, Parkin, DJ-1, PINK1, etc...) pourrait apporter de nouvelles informations sur les mécanismes très précoces de la maladie.

Nous avons mis en évidence dans les PBMC des porteurs de la mutation G2019S de LRRK2 des gènes appartenant à des systèmes impliqués dans la MP comme le SUP, la mitochondrie, la réponse immunitaire ou l’apoptose. L’expression des gènes codant pour les grandes fonctions cellulaires est également dérégulée (cycle cellulaire, adhésion cellulaire, transduction des signaux, signalisation cellulaire, fonction membranaire, cytosquelette, métabolisme lipidique, transcription et traduction). Toutes ces perturbations sont également retrouvées dans les études transcriptomiques issues de la substance noire de parkinsoniens (Grünblatt et al., 2004 ; Zhang et

al., 2005 ; Miller et al., 2006) confirmant que les PBMC reflètent des événements moléculaires

associés à la maladie et indiquant l’intérêt de l’étude du transcriptome des PBMC comme nouvelle approche de la pathogénie de la MP.

Par ailleurs, nous avons identifié des voies et fonctions associées à la pathogénie de LRRK2 comme des gènes de la signalisation MAPK. La mutation G2019S est en effet située dans le domaine MAPKKK et est associée à un gain de fonction toxique (West et al., 2005). La protéine LRRK2 appartient à la famille tyrosine kinase MLK (mixed-lineage kinase) qui régule les MAPK8 (JNK) et MAPK14 (p38 MAPK) qui sont dérégulées dans les PBMC et dont les formes actives sont retrouvées dans les cerveaux humains parkinsoniens ou de modèles MPTP (Ferrer et

al., 2001 ; Gallo & Johnson, 2002). Ces données corroborent avec les perturbations de l’activité

de la signalisation MAPK observées dans les leucocytes de sujets porteurs de cette même mutation (White et al., 2007). Parmi les gènes dérégulés dans les PBMC, se trouve le gène de la moesin qui est le premier substrat identifié de LRRK2 et qui permet d’ancrer l’actine à la membrane plasmatique (Jaleel et al., 2007). Des gènes impliqués dans le cytosquelette d’actine, l’endocytose, le transport vésiculaire, le métabolisme lipidique sont également dérégulés dans les PBMC et ces fonctions sont associées à la protéine LRRK2 qui est localisée à des structures vésiculaires, aux microtubules et la mitochondrie (Biskup et al., 2006 ; Plowey et al., 2008). LRRK2 est également connectée au guidage axonal et la mutation G2019S est à l’origine d’une réduction de la taille des neurites dans des cultures neuronales primaires (MacLeod et al., 2006). Les gènes de la voie du guidage axonal (comme des ephrins EPH et SLIT) sont également associés à la MP (Lesnick et al., 2007 ; Srinivasan et al., 2009). Nous avons aussi observé une perturbation de l’expression de EFNA2 (ephrin-A2), EPH receptor 3 et SLIT 3 dans les PBMC des sujets LRRK2. Il est intéressant de noter que ces voies sont également dérégulées dans l’étude transcriptomique réalisée dans la lignée SH-SY5Y invalidée pour LRRK2 (Häbig et al., 2008) confirmant le rôle central de LRRK2 dans ces voies (Tableau 9).

Tableau 9 : Voies canoniques obtenues par le logiciel IPA dans la lignée SH-SY5Y avec invalidation de LRRK2 (Häbig et al., 2008).

Les voies canoniques communes avec l’analyse des PBMC sont indiquées en gras.

VOIES CANONIQUES p

Signalisation guidage axonal 0,004

Signalisation intégrines 0,013 Signalisation chémokines 0,015 Signalisation cytosquelette d’actine 0,015

Signalisation TGF-β 0,019

Signalisation SAPK/JNK 0,027

Signalisation récepteur ephrin 0,033

Signalisation calcique 0,034

Stress oxydant médié par NRF2 0,036

l’hypothèse que la MP est aussi une maladie associant processus neuro-inflammatoire et infiltration par le système immunitaire périphérique (Monahan et al., 2008). Une infiltration de lymphocytes T CD4+ et CD8+ a été identifiée dans les cerveaux parkinsoniens humains et MPTP. Les cellules CD4+ CD25+ semblent contribuer à la neurodégénérescence (Brochard et

al., 2009). Ces cellules T régulatrices modulent l’inflammation de la microglie par la médiation

des interleukines et du TGF-β (Reynolds et al., 2007). Par ailleurs, une étude d’association génique GWAS a rapportée la voie du récepteur lymphocyte T comme facteur de susceptibilité à la MP (Srinivasan et al., 2009). Tous ces résultats tendent à confirmer l’implication de ces cellules dans la pathogénie de la MP.

En conclusion, l’analyse du profil d’expression génique des PBMC de porteurs d’une mutation LRRK2 a permis d’identifier des voies et fonctions moléculaires associées à la MP et à LRRK2 et permet d’apporter de nouvelles pistes dans la compréhension de la maladie.

2. Etude de la duplication de SNCA : corrélation