Les dystrobrevines sont des protéines de 87-94 kDa qui sont des paralogues de la dystrophine, du fait de leur homologie structurale avec le domaine carboxy-terminal des produits du gène dmd. L’α- et la β-dystrobrévine sont codées par deux gènes autosomaux distincts et possèdent de nombreux isoformes. Les dystrophines et les dystrobrévines peuvent lier jusqu’à quatre syntrophines, qui à leur tour vont interagir avec une variété de protéines membranaires clefs. La dystrobrevine peut également se lier avec la dysbindine,
9. La dystonie myoclonique associe des contractions musculaires brèves et rapides (myoclonie) entraînant des mouvements anormaux aboutissant à des anomalies posturales (dystonie). La maladie est souvent associée avec des troubles dépressifs, obsessionnels compulsifs, troubles de la personnalité et crises de panique. La plupart des troubles disparaissent lors d'ingestion d'alcool.
qui a soulevé un grand intérêt depuis que des études récentes la qualifient de gène de susceptibilité pour la schizophrénie, notant son rôle dans l’assemblage et l’adressage du DGC ainsi que son rôle potentiel de régulateur du cycle des vésicules synaptiques dans les synapses centrales glutamatergiques.
L’α-dystrobrevine est une forme musculaire, également présente dans les astrocytes périvasculaires ainsi que dans la glie de Bergmann en association avec la Dp71, tandis que la β-dystrobrevine est exprimée dans le cerveau, notamment dans les densité post-synaptique du cortex, hippocampe et cervelet (particulièrement au niveau des cellules granulaires et de Purkinje) et d’autres tissus (foie, rein et poumon), mais est absente du muscle (Blake et al., 1999). Plus particulièrement, la β-dystrobrevine, tout comme la dystrophine est retrouvé dans les neurones du cortex et de l’hippocampe et semble être en interaction avec la Dp71 et la Dp140 (Blake et al., 1998).
Les syntrophines sont une famille hétérogène de protéines adaptatrices de 59 kDa, qui interagissent avec la dystrophine, l’utrophine et l’α-dystrobrévine. Cinq formes de syntrophine ont été décrites : α-, β1-, β2-, γ1-, γ2-syntrophines.
Les formes α et β1 sont fortement exprimées dans le muscle squelettique et cardiaque mais plus faiblement le cerveau à l’inverse de la forme β2. Les formes γ ont un profil différent, semblant jouer un rôle crucial au niveau cérébral, particulièrement dans les cellules pyramidales de l’hippocampe, les neurones corticaux ainsi que les cellules de Purikinje du cervelet (Alessi et al., 2006). On les retrouve également associées à la nNOS (neuronal nitric oxide synthase, uniquement pour les formes α et β1-2), à la PSD95 (Brenman et al., 1996), à l’aquaporine 4 (AQP4 ; Adams et al., 2001 ; Neely et al., 2001), à divers canaux ioniques comme les canaux potassiques Kir2 (Leonoudakis et al., 2004) et Kir4.1 (Connors et al., 2004), à des canaux sodiques voltage-dépendants dans le muscle et le cerveau (Gee et al., 1998), mais également à des protéines synaptiques comme les neuroligines ou la calmoduline et à des kinases (dans les neurones de Purkinje du cervelet notamment : Hogan et al., 2001). Les mutations qui perturbent leur lien aux neuroligines ont été associées à l’autisme, ce qui confirme leur rôle fonctionnel important dans la fonction synaptique (Yamakawa et al., 2007). Dans le cerveau, elles servent d’adaptateurs qui vont recruter des protéines de signalisation à la membrane, faisant de cette famille un acteur clef dans l’organisation membranaire et les fonctions de signalisation dans le cerveau.
3. Conclusion
Cette synthèse a été l’occasion d’aborder les aspects moléculaires des dystrophines et de leurs partenaires d’interaction. Des évidences claires relient toutes ces protéines avec diverses myopathies ou troubles neuropsychiatriques. Le prochain chapitre de cette introduction (III. Les modèles expérimentaux, page 53) détaillera l’apport des modèles animaux déficients en dystrophines sur ces questions et en particulier sur le rôle fonctionnel des dystrophines dans le cerveau.
III. Les modèles expérimentaux
1. Présentation générale
Actuellement, il existe deux types de modèles animaux de la DMD : ceux qui présentent une mutation spontanée ou induite par mutagénèse chimique dans le gène de la dystrophine, et ceux qui ont été générés artificiellement par génie génétique.
Près de 60 modèles animaux de la DMD existent, et la liste ne cesse de s’agrandir. Ils incluent tout autant des modèles non-mammifères comme le ver C. elegans, la drosophile, ou le zebrafish et des mammifères comme la souris, le chat, le chien, et plus récemment le rat ou le cochon (McGreevy et al., 2015).
Les modèles canins de la myopathie de Duchenne sont décrits depuis plus de 50 ans dans la littérature et ~20 races différentes sont concernées. Leur phénotype musculaire est beaucoup plus proche de celui de l’humain, devenant de facto un bon modèle d’étude pour les thérapies visant à rétablir l’expression de la dystrophine dans le muscle. De plus, les réponses immunitaires du chien sont plus proches de l’Homme et sa plus grande taille permet de mieux appréhender les effets d’un traitement sur un individu de grande taille. Malgré tout, c’est le modèle murin qui est le plus largement utilisée à la fois pour l’étude du rôle fonctionnel des dystrophines, l’étude des déficits cognitifs associés ainsi que pour le développement des nouvelles thérapies.
Il existe aussi de nombreux modèles murins dits « double knock-out », où la perte de dystrophine est associée à la perte d’au moins une autre protéine, généralement un paralogue susceptible de compenser la perte de dystrophine (e.g., utrophine) ou une protéine en interaction avec la dystrophine, afin d’étudier le rôle du complexe glycoprotéique associé aux dystrophines (les figures supplémentaires de McGreevy et al., 2015 reviennent en détails sur ces lignées).
Le modèle historique est la souris mdx, dont seule la dystrophine Dp427 est mutée, ce qui en fait un bon modèle du point commun à tous les patients myopathes. La souris Dp71-null est également un modèle intéressant, car la perte de Dp71, seconde dystrophine cérébrale, joue un rôle dans la déficience intellectuelle associée à la myopathie.
2. La souris mdx : modèle des altérations communes à tous les
patients ?
Le modèle le plus largement utilisé pour l’étude de la myopathie de Duchenne est la souris
mdx (C57BL/10ScSn-Dmdmdx/J), découverte au début des années 1980 dans une colonie
de C57BL/10ScSn/J du fait de son taux circulant de créatine kinase10 élevé. Par la suite, des preuves histologiques et génétiques sont venues confirmer le diagnostic (Ryder-Cook
et al., 1988 ; Sicinski et al., 1989). Une mutation non-sens ponctuelle (cytosine en thymine)
10. La créatine kinase est une enzyme qui va catalyser la conversion de la créatine en phosphocréatine par utilisation d’une molécule d’ATP qui est convertie en ADP + P. Cette réaction se fait en sens inverse lors de l’effort musculaire laissant place à la dégradation du glucose en acide lactique. Ainsi un fort taux de créatine kinase circulant révèle une lésion tissulaire du muscle.
introduisant un codon stop dans l’exon 23 de la dystrophine est responsable de la myopathie chez cette souris, entrainant l’absence sélective de la forme complète de la dystrophine à la fois dans le muscle et le cerveau (Sicinski et al., 1989).
En 1989, quatre variant chimiques (chemical variant, cv) ont été créés. Ces souris, de fond génétique C57/BL6, ont été nommées mdx2cv, mdx3cv, mdx4cv, et mdx5cv. L’utilisation du mutagène N-ethyl-N-nitrosourea (ENU) a permis d’induire de manière aléatoire de nouvelles mutations ponctuelles dans le gène dmd (Chapman et al., 1989).
Figure 12 - Sites de mutation et dystrophines affectées dans différentes lignées mdx
Le profil musculaire de ces modèles varie peu par rapport à la mdx, mais chacune présente tout de même des spécificités. La mdx3cv exprime uniquement ~5% d’une Dp427 presque intacte et un phénotype musculaire moins sévère (Cox et al., 1993; Li et al., 2008), la
mdx5cv présente un phénotype musculaire plus sévère (Beastrom et al., 2011) et on observe peu de fibres révertantes chez les mdx4cv et mdx5cv (Danko et al., 1992). La souris
mdx4cv est utilisée pour l’étude de la cardiomyopathie (Decrouy et al., 1997).
La souris mdx ne présente pas de trouble de l’ERG (Cibis et al., 1993) au contraire de la souris mdx3cv déficiente pour toutes les formes de dystrophines (Pillers et al., 1995). Bien que forts intéressants, peu d’études se sont intéressées à ces variants chimiques, préférant le modèle mdx.