TDP-43

3.1.1.1. Modèles de surexpression

De nombreux groupes ont développé des souris sur-exprimant TDP-43 mutant. Les premiers groupes à publier au sujet des souris transgéniques sur-exprimant TDP-43 ont bien souvent utilisé un promoteur fort comme celui de la protéine Prion. Les souris surexpriment la protéine de 2.5 à 3 fois le niveau de l’endogène. Cependant, les différences entre les lignées surexprimant TDP-43sauvage et TDP-43A315T ne sont pas très marquées. Les souris présentent des inclusions cytoplasmiques phosphorylées et ubiquitinilées, des anomalies mitochondriales et une durée de vie très courte d’à peine deux mois [152, 153]. D’autres souris présentent un phénotype beaucoup moins agressif. Cette fois l’expression de TDP-43sauvage, TDP-43A315T, TDP-43G348C, est placée sous le contrôle du promoteur TDP-43 murin. Les souris développent des inclusions ubiquitinylées ainsi qu’un déficit d’apprentissage et un faible de déficit moteur qui s’intensifie avec l’âge. Ces souris atteignent au moins les 10 mois de vie [154]. Dernièrement, un autre modèle a été publié, où les souris transgéniques TDP-43A315T meurent prématurément des suites d’obstructions intestinales. Les chercheurs ont réussi à contourner ce

phénotype en nourrissant les souris à l’aide de « gel » qui élimine la présence d’élément « non-digérables », et là, les souris présentent peu à peu des caractéristiques de perte neuronales. Le lien entre les maladies du tube digestif et les maladies neurodégénératives n’a pas été expliqué dans cette publication [155].

Chez la drosophile, l’expression des protéines TDP-43sauvage, TDP-43A315T au niveau de l’œil aboutit à une dégénérescence des cellules oculaires. Lorsque l’expression de la protéine est ciblée au niveau des neurones via l’utilisation d’un promoteur spécifique D42 Gal4, les auteurs ne constatent aucune présence d’agrégats. Cependant les mouches transgéniques développent des défauts de locomotion et leur viabilité se retrouve diminuée [156, 157].

Chez l’organisme modèle C. elegans ni surexpression de TDP-43sauvage ni celle du mutant TDP-43A315T ne réduit l’espérance de vie du nématode [158]. Les vers exprimant TDP- 43sauvage, TDP-43G290A, TDP-43M337V, TDP-43A315T présentent tous un déficit locomoteur lié à l’âge, cependant, l’expression des mutants engendre un phénotype beaucoup plus agressif que l’expression de la protéine sauvage [159]. Cependant, seuls les mutants induisent une perte neuronale et une insolubilité protéique de TDP-43 [158, 159].

Globalement, surexpression de TDP-43 provoque plusieurs phénotypes qui ressemblent à ceux développés chez les patients atteints de SLA. Cependant, bien que l’expression de mutant aggrave dans certains cas les phénotypes observés, l’expression de la protéine sauvage engendre déjà des phénotypes toxiques.

3.1.1.2. Modèles de déplétion de TDP-43

Pas moins de trois équipes ont essayé de mettre au point des souris complètement invalidées pour TDP-43 (Knock Out). Alors que les hétérozygotes sont indifférenciables des souris sauvages, les souris homozygotes -/- pour TDP-43 meurent entre 3.5 et 6.5 jours de vie embryonnaire [160-162]. Par la suite, deux équipes ont généré des souris pour lesquelles l’expression de TDP-43 a été supprimée ou diminuée spécifiquement dans les neurones moteurs. Ces souris développent une perte d’innervation des plaques neuromusculaires ainsi qu’une diminution du nombre de neurones moteurs de gros diamètre (alpha). De plus, dans les neurones déficients en TDP-43 les auteurs ont révélé la présence soit de dépôts ubiquitinilés, soit l’accumulation de neurofilaments phosphorylés rappelant la pathologie. Ces phénotypes sont assez proches de ceux observés chez les patients [163, 164].

Chez la drosophile l’homologue de TDP-43 est TBPH (TAR binding protein homolog). Sa déplétion n’est que partiellement létale. Les mouches développent des troubles de locomotion, des mouvements non coordonnés, une incapacité à voler ou à marcher et une réduction de leur durée de vie. Au niveau neuronal, l’arborisation dendritique est fortement affectée avec une diminution des terminaisons de 23 %. L’ensemble de ces phénotypes démontre une atteinte caractéristique évidente du réseau neuronal moteur [165, 166].

Deux groupes ont étudié l’effet de la déplétion de tdp-1, l’homologue de TDP-43 présent chez l’organisme modèle C. elegans. Il existe deux souches mutantes tdp1(ok803) et

tdp-1(ok871), supposées ne produire aucun ARNm correspondant à la protéine tdp-1. Les vers

mutants tdp-1(ok871) présentent une baisse de fertilité, un retard de développement. Alors que les mutants tdp1(ok803) sont aussi sensibles au stress oxydatif (peroxyde d’hydrogène et

Juglone) et osmotique (NaCl et sorbitol) [167, 168]. L’expression de la protéine humaine TDP-43 restaure un phénotype normal chez les vers tdp-1(ok803) [168] .

3.1.2. FUS

3.1.2.1. Modèles de surexpression

Peu de modèles murins surexprimant un mutant FUS ont été générés à ce jour. Cependant, il semble que les caractéristiques phénotypiques concordent. En effet l’expression du mutant FUSR521C ou de la protéine tronquée FUS1-359 corrèlent avec une diminution de la durée de vie des souris couplée à des déficiences motrices. Mais, aucun de ces modèles n’est comparé à des lignées surexprimant uniquement la protéine FUSsauvage. De ce fait, nous ne pouvons pas conclure si les défauts phénotypique observés doivent être attribués à la surexpression de FUS ou à la présence de la mutation/troncation [169, 170].

Chez la drosophile, l’expression dans l’œil des protéines FUSsauvage, FUSR518K, FUSR521H, FUSR521C, cause une dégénérescence oculaire sévère. Lorsque l’expression de FUSsauvage et de FUS521C est ubiquitaire ou ciblée au niveau du système nerveux, elle induit une augmentation de la mortalité des mouches et un défaut de locomotion concomitant avec une altération morphologique et fonctionnelle des jonctions neuromusculaires [171, 172].

La surexpression de FUSsauvage et celle du mutant FUSS57Δ ne réduisent pas l’espérance de vie de modèle du nématode C. elegans. De plus, seuls les mutants induisent une perte neuronale et une insolubilité protéique de FUS [158].

Comparativement aux modèles surexprimant TDP-43, ceux surexprimant FUS sont beaucoup moins nombreux. Cependant, il semble que la toxicité induite par l’expression des mutants soit en grande partie partagée par ceux exprimant la protéine sauvage.

3.1.2.2. Modèles de déplétion

Contrairement à la déplétion de TDP-43, les homozygotes -/- pour FUS ne sont pas létales au stade embryonnaire. Cependant, à la naissance, les souris -/- sont les plus chétives de leur portée, même si cette différence ne dépasse pas la variabilité naturelle. Bien que ces animaux soient viables, un déficit de méiose engendre d’importants problèmes de fertilité de la souche (stérilité totale des mâles et partielle des femelles) et une forte instabilité génétique : aneuploïdie, anomalie karyotipique, insertion extra-chromosomale, fusion centromérique ainsi que des cassures chromosomique fréquentes [173, 174].

La drosophile possède un homologue de FUS appelé Cabeza (Caz). Les auteurs ont ciblé la déplétion de Caz dans les motoneurones (le type cellulaire principalement affecté par la pathologie). Ces mouches présentent une réduction de la mobilité mesurée par un test de « géotaxie négative » (climbing assay). De plus leur arborescence synaptique est amoindrie et le nombre de boutons synaptiques est inférieur à celui des mouches sauvages. L’ensemble du phénotype démontre une atteinte évidente du réseau neuronal moteur [175].

L’homologue de FUS chez le ver est fust-1. Il semblerait que fust-1 soit impliqué dans la réponse au stress [176, 177]. Cependant la souche mutant fust-1 (équivalent à une déplétion de la protéine) n’est pas entièrement caractérisée à ce jour.