Lissencéphalie, LIS1, NMD, Protéasome, Électroporation in utero, Mort cellulaire

Le cortex cérébral humain est une structure hautement organisée dont les mécanismes de formation sont encore mal connus. Les cellules souches spécialisées et les progéniteurs neuronaux, ainsi que les mécanismes précis de leur génération et de leur migration sont à la base de cette structure. Tout dysfonctionnement de ces mécanismes développementaux entraîne des malformations du développement cortical (MCD). Parmi celles-ci, la lissencéphalie est une malformation caractérisée par une surface cérébrale lisse, des couches désorganisées et des neurones délocalisés. Classiquement, on attribue cette MCD à des défauts de migration neuronale. LIS1 est le gène majeur impliqué dans les lissencéphalies. Des délétions et mutations perte de fonction conduisent à une lissencéphalie alors que des duplications de LIS1 à l'origine d'un excès de LIS1, conduisent à une microcéphalie sans lissencéphalie. Cela a conduit à l'hypothèse que le développement cérébral serait sensible au dosage de LIS1. La protéine LIS1 est abondamment exprimée dans de nombreux tissus durant tout le développement. Cependant, les phénotypes observés dans le cerveau suggèrent que les cellules dérivées des neurones sont particulièrement sensibles au dosage de LIS1 par rapport aux autres types cellulaires. En effet, le rôle de LIS1 et de son partenaire Nde1 dans le transport de gros cargos médié par la dynéine est majeur dans les neurones alors qu'il est plus limité dans les cellules non neuronales. Mon travail de thèse avait pour objectif d'aborder l'impact de l'effet dose de LIS1 afin de mieux comprendre la variabilité phénotypique de la lissencéphalie LIS1. Pour ce faire, mes travaux ont porté sur quatre lignées de fibroblastes de patients avec trois mutations LIS1 hétérozygotes de novo et dont le spectre phénotypique était représentatif de la lissencéphalie LIS1, allant de la pachygyrie (phénotype modéré) à l'agyrie (phénotype sévère). J'ai montré pour certains patients, quelle que soit la sévérité du phénotype, qu'il existait un transcrit natif dont la quantité est diminuée, et un transcrit muté au sein des fibroblastes dont la quantité était variable. En effet, chez les patients « modérés », le transcrit mutant est détecté en faible quantité, tandis que cette quantité semble équivalente au transcrit sauvage chez les patients « sévères ». Le transcrit mutant des patients « modérés » est dégradé par la machinerie de Nonsense Mediated mRNA Decay (NMD), alors que les transcrits mutants « sévères » ne le sont pas. L'analyse de la quantité de protéine LIS1 dans les fibroblastes montre une diminution de la quantité totale de protéine quelle que soit la mutation. De plus, chez les patients « sévères », aucune protéine mutante n'a été détectée, infirmant l'hypothèse d'un effet dominant négatif. La présence d'amas de protéines LIS1 après inhibition du protéasome suggère la dégradation de ces protéines mutantes par le protéasome. En parallèle, j'ai réalisé des expériences d'électroporation in utero de plasmides porteurs de constructions LIS1 mutée ou non dans des cerveaux d'embryons de souris afin d'évaluer l'effet des mutations humaines in vivo, sur la prolifération des progéniteurs neuronaux, leur migration et leur organisation dans la plaque corticale. Mes résultats préliminaires suggèrent que la surexpression des formes sauvage ou mutée de LIS1 dans le cortex cérébral en développement de souris entraineraient la mort des progéniteurs neuronaux. Cette mortalité exagérée pourrait être en lien avec une anomalie de la mitose ou un stress réplicatif, comme cela a été observé dans plusieurs modèles de microcéphalie humaine. En conclusion, mes travaux ont permis de montrer que dans la lissencéphalie LIS1, il y a toujours un défaut de la quantité LIS1, que selon le type de mutation LIS1 et le phénotype observé, la diminution de LIS1 variait, et que les conséquences de ces mutations conduisaient à un excès de mortalité des progéniteurs neuronaux chez la souris.