FUS-ALS, Altérations métaboliques, Dysrégulation des mitochondries, Oxydation des acides gras, Acétyl-carnitine, Warburg effect, Activateur PKM2

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est un trouble neurodégénératif dévastateur caractérisé par la dégénérescence rapide des motoneurones supérieurs et inférieurs (MNs). Cela conduit à une faiblesse musculaire, une atrophie, une paralysie et, finalement, une insuffisance respiratoire, qui est la principale cause de décès dans. Un gène majeur associé à la SLA est la protéine liant l'ARN FUS (FUsed in Sarcoma). Notre équipe a précédemment généré et caractérisé phénotypiquement une lignée stable de poisson zèbre mutante pour l'orthologue unique de FUS. Dans ce modèle, la perte de fonction de FUS a conduit à une réduction de la durée de vie chez les individus homozygotes et à des incapacités locomotrices. Ces déficits comportementaux étaient accompagnés de défauts anatomiques, notamment une réduction de la longueur des motoneurones et une fragmentation des jonctions neuromusculaires (JNM). Dans l'étude actuelle, j'ai approfondi l'impact de la délétion de FUS sur les caractéristiques post-synaptiques, révélant des perturbations dans l'organisation des fibres musculaires et l'intégrité du réseau mitochondrial. Des analyses transcriptomiques et métabolomiques intégrées ont montré des perturbations similaires des voies métaboliques tant chez les poissons zèbres mutants pour fus que dans les lignées cellulaires musculaires C2C12 dépourvues de FUS. En particulier, l'analyse transcriptomique a révélé que le gène FUS médie l'inhibition du gène PPAR-alpha, un régulateur maître de l'oxydation des lipides, et la régulation à la hausse du gène SLC2A1, crucial pour l'absorption du glucose. La dérégulation majeure du métabolisme de la carnitine, crucial pour le transport des acides gras dans les mitochondries. Cela a conduit à un changement métabolique distinct du métabolisme oxydatif vers la glycolyse, similaire à l'effet Warburg observé dans les cellules cancéreuses. Nous avons identifié l'Acétyl-L-Carnitine comme un modificateur chimique puissant qui sauve la fonction motrice et améliore la survie des larves de poissons zèbres fus -/- en améliorant l'oxydation des acides gras à longue chaîne. De plus, le TEPP-46, un activateur de PKM2, a également résolu le phénotype moteur en restaurant le rapport PKM1/PKM2, atténuant ainsi la gravité de l'altération motrice. Des défauts métaboliques similaires, y compris des carences en carnitine, ont été observés dans les cellules fibroblastiques d'un patient juvénile atteint de SLA avec une mutation tronquée de FUS. Nous avons démontré que FUS est essentiel pour maintenir la structure musculaire et un métabolisme oxydatif adéquat. Nous avons identifié des molécules thérapeutiques qui pourraient inverser la fonte musculaire dans la SLA liée à FUS. En parallèle au modèle de perte de fonction de fus, nous avons généré la lignée de poissons zèbres FUS 'NLS pour reproduire les caractéristiques de la pathologie FUS-SLA observées chez les patients. En utilisant la technologie CRISPR, nous avons induit une délétion au niveau du signal de localisation nucléaire (NLS) au domaine C-terminal de la protéine fus, profitant du pourcentage élevé d'identité entre les séquences génomiques et protéiques humaines et celles des poissons zèbres (60 % et 70 %, respectivement). Nous avons initialement évalué la capacité locomotrice des poissons aux premiers stades de développement et observé un phénotype fort à 2 jours post-fertilisation (jpf). De plus, la délétion de FUS-NLS chez le poisson zèbre a conduit à une dégénérescence des motoneurones et à une perturbation des projections axonales chez les embryons de poissons zèbres, mais pas à la dysrégulation musculaire observée dans le modèle de délétion de FUS. Ces deux modèles de poissons zèbres ont fourni des informations sur les altérations spécifiques au niveau des motoneurones et nous ont permis d'identifier des modificateurs génétiques et chimiques qui semblent corriger le phénotype causé par l'inactivation de FUS.