L’épissage aberrant dans la maladie de Huntington accompagne une activité perturbée de TDP-43 et une modification altérée de l’ARN m6A

Contexte académique

La maladie de Huntington (HD) est une maladie neurodégénérative héréditaire à transmission autosomique dominante, caractérisée principalement par des symptômes moteurs, cognitifs et psychiatriques. Cette maladie est causée par une expansion des répétitions CAG dans le gène HTT, entraînant une extension anormale de la séquence de polyglutamine dans la protéine huntingtine (HTT). Bien que le mécanisme de mutation du gène HTT ait été largement étudié, les mécanismes sous-jacents aux anomalies du traitement de l’ARN dans la HD restent mal compris. En particulier, le rôle précis de l’épissage aberrant de l’ARN dans la HD n’a pas encore été entièrement élucidé. Ces dernières années, le rôle des protéines de liaison à l’ARN (RNA-binding proteins, RBPs) et des modifications de l’ARN (comme la méthylation m6A) dans les maladies neurodégénératives a progressivement attiré l’attention. TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) est une protéine de liaison à l’ARN clé dans la sclérose latérale amyotrophique (ALS) et la démence frontotemporale (FTLD), mais sa fonction dans la HD reste incertaine.

Cette étude vise à explorer le rôle régulateur de TDP-43 et de la modification m6A de l’ARN dans la HD, en révélant leurs mécanismes potentiels dans l’épissage aberrant de l’ARN observé dans cette maladie.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Thai B. Nguyen, Ricardo Miramontes et plusieurs autres auteurs issus de diverses institutions de recherche, notamment l’University of California, Irvine et le Ludwig Institute for Cancer Research. La recherche a été publiée en février 2025 dans la revue Nature Neuroscience, sous le titre “Aberrant splicing in Huntington’s disease accompanies disrupted TDP-43 activity and altered m6A RNA modification”.

Méthodologie et résultats de la recherche

1. Anomalies du traitement de l’ARN dans les modèles murins de HD

L’étude a commencé par séquencer l’ARN (RNA-seq) dans le modèle de souris transgénique R6/2 de la HD, analysant les changements d’épissage de l’ARN dans le striatum et le cortex de souris âgées de 3 mois. Les résultats ont montré un nombre significatif d’événements d’épissage aberrants, en particulier une augmentation marquée des sauts d’exons (exon skipping). En utilisant l’outil RMATS (RNA-seq multivariate analysis of transcript splicing), les chercheurs ont identifié respectivement 9033 et 10074 événements d’épissage significatifs dans le cortex et le striatum. Une analyse GO (Gene Ontology) plus approfondie a révélé que ces anomalies d’épissage concernaient principalement des gènes liés à la transmission synaptique neuronale.

Pour valider ces changements d’épissage, les chercheurs ont utilisé la technologie RASL-seq (RNA-mediated oligonucleotide annealing, selection and ligation with next-generation sequencing) pour analyser les événements d’épissage dans les souris R6/2 ainsi que dans deux autres modèles de HD (Q150 et Q175). Les résultats ont montré une augmentation significative des sauts d’exons chez les souris HD, avec des changements dépendants de la dose et de l’âge.

2. Enrichissement des motifs TDP-43 et m6A dans les souris HD

Pour explorer les mécanismes potentiels des anomalies d’épissage, les chercheurs ont effectué une analyse de novo des motifs, révélant que les exons sautés chez les souris HD étaient enrichis en motifs UG/GU, qui sont des sites de liaison pour TDP-43. De plus, le motif canonique DRACh (D = A/G/U, R = A/G, H = A/C/U) de m6A a été identifié, suggérant que la modification m6A pourrait jouer un rôle dans la régulation de l’épissage dans la HD.

3. Découverte d’événements d’épissage non annotés dans la HD

Les chercheurs ont ensuite utilisé les outils MAJIQ et LeafCutter pour analyser les événements d’épissage non annotés dans le cortex et le striatum des souris HD. Les résultats ont montré qu’environ 50 % des changements d’épissage n’étaient pas annotés, et ces changements concernaient principalement des gènes liés au développement et à la fonction neuronale. En utilisant le séquençage d’ARN monocellulaire et le séquençage long-read (PacBio Iso-seq), les chercheurs ont validé l’existence de ces événements d’épissage non annotés et ont découvert qu’ils étaient étroitement liés à la perte de TDP-43.

4. Affaiblissement de la liaison de TDP-43 dans la HD

Pour étudier le rôle de TDP-43 dans la HD, les chercheurs ont réalisé une expérience eCLIP-seq (enhanced crosslinking and immunoprecipitation sequencing) de TDP-43, analysant les sites de liaison de TDP-43 dans le cortex et le striatum des souris HD et normales. Les résultats ont montré que la liaison de TDP-43 était significativement réduite chez les souris HD, en particulier dans les gènes dont l’expression était diminuée. De plus, les sites de liaison de TDP-43 étaient étroitement associés aux sites de modification m6A, indiquant que la fonction de TDP-43 pourrait dépendre de la modification m6A.

5. Réduction de la localisation nucléaire de TDP-43 dans les cerveaux de souris et d’humains atteints de HD

Par coloration immunofluorescente, les chercheurs ont observé une réduction significative de la localisation nucléaire de TDP-43 dans les cerveaux de souris et de patients humains atteints de HD, ainsi qu’une accumulation de TDP-43 phosphorylée (pTDP-43) dans le cytoplasme. De plus, les chercheurs ont découvert une nouvelle structure d’agrégation nucléaire ressemblant à des corps (aggregation-like bodies, AL bodies) contenant de la pTDP-43, ces structures étant co-localisées avec la protéine HTT, suggérant que l’agrégation anormale de TDP-43 pourrait faire partie de la pathologie de la HD.

6. Anomalies de la modification m6A dans la HD

Les chercheurs ont également analysé les changements de modification m6A chez les souris HD. Grâce à la m6A eCLIP-seq, ils ont constaté une réduction significative des sites de modification m6A chez les souris HD, en particulier dans les gènes dont l’expression était diminuée. De plus, la réduction de la modification m6A était étroitement liée à la diminution de la liaison de TDP-43, indiquant que la modification m6A pourrait réguler la fonction de TDP-43 dans la HD.

Conclusion et importance

Cette étude révèle le rôle crucial de la dysfonction de TDP-43 et des anomalies de la modification m6A de l’ARN dans l’épissage aberrant observé dans la HD. Les recherches montrent que la réduction de la localisation nucléaire de TDP-43 et l’accumulation de TDP-43 phosphorylée dans le cytoplasme sont des caractéristiques clés de la pathologie de la HD. De plus, la réduction de la modification m6A pourrait influencer l’expression des gènes et l’épissage en affectant la liaison de TDP-43. Ces découvertes offrent de nouvelles perspectives sur les mécanismes pathologiques de la HD et suggèrent que TDP-43 et la modification m6A pourraient devenir des cibles thérapeutiques potentielles.

Points forts de la recherche

1. Dysfonction de TDP-43 dans la HD : L’étude révèle pour la première fois de manière systématique la dysfonction de TDP-43 dans la HD, en particulier sa réduction de localisation nucléaire et l’accumulation de TDP-43 phosphorylée dans le cytoplasme.
2. Anomalies de la modification m6A : La recherche montre que la modification m6A est significativement réduite dans la HD, et que cette réduction est étroitement liée à la liaison de TDP-43, suggérant un rôle régulateur de la modification m6A dans la HD.
3. Découverte d’événements d’épissage non annotés : Grâce au séquençage d’ARN monocellulaire et au séquençage long-read, les chercheurs ont identifié de nombreux événements d’épissage non annotés, étroitement liés à la pathologie de la HD.
4. Nouvelle structure d’agrégation nucléaire de pTDP-43 : Les chercheurs ont découvert pour la première fois des structures d’agrégation nucléaire ressemblant à des corps contenant de la pTDP-43 dans le cerveau de patients atteints de HD, ces structures pouvant être liées à la progression de la pathologie.

Valeur de la recherche

Cette étude non seulement révèle le rôle crucial de TDP-43 et de la modification m6A dans la HD, mais fournit également de nouvelles perspectives sur les mécanismes pathologiques de cette maladie. Ces découvertes offrent une base théorique pour le développement de stratégies thérapeutiques ciblant TDP-43 et la modification m6A, avec une importante valeur scientifique et applicative.