Étude sur l’effet protecteur d’ERP57 contre la mutation TD43 liée à la SLA dans les cellules neuronales

Introduction

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une grave maladie neurodégénérative qui affecte les neurones moteurs. Presque tous les cas de SLA (97%) et environ 50% des cas de démence fronto-temporale (DFT) présentent une forme pathologique de la protéine de liaison à l’ADN TAR-43 (TDP-43), ce qui suggère que TDP-43 joue un rôle important dans les maladies neurodégénératives. Des études antérieures ont montré que la protéine du réticulum endoplasmique 57 (ERP57), un membre de la famille des protéines disulfure isomérases (PDI), avait un effet protecteur dans un modèle murin de SLA lié à la superoxyde dismutase 1 (SOD1) mutée. Cependant, on ne sait pas encore si ERP57 a un effet protecteur contre la TDP-43 pathologique spécifique à la SLA. L’objectif de cette étude est d’explorer le rôle d’ERP57 dans le processus pathologique de TDP-43 et d’évaluer son potentiel en tant que cible thérapeutique potentielle.

Source de l’étude

Cet article a été réalisé en collaboration par Sonam Parakh, Emma R. Perri, Marta Vidal et d’autres collègues du Centre de recherche sur la maladie du neurone moteur de l’Université Macquarie, et publié dans “Neuromolecular Medicine”. L’article a été reçu le 16 novembre 2023 et accepté le 9 avril 2024. Le professeur Julie D. Atkin est le principal responsable de cette étude.

Processus de recherche

Sujets et méthodes de recherche

Lignées cellulaires :

L’étude a utilisé la lignée cellulaire de neuroblastome Mouse neuro-2a (provenant de CellBank Australie), cultivée dans un milieu Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) supplémenté avec 10% de sérum fœtal bovin (FCS), à 37°C et 5% de CO_2.

Construction et transfection :

Un plasmide pCDNA3.1(+) contenant ERP57 a été fourni par le Dr Neil Bulleid de l’Université de Glasgow. Des constructions de TDP-43 de type sauvage et mutant TDP-43m337v avec une étiquette Turbo-GFP (provenant de pCMV6-AC-GFP) ont également été utilisées. Les expériences de transfection ont été réalisées avec Lipofectamine-2000 (Invitrogen), selon le protocole du fabricant.

Immunocytochimie et microscopie :

Les cellules neuronales ont été fixées avec 4% de paraformaldéhyde (PFA) et perméabilisées avec 0,1% de Triton-X dans du PBS. Elles ont ensuite été colorées avec divers anticorps primaires et secondaires, et les noyaux ont été colorés avec du Hoechst 33342. Les cellules ont ensuite été observées et les données enregistrées à l’aide d’un microscope à fluorescence.

Principales étapes de la recherche

1. Définition du problème et hypothèse :

L’objectif était de déterminer si ERP57 pouvait avoir un effet protecteur contre la TDP-43 mutée liée à la SLA, en empêchant sa localisation anormale et son agrégation dans les cellules neuronales.

2. Expériences sur les lignées cellulaires :

Des lignées cellulaires marquées avec TDP-43 et ERP57 ont été construites et observées par immunocytochimie et microscopie à fluorescence. Les principaux points observés étaient la localisation de TDP-43, la formation d’inclusions, la réponse au stress du RE et l’apoptose cellulaire.

Analyse des données et résultats

Diminution du niveau d’état stable de TDP-43 :

L’étude a d’abord observé si ERP57 pouvait avoir un effet protecteur contre la pathologie de TDP-43 dans les cellules neuronales. Par microscopie à fluorescence confocale, on a observé une co-expression d’ERP57 et de TDP-43 dans 99% des cellules transfectées après 72h. Le Western blot a montré une diminution du niveau d’état stable de TDP-43 de type sauvage et muté en présence d’ERP57. Cet effet était particulièrement significatif (*p < 0,05) à des niveaux d’expression plus faibles.

ERP57 empêche la localisation anormale de TDP-43 :

Ensuite, la localisation de TDP-43 dans les cellules a été observée lors de la co-expression d’ERP57 et de TDP-43m337v. Les résultats ont montré qu’ERP57 pouvait réduire significativement la localisation anormale de TDP-43 dans le cytoplasme (*p < 0,05), suggérant qu’ERP57 peut empêcher la mauvaise localisation de la TDP-43 mutée.

ERP57 inhibe la formation d’inclusions de TDP-43 mutée :

L’analyse quantitative par microscopie à fluorescence confocale a montré que la co-expression d’ERP57 réduisait significativement la formation d’inclusions dans les cellules portant la TDP-43m337v mutée. Une analyse d’image 3D plus approfondie a montré que la co-expression d’ERP57 réduisait significativement la taille des inclusions, suggérant qu’ERP57 joue un rôle dans la prévention du mauvais repliement de TDP-43.

ERP57 réduit le stress du RE et l’apoptose :

L’immunocytochimie a montré qu’ERP57 réduisait significativement le stress du RE (réponse immunitaire CHOP) et l’apoptose (noyaux fragmentés ou condensés) induits par la TDP-43 mutée.

Conclusion et découvertes importantes

Les principales découvertes de cette étude montrent que :

1. ERP57 peut réduire significativement la localisation anormale de la TDP-43 mutée dans le cytoplasme et réduire la formation et la taille des inclusions.
2. ERP57 peut réduire le stress du RE et l’apoptose causés par la TDP-43 mutée, montrant son effet protecteur.
3. ERP57 pourrait agir comme une chaperonne moléculaire dans la voie de repliement, aidant à maintenir le repliement et la fonction corrects de TDP-43.

Cette étude démontre pour la première fois l’effet protecteur d’ERP57 dans la pathologie de TDP-43 liée à la SLA, soulignant davantage le rôle important des membres de la famille PDI dans les maladies neurodégénératives. ERP57, en tant que cible thérapeutique potentielle, pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour le traitement de la SLA, de la DFT et d’autres maladies neurodégénératives connexes.

Signification et orientations futures de la recherche

Cette étude apporte une nouvelle perspective sur la compréhension du mécanisme protecteur d’ERP57 dans la SLA et ses applications thérapeutiques potentielles. Les recherches futures pourraient explorer davantage le rôle d’ERP57 dans les modèles in vivo de SLA et déterminer les mécanismes moléculaires spécifiques et les réseaux d’interactions protéiques. L’étude suggère également d’examiner l’applicabilité d’ERP57 dans d’autres maladies neurodégénératives, explorant son potentiel pour des applications cliniques plus larges.