1.1. Les dystrophies rétiniennes et le cycle visuel dans l’épithélium pigmentaire rétinien

La plupart des formes monogéniques de rétinopathies héréditaires est associée à des gènes exprimés dans les photorécepteurs (PR) ou dans l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) où ils codent pour des protéines qui sont essentielles pour la structure, la fonction et la survie. Les processus cellulaires et les voies biochimiques spécifiques impliquées dans les dystrophies rétiniennes sont, entre autres, le développement des PR, la morphogenèse, la photo-transduction, le cycle visuel, le métabolisme cellulaire et le repliement des protéines.

La vision et la survie des cônes et bâtonnets nécessitent un renouvellement continu du chromophore visuel, le rétinal 11-cis, qui forme avec les protéines opsines, la rhodopsine et les pigments visuels des cônes.
 

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Le rétinal 11-cis est synthétisé à partir de la vitamine A, un rétinol tout-trans, qui est produit à partir de carotène pro-vitaminique provenant de l'alimentation. Dans le segment externe (OS) des disques des PR, la lumière cause la photoisomérisation du rétinal 11-cis en rétinal tout-trans, qui est réduit alors en rétinol tout-trans. Le renouvellement du rétinal  11-cis est assuré par le cycle visuel, une voie enzymatique, qui implique l’EPR et les cellules de Müller. La physiopathologie de la maladie de Stargardt implique une accumulation rapide de sous-produits bis-rétinoïques tel que l’A2E dans l'EPR.

Production scientifique : Notre équipe a identifié plusieurs mutations dans les gènes du cycle visuel responsables de dystrophies rétiniennes (Marlhens et al, Nat Genet 1997; Sénéchal et al, Am J Ophtalmo 2006; Humbert et al, Invest Ophthalmol Vis Sci 2006;  Ksantini et al, Ophtalmol Genet 2010). Nous avons maintenant mis au point des modèles cellulaires et animaux pour étudier les mécanismes biochimiques et moléculaires et la pathophysiologie du cycle visuel. Nous avons développé une stratégie double hybride de recherche de partenaires protéiques de l’isomérase des rétinoïdes (RPE65) qui a révélé plusieurs classes de protéines qui peuvent interagir. Parmi elles, FATP1 est une acyle-CoA  synthétase qui mobilise les acides gras à longue chaîne. Nous avons démontré que la co-expression de FATP1 et RPE65 dans des cultures cellulaires aboutit à une inhibition significative de l’isomérisation (Guignard et al, JBC 2010). Il s'agit de la première démonstration d'un partenaire protéique qui inhibe l'isomérisation. Nous avons ensuite étudié le phénotype des souris déficientes en Fatp1 fournies par Andreas Stahl. Ces souris ont montré une légère mais significative diminution de la fonction visuelle et plusieurs modifications de la rétine avec l'âge (Chekroud et al, PLoS One 2012). Des souris transgéniques surexprimant le gène humain FATP1 dans l’EPR sont actuellement étudiées.

Projets : 1. Le métabolisme des lipides est d'une importance majeure pour l'intégrité de la rétine et sa dérégulation peut conduire à des rétinopathies. Des troubles lipidiques ont été impliqués dans la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et la maladie de Stargardt. La perte de la fonction du gène Fatp, l'orthologue de FATP1 chez la drosophile, conduit à la mort des PR (Dourlen P. et al, PLoS Genetics 2012). Nous proposons d'étudier les fonctions conservées du gène Fatp chez la drosophile et la souris et les mécanismes par lesquels des dérégulations lipidiques conduisent à une perturbation de la fonction et de la survie des PR. Une innovation thérapeutique sera d'utiliser des peptides FATP1 pour inhiber spécifiquement l'activité isomérase et ralentir le cycle visuel dans des modèles animaux de la maladie de Stargardt.

2. Les stress carbonylé et oxydatif (COS) jouent un rôle important dans la maladie de Stargardt, ainsi que dans des pathologies du vieillissement comme la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA). Nous développons des composés chimiques qui devraient être efficaces comme anti-COS : d'abord, pour ralentir la formation de bis-rétinoïdes, en piégeant le rétinal tout-trans qui s’accumule dans les PR, puis pour protéger l'EPR du stress oxydant lié à la photo-oxydation.

Forts de notre expertise dans la biochimie de la rétine et du cycle visuel, nous développons  des projets post-génomiques pour étudier de nouvelles mutations génétiques et l'analyse phénotypique de nouveaux modèles animaux pour la thérapie génique. Ces études post-génomiques seront  étendues à de nouveaux gènes identifiés par l'analyse génétique pour diverses dystrophies rétiniennes.

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Expertises techniques : biochemistry and molecular biology, yeast two-hydrid screening, recombinant protein interaction, cell cultures, cell death and cell survival measurements, HLPC analysis of retinoids, analytical chemistry to probe the visual cycle, physiology of the visual function in mice.

 


Publications Principales

Crauste C., et al., European J Org Chem, 21, 4548-4561, 2014
Manes G,. et al., PLoS One, 9(4):e95768, 2014
Manes G., et al., Am J Hum Genet, 93(3):571-8, 2013
Chekroud K., et al., PLoS One, 7(11):e50231, 2012
Chekroud K., et al., Ophthalmic Res, 45(4):174-9, 2011
Ksantini M., et al., Ophthalmic Genet, 31(4):200-4, 2010
Guignard TJ., et al., J Biol Chem, 285(24):18759-68, 2010

Collaborations

  • Bertrand Mollereau (Equipe Apoptose et Neurogénétique, ENS de Lyon).
  • David Cia (UMR Inserm 1107, Laboratoire de Biophysique Neurosensorielle, Facultés de Médecine et de Pharmacie, Clermont-Ferrand).
  • Joseph Vercauteren, Institute of Biomolecules Max Mousseron (IBMM), UMR5247-CNRS-UM1-UM2-ENSCM, Faculty of Pharmacy, Montpellier.
  • Elsa Lhériteau et Caroline Guihal (Institut de Recherche Thérapeutique IRT1, Nantes).
  • Peter Humphries, Ocular Genetics Unit, Department of Genetics, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland.
  • Nikolai O. Artemyev, Department of Molecular Physiology and Biophysics, the University of Iowa College of Medicine, Iowa City, USA.

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Philippe Brabet