Etude de la glycolyse vésiculaire en situation saine et dans la maladie de Huntington

Le jeudi 4 février 2021, Maximilian MC CLUSKEY soutiendra sa thèse intitulée "Etude de la glycolyse vésiculaire en situation saine et dans la maladie de Huntington".

Cette thèse a été dirigée par Frédéric Saudou et co-encadrée par Anne-Sophie Nicot.

Résumé de la thèse :

L'axone permet le déplacement électriques et chimiques sur de longues distances d'informations entre les neurones, un processus qui est à la base de la communication neuronale et de la fonction cérébrale. Cette information est transportée en partie par des vésicules. Les moteurs moléculaires liés à la membrane propulsent ces vésicules le long du cytosquelette de l’axone en consommant de l’ATP. Le laboratoire de Frédéric Saudou a montré précédemment que l'ATP nécessaire à ce transport est produit par des enzymes glycolytiques liées à ces membranes, créant ainsi un microenvironnement énergétiquement autonome pour le transport vésiculaire. De plus, le transport de BDNF est considérablement réduit dans la maladie de Huntington (MH), une maladie génétique causée par une expansion anormale de répétition de CAG dans le gène de la huntingtine (HTT). Cela conduit à un support trophique insuffisant du BDNF au striatum où il joue normalement un rôle crucial dans la survie cellulaire. La HTT est connu pour être une protéine d’échafaudage pour les moteurs moléculaires sur les vésicules. Les objectifs de ce projet étaient donc de concevoir une approche permettant la mesure de l'activité glycolytique sur les vésicules afin de comprendre les subtilités de l'activité glycolytique sur les vésicules ainsi que d'identifier le lien entre glycolyse vésiculaire et transport insuffisant caractéristique de la MH.

Pour ce faire, nous avons d'abord voulu décrire les différences de taux métaboliques et d'efficacité entre la glycolyse cytosolique et vésiculaire. Pour mesurer l'activité glycolytique, nous avons décidé de scinder la voie en deux segments: le premier a été déterminé par la production de NADH, le produit de GAPDH; et le deuxième segment a été mesuré par la production d'ATP, produite par PGK et PK. Grâce à ces mesures, nous avons constaté que la glycolyse vésiculaire a une plus grande affinité pour ses substrats que le cytosol, ce qui rend la vésicule plus efficace pour produire du NADH et de l'ATP que ses équivalents cytosoliques.

Cela nous a alors conduit à nous interroger sur l'importance du recyclage de NAD+ sur les vésicules. Ici, nous avons montré, par immunofluorescence et western blot, que la LDH, enzyme responsable de la conversion du pyruvate en lactate et de l'oxydation du NADH, est également liée aux vésicules. En outre, nous avons démontré que ce recyclage NAD-dépendant de la LDH est crucial pour l'activité glycolytique globale sur les vésicules et requis pour le transport du BDNF dans des neurones corticaux en culture. Par conséquent, les vésicules axonales produisent de l'ATP par glycolyse aérobie, de manière similaire à l'effet Warburg décrit dans les cellules cancéreuses.

Enfin, nous avons étudié le lien entre la glycolyse vésiculaire et le transport de BDNF dans la MH. Nous avons montré que le HTT interagit plus fortement sur les vésicules avec au moins deux enzymes glycolytiques, GAPDH et PFK, et que la quantité et l'activité de l'enzyme glycolytique sur les vésicules sont affectées dans la MH. Sur la base de ces résultats, nous avons utilisé la construction TM-GAPDH décrite précédemment pour stimuler artificiellement la glycolyse spécifiquement sur les vésicules ce qui nous a permis de démontrer que cette approche était suffisante pour restaurer le transport in vitro. Ceci est une preuve de l'importance de la glycolyse vésiculaire dans le transport du BDNF et la pathogenèse de la MH.

Composition du jury :

• Rapporteurs: Carine Pourié et Frédéric Darios
• Examinateurs: Isabelle Arnal et Hervé Ducouchaud