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Etude de l'effet de l'inhibition de la voie ATF6 de l'Unfolded Protein Response sur la fonction de la protéine F508del-CFTR

Dernière mise à jour 09.08.2019 à 12h54

Axe de recherche : Fonction CFTR Délégation territoriale : Côtes d'Armor-Finistère

Porteur du projet : Pascal TROUVÉ
Inserm - UMR1078-Génétique, Génomique fonctionnelle et Biotechnologies

Contexte : 
La mucoviscidose est la maladie génétique la plus fréquente dans la population caucasienne. Elle est causée par des mutations dans le gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) qui code pour une protéine (CFTR), qui est un canal chlorure présent dans la membrane des cellules. Les mutations du gène entraînent un défaut d’expression et/ou de fonction de la protéine CFTR. Chez les patients, ceci se traduit par une déshydratation et un épaississement du mucus qui devient un terrain favorable aux infections et à l’inflammation, notamment dans les voies respiratoires. La mutation la plus fréquemment rencontrée chez les malades (70 % des cas) correspond à l’expression de la protéine F508del-CFTR qui est mal formée, rapidement dégradée et qui atteint difficilement la membrane des cellules. En effet, la protéine F508del-CFTR est retenue principalement dans un compartiment intracellulaire appelé le reticulum endoplasmiqe (RE). Nous avons montré que cette rétention active une réponse nommée UPR (unfolded protein response) et que l’inhibition de l’une ses voies (ATF6) restaure l’exportation membranaire de la protéine mutée.

Objectifs :
L’objectif de notre projet est double, en partant de nos résultats antérieurs, montrant qu’une inhibition de la voie ATF6 de l’UPR restaure la fonction du F508del-CFTR.

  1.  Il s’agit de décrire les évènements moléculaires et cellulaires liés à l’inhibition de la voie ATF6 de l’UPR, sachant que cette inhibition a un effet positif sur l’exportation membranaire et la fonction du canal Cl- F508del-CFTR. Nous allons étudier la régulation de 84 gènes dépendants de l’activation d’ATF6. Une petite molécule sera utilisée pour inhiber la voie ATF6 de l’UPR. Un brevet étant en cours, nous l'appellerons X. 
  2.  Il s’agit ensuite de décrire le phénomène par lequel le canal F508del-CFTR rejoint la membrane plasmique lorsque la voie ATF6 de l’UPR est inhibée. S’agit-il de la voie classique d’exportation des protéines membranaires dite voie conventionnelle ou d’une voie alternative ? Le décryptage du chemin pris par la protéine F508del-CFTR pour rejoindre la membrane des cellules quand ATF6 est inhibé par X permettra de mettre en évidence de nouvelles molécules impliquées, qui seront autant de pistes à explorer, pour peut-être trouver de nouvelles pistes thérapeutiques.

Perspectives :
L’étude de l’expression de 84 gènes appartenant à 11 voies de régulation cellulaire, lorsque la voie ATF6 de l’UPR est inhibée va être réalisée. Parmi ces gènes qui seront soit surexprimés soit sous exprimés, nous allons rechercher ceux qui peuvent expliquer l’exportation membranaire du F508del-CFTR. L’expression des protéines codées par ces gènes sera modulée dans un modèle cellulaire pertinent pour la mucoviscidose et l’impact sur la fonction du canal F508del-CFTR sera étudié. Si l’effet est positif, ces protéines seront autant de cibles thérapeutiques potentielles. De même, le décryptage des voies empruntées par le canal pour rejoindre la membrane cellulaire permettra de mettre en évidence d’autres protéines avec, elles aussi, un effet bénéfique possible. En conclusion, la réponse à nos questions générera de nouvelles pistes thérapeutiques.

Résultats obtenus : 
De manière générale, les protéines malformées sont retenues dans un compartiment intracellulaire, le reticulum endoplasmique (RE). L’accumulation de ces protéines provoque un stress cellulaire qui déclenche un processus connu sous le nom d’Unfolded Protein Response (UPR, Réponse aux protéines malformées). L’UPR est déclenché grâce à une protéine (BiP) qui va détecter la présence des protéines malformées. En se collant aux protéines malformées, BiP va libérer 3 protéines effectrices (ATF6, IRE1, PERK) qui vont induire la transcription de nombreux gènes avec pour objectif de diminuer le stress, par une baisse globale de la synthèse des protéines dans la cellule. En 2007, nous avons montré que la rétention de la protéine malformée F508del-CFTR dans le RE déclenche l’UPR dans les cellules mucoviscidosiques. De plus nous avons montré qu’en inhibant la protéine effectrice ATF6, nous restaurions l’exportation membranaire de la protéine F508del-CFTR et, en conséquence, les efflux d’ions chlorure via ce canal. Nous suggérons donc que l’inhibition de la voie ATF6 de l’UPR est une cible thérapeutique potentielle dans le cadre de la mucoviscidose (mutation F508del).