The role of the serum response factor in the pathogenesis of Huntington's disease
Rôle du facteur de transcription SRF dans le mécanisme pathogénique de la maladie de Huntington
Résumé
Huntington's Huntington's disease (HD) is a progressive neurodegenerative disease. It is caused by an abnormal expansion of CAG repeats in the gene coding for the Huntingtin protein (HTT). Neurons in the striatum are affected by the toxicity of the mutation. HD is characterized by motor, cognitive and psychiatric symptoms. Studies in the lab have shown that the genes that define striatal identity and the genes involved in the mechanisms of neuronal plasticity are down-regulated in patients and mouse models of HD. The mechanism of transcriptional deregulation could involve the transcription factor Serum Response Factor (SRF), promoting synaptic plasticity and memory processes. The objective of my thesis work was to characterize the regulation of SRF in the context of HD and to evaluate its role in pathogenesis. Indeed, the analysis of SRF at the transcriptional and/or protein level shows that it is down-regulated at an early stage in the striatum of mouse models of HD. To establish a possible causal link between SRF down-regulation in the striatum and Huntington's phenotypes, we used an AAV-based viral approach to over-express SRF in the striatum of R6/1 transgenic mouse, a model of HD. Using different behavioral tests, we showed that overexpression of the full length of SRF in the striatum of transgenic mice leads to an aggravation of motor symptoms. Moreover, histological and molecular analyses (q-RT-PCR, RNAseq and Western-blot) showed no rescue of SRF targets in the striatum of R6/1 mice, despite its high overexpression. Our results suggest that the striatal regulation of SRF and its target genes is altered by mutated HTT. We then overexpressed a construct consisting of the fusion of the SRF binding domain with the VP16 transactivation domain (SRF-VP16) in the striatum of R6/1 mice. Our data indicate that although neuronal plasticity genes are up-regulated by this construct, the behavioral phenotype of R6/1 mice is not improved, probably due to the absence of a major effect of SRF-VP16 on the striatal identity genes. This could suggest that restoring the level of SRF in the HD is not sufficient to significantly rescue HD pathogenesis.
La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative progressive. Elle est due à une expansion anormale des répétitions CAG au niveau du gène codant pour la protéine Huntingtine (HTT). Les neurones du striatum sont affectés par la toxicité de la mutation. La MH est caractérisée par des symptômes moteurs, cognitifs et psychiatriques. Des études du laboratoire ont montré que les gènes qui définissent l’identité striatale et les gènes impliqués dans les mécanismes de plasticité neuronale sont sous-régulés chez les patients et les modèles murins de la MH. Le mécanisme de dérégulation transcriptionnelle pourrait impliquer le facteur de transcription Serum Response Factor (SRF), favorisant la plasticité synaptique et les processus de mémoire. L'objectif de mes travaux de thèse a été de caractériser la régulation de SRF dans le contexte de la MH et d'évaluer son rôle dans la pathogenèse. L’analyse de SRF au niveau transcriptionnel et/ou protéique montre en effet qu’il est sous-régulé de façon précoce dans le striatum de souris modèles de la MH. Pour établir un éventuel lien de causalité entre la sous-regulation de SRF dans le striatum et les phénotypes Huntington, nous avons utilisé une approche virale basée sur un AAV pour sur-exprimer SRF dans le striatum des souris transgéniques R6/1, modèles de la MH. En utilisant différents tests comportementaux, nous avons montré que la surexpression de la forme complète de SRF dans le striatum des souris transgéniques entraîne une aggravation des symptômes moteurs. De plus, les analyses histologiques et moléculaires (q-RT-PCR, RNAseq et Western-blot) ne montrent aucun sauvetage des cibles de SRF dans le striatum des souris R6/1, malgré sa surexpression élevée. Nos résultats suggèrent que la régulation striatale de SRF et de ses gènes cibles est altérée par la HTT mutée. Nous avons alors surexprimé une construction consistant en la fusion du domaine de liaison de SRF avec le domaine de transactivation de VP16 (SRF-VP16) dans le striatum des souris R6/1. Nos données indiquent que bien que les gènes de plasticité sont sur-régulés par cette construction, le phénotype comportemental des souris R6/1 n’est pas amélioré, probablement du fait de l’absence d’effet majeur de SRF-VP16 sur les gènes de l’identité striatale. Cela pourrait suggérer que la restauration du niveau de SRF dans la MH n'est pas suffisante pour sauver de manière significative la pathogenèse de la MH.
Domaines
Médecine humaine et pathologie
Origine : Version validée par le jury (STAR)