spectrumnews.org Traduction de "Unknown isoform adds twist to theory of fragile X origins" - 11 juillet 2023 - Holly Barker
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Une nouvelle étude montre que la plupart des personnes atteintes du syndrome de l'X fragile expriment le gène FMR1, qui est muté dans ce syndrome.
Ces résultats vont à l'encontre de la théorie dominante selon laquelle les mutations du syndrome de l'X fragile réduisent le FMR1 au silence, explique le chercheur principal Joel Richter, professeur de médecine moléculaire à l'école de médecine UMass Chan de Worcester, dans le Massachusetts. "C'est un résultat choquant et étonnant, du moins pour moi", déclare-t-il.
Les mutations favorisent plutôt l'expression d'une version ARN alternative du gène par rapport à son homologue de pleine longueur - un problème qui peut être corrigé, au moins dans les cellules sanguines, à l'aide d'oligonucléotides antisens, comme le montre l'étude.
Le syndrome de l'X fragile se caractérise par un handicap intellectuel, des crises d'épilepsie et, dans un cas sur trois, l'autisme. Une mutation de l'X fragile consiste en plus de 200 répétitions des lettres d'ADN "CGG", qui entraînent la formation de groupes méthyles sur le gène et bloquent, semble-t-il, l'expression du gène FMR1. La perte de FMRP, la protéine codée par FMR1 et un modulateur clé des connexions neuronales, entraîne le syndrome de l'X fragile.
"De nombreux modèles sont basés sur l'absence de FMR1", explique Eric Klann, professeur de sciences neuronales à l'université de New York, qui n'a pas participé à l'étude. "Il est important de savoir qu'un sous-ensemble de patients exprime FMR1, car il pourrait être ciblé sur le plan thérapeutique", ajoute-t-il.
Lorsqu'un gène est activé, ses régions codantes sont souvent modifiées pour produire diverses isoformes de protéines dans le cadre d'un processus appelé épissage alternatif. Des altérations de l'épissage ont déjà été signalées dans le cas du syndrome de l'X fragile et de l'autisme : la déplétion de FMRP fausse l'épissage chez la souris et la suppression du gène CHD8 lié à l'autisme perturbe le processus dans les neurones humains.
Pour déterminer si des problèmes d'épissage surviennent chez les personnes atteintes du syndrome de l'X fragile, Richter et ses collègues ont séquencé l'ARN des globules blancs de 29 hommes atteints du syndrome de l'X fragile et de 13 hommes ne présentant pas cette pathologie.
En séquençant des sections d'ARN et en cartographiant les lectures courtes à diverses isoformes, les chercheurs ont découvert qu'environ 10 % des gènes exprimés dans les cellules de l'X fragile sont épissés de manière atypique. Cela inclut le gène FMR1, supposé silencieux, qui a été exprimé par les cellules de 21 des hommes atteints de l'X fragile, dont 4 avaient des niveaux d'expression similaires ou supérieurs à ceux des témoins. Ils expriment une version ARN du gène qui est plus courte que d'habitude et potentiellement non fonctionnelle. En revanche, les hommes sans X fragile expriment une version qui contient toutes les régions codantes du gène.
Les chercheurs ont également détecté l'isoforme rabougrie dans les coupes de cerveau post mortem de trois des six personnes atteintes de la pathologie. Ils l'ont également trouvée dans les données de séquençage de l'ARN, accessibles au public, de personnes porteuses d'une "prémutation", qui abritent entre 55 et 200 répétitions CGG, ce qui est suffisamment long pour atténuer la FMRP, mais pas assez pour provoquer le syndrome complet. Ce résultat suggère qu'un épissage défectueux pourrait être impliqué dans des pathologies associées à la prémutation, telles que des problèmes de motricité ou de fertilité.
L'analyse d'échantillons de peau de trois autres porteurs de la prémutation a confirmé la présence de l'isoforme mal épissée chez l'un d'entre eux. Cette personne présentait 140 répétitions, alors que les deux autres porteurs de la prémutation en avaient moins de 100. Selon Richter et ses collègues, ces résultats suggèrent que les séquences répétées sont à l'origine de l'épissage défectueux.
Parmi les personnes atteintes du syndrome de l'X fragile, celles dont le QI est le plus faible présentent les plus grandes quantités de transcription mal épissée, tandis que celles dont le QI est plus élevé expriment davantage l'isoforme complète, ont constaté les chercheurs. "Cela ouvre la possibilité que si nous augmentons la FMRP, nous pourrions être en mesure d'augmenter le QI", explique Richter. "Mais il s'agit là d'une hypothèse et d'un espoir."
Pour stimuler la FMRP, les chercheurs ont créé un panel d'oligonucléotides antisens (ASO) - de courts fragments d'ARN capables de modifier l'épissage - conçus pour se lier à la FMR1. Lorsqu'ils ont testé les OLS sur des cellules sanguines exprimant l'ARN mal épissé, une combinaison de deux OLS a réduit la production du transcrit tronqué et amplifié la version complète. Les chercheurs ont également constaté une augmentation des niveaux de FMRP.
Mais cette stratégie serait inefficace pour le sous-ensemble de personnes atteintes de l'X fragile qui n'expriment pas le FMR1. Dans les cellules de ces personnes, l'équipe a testé les OLS en même temps qu'un inhibiteur de méthylation, un composé dont on avait déjà montré qu'il activait le FMR1. Le traitement combiné a réussi à augmenter les niveaux de la transcription complète et de sa protéine codée plus que l'inhibiteur seul.
Jusqu'à présent, les approches basées sur la déméthylation n'ont eu qu'un succès limité, peut-être en raison d'un épissage défectueux du FMR1, expliquent Richter et ses collègues. Les traitements combinant la déméthylation de l'ADN et les OLS pourraient constituer une stratégie utile pour les personnes dont le gène FMR1 est complètement réduit au silence.
Les résultats ont été publiés en ligne le 26 juin dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Selon certains chercheurs, ces résultats pourraient un jour changer la façon dont le syndrome du X fragile est traité.
Jusqu'à présent, "les approches thérapeutiques se sont largement concentrées sur l'inversion du silencieux transcriptionnel", explique Antonio Bedalov, professeur de médecine au Fred Hutchinson Cancer Research Center à Seattle, Washington, qui n'a pas participé à l'étude. Mais cette approche pourrait devoir être combinée avec les OLS pour être efficace, ajoute-t-il.
Les OLS sont déjà utilisés pour traiter l'amyotrophie spinale et des essais cliniques sont en cours pour le syndrome d'Angelman, une maladie génétique rare liée à l'autisme. "Il ne nous reste plus qu'à trouver la meilleure façon de l'appliquer aux personnes présentant un chromosome X fragile", ajoute-t-il.
Mais d'autres pensent qu'il est peut-être prématuré de se concentrer sur les traitements.
La détection de l'isoforme à l'aide de technologies à lecture longue - une méthode plus précise de séquençage de l'ADN répétitif - est "absolument nécessaire", déclare Lilia Iakoucheva, professeure de psychiatrie à l'université de Californie à San Diego, qui n'a pas participé à ces travaux.
De plus, seule la moitié des échantillons de cerveau exprimait l'isoforme mal épissée, précise Lilia Iakoucheva. L'identification de l'isoforme dans les neurones cultivés, qui ont des profils transcriptionnels différents de ceux des cellules sanguines, est une prochaine étape importante, ajoute-t-elle.
En effet, la prochaine étape pour Richter consiste à répéter leurs découvertes dans des organoïdes cérébraux et des neurones dérivés de personnes atteintes du syndrome de l'X fragile. Son équipe espère également découvrir comment le gène fortement méthylé est exprimé et comment les mutations faussent l'épissage. "Notre liste de choses à faire est assez longue", a déclaré M. Richter lors d'un entretien vidéo avec Spectrum le mois dernier, en jetant un coup d'œil à la liste des choses à faire griffonnée sur le tableau noir de son bureau.
Citer cet article : https://doi.org/10.53053/YGXL1899