Stéphane Martin : Publication dans Nature communications

26 février 2018

Des scientifiques de l’Université Côte d’Azur (IPMC - CNRS UMR7275 ; IBV - CNRS UMR7277, Inserm U1091 ; C3M - Inserm U1065) ont récemment apporté des éléments supplémentaires à la compréhension des mécanismes qui régule la morphologie des cellules nerveuses composant le cerveau. Dans cette étude publiée dans la revue Nature Communications, les chercheurs ont utilisé des approches de biologie moléculaire et de microscopie dynamique innovante pour dévoiler un processus novateur de régulation essentiel au dialogue neuronal. Ce mécanisme pourrait notamment s’avérer important pour mieux comprendre les bases moléculaires de maladies du neurodéveloppement conduisant à des déficiences intellectuelles et à l’autisme.

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Ces travaux dirigés par Stéphane MARTIN à l’IPMC ont permis de mettre en évidence le rôle central de la molécule SUMO dans la maturation des cellules nerveuses appelées neurones. Ce processus de maturation neuronale très complexe est à la base de toutes les fonctions cérébrales. Lorsque ce mécanisme est altéré, les connections entre les neurones sont mal établies entrainant alors des anomalies de communication neuronale, et en conséquence, une déficience intellectuelle.

La déficience intellectuelle représente la cause la plus fréquente de handicap chez les enfants et constitue un problème majeur de santé publique. Les causes sont très souvent associées à des anomalies génétiques. C’est le cas du syndrome de l’X-fragile qui est la forme la plus fréquente de déficience intellectuelle héréditaire et la première cause monogénique connue d’autisme. Cette maladie génétique résulte de la mutation d’un gène sur le chromosome X, le gène FMR1, qui conduit à l’absence fonctionnelle d’une protéine essentielle à la connectivité des neurones. Cette protéine appelée FMRP (Fragile X Mental retardation Protein), a pour rôle de lier et transporter de nombreuses molécules d’ARN le long des prolongements neuronaux jusqu’aux jonctions communicantes des neurones, les synapses. FMRP transporte les ARNs qui lui sont liés dans des structures particulières appelées granules de transport et les libèrent au niveau des synapses lorsque les neurones sont activés. Ce processus est essentiel pour contrôler à la fois le nombre et la qualité des connections entre les neurones. Ainsi, en l’absence de la protéine FMRP, les connections neuronales sont trop nombreuses et immatures, et à l’origine des déficits intellectuels observés chez les enfants atteints du syndrome de l’X-fragile.

Les biologistes de cette étude ont démontré que l’activation des neurones entrainait la liaison de la molécule SUMO à la protéine FMRP au niveau des granules de transport, permettant ainsi la libération contrôlée de FMRP et des ARNs de ces structures provoquant en retour, l’élimination ou la maturation des connections neuronales. Ce travail met ainsi en lumière un mécanisme jusqu’alors inconnu de régulation de la libération des ARNs à destination de la synapse, et permet d’envisager des perspectives intéressantes pour le développement de solutions thérapeutiques innovantes pour aider au traitement de maladies du neurodéveloppement.

Régulation de la maturation neuronale par la sumoylation de la protéine FMRP. SUMO est un modulateur clé des interactions des molécules de la cellule. Les auteurs démontrent ici que l’activation des neurones (1) entrainent la sumoylation de la protéine FMRP dans les granules de transport des ARNs (2). Cette sumoylation permet de dissocier FMRP des granules de transport (3) et de libérer les ARNs à la synapse pour contrôler le nombre et la maturation des neurones (4).

 

Anouar Khayachi, Carole Gwizdek, Gwénola Poupon, Damien Alcor, Magda Chafai, Frédéric Cassé, Thomas Maurin, Marta Prieto, Alessandra Folci, Fabienne De Graeve, Sara Castagnola, Romain Gautier, Lenka Schorova, Céline Loriol, Marie Pronot, Florence Besse, Frédéric Brau, Emmanuel Deval, Barbara Bardoni and Stéphane Martin (2018) Sumoylation regulates FMRP-mediated dendritic spine elimination and maturation. Nature Communications  - In press. 

 

Contact :

Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire

UMR7275 CNRS - Université Côte d’Azur

660 route des lucioles, 06560 Valbonne.

martin@ipmc.cnrs.fr


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