Nouveaux aspects interactionnels entre TDP-43 et des gènes de l’autophagie liés à la SLA

Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a degenerative disease of motoneurons. Its histological hallmark is the presence of ubiquitin-positive cytoplasmic inclusions in motor neurons of patients which indicates defective proteostasis. In the majority of cases, these inclusions are positive for TDP-43, an RNA-binding protein. Alterations of autophagy and RNA metabolism are widely investigated in ALS. This thesis explores the role of TDP-43 on autophagy regulation with a focus on autophagy receptors p62 and OPTN and their upstream activator TBK1. In the zebrafish embryo, knockdown of tardbp leads to an altered motor phenotype and correlates with a downregulation of tbk1. Human TBK1 RNA ameliorates this phenotype in a significant manner. In SH-SY5Y cells, knockdown of TARDBP leads to a profile of expression of key autophagy genes that is in opposition with the one obtained in the zebrafish. However, activating basal autophagy through Torin 1 treatment unveils conditional effect of TDP-43 on p62/SQSTM1 and TBK1. Moreover, Torin 1 treatment inhibits binding of TDP-43 to RAPTOR and OPTN mRNAs but promotes novel binding to p62/SQSTM1 and TBK1 mRNAs. In these cell lines, increasing overexpression of TARDBP also seems to affect p62/SQSTM1 in different manners. Overall, modulating TARDBP expression is accompanied by the appearance of characteristic traits of TDP-43 pathology in ALS. In parallel, techniques to visualize target RNAs in vivo and in vitro are being developed. This work highlights TDP-43 ability to adapt to cellular context and affect autophagy in different manners.
La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie dégénérative des neurones moteurs. Sa signature est la présence d’inclusions cytoplasmiques ubiquitinées (synonyme de protéostasie défaillante) majoritairement positives pour TDP-43, une protéine de liaison aux ARNs. Les altérations de l’autophagie et du métabolisme des ARNs sont particulièrement étudiées dans la SLA. Cette thèse explore le rôle de TDP-43 dans la régulation de l’autophagie et particulièrement sur les récepteurs de l’autophagie p62 et OPTN ainsi que leur kinase activatrice TBK1. Chez l’embryon de poisson zèbre, la sous-expression de tardbp (codant pour tdp-43) conduit à un phénotype moteur altéré que nous associons à une régulation négative de tbk1. De l’ARN humain de TBK1 améliore ce phénotype. Sur des cellules SH-SY5Y, une sous-expression de TARDBP conduit à un profil d’expression de gènes clés de l’autophagie contradictoire à celui du poisson zèbre. Cependant, activer l’autophagie basale grâce à la Torine 1 conditionne l’effet d’une déplétion de TDP-43 sur l’expression de p62/SQSTM1 et TBK1. De plus, la Torine 1 inhibe les liaisons de TDP-43 aux ARNs de RAPTOR et OPTN mais promeut celles avec p62/SQSTM1 et TBK1. Dans ces cellules, la surexpression progressive de TDP-43 conduit potentiellement à des effets antagonistes sur p62/SQSTM1. Plus globalement, moduler TARDBP se traduit par une apparition de phénomènes caractéristiques de la protéinopathie TDP-43 chez les patients SLA. Parallèlement, des techniques de visualisation des ARNs in vivo et in vitro sont développées. Ce travail met en lumière la faculté de TDP-43 à s’adapter au contexte cellulaire et d’influer différemment sur l’autophagie.