Huntingtin regulates cytoskeleton organisation during axonal growth

La Huntingtine régule l’organisation du cytosquelette durant la croissance axonale La protéine Huntingtine (HTT) est mutée dans la maladie neurodégénérative de Huntington (MH). Les symptômes de la MH apparaissent à l’âge adulte mais des données suggèrent que la mise en place de la maladie se fait dès le développement. Notre équipe a montré que la HTT est impliquée dans des étapes précoces du développement cortical, une des structures dégénérant chez les patients atteints de la MH. En effet, la HTT contrôle la division des progéniteurs des neurones corticaux et est nécessaire pour la migration et polarisation des neurones nouvellement générés. De plus, le corps calleux présente une densité d’axones réduite avant toute neurodégénérescence, suggérant que les fibres de matière blanche sont également altérées dans la MH. De ce fait, nous avons émis l’hypothèse que l’atteinte de cette structure cérébrale pourrait être , au moins en partie, due à des défauts développementaux. Dans ce contexte, mon projet de thèse consiste à étudier le rôle de la HTT dans la croissance axonale, laquelle repose la formation des faisceaux de matière blanche. La croissance axonale repose sur le cône de croissance, une structure localisée au bout des axones qui contient un cytosquelette de microtubules et d’actine très organisé. J’ai tout d’abord observé que l’expression de la HTT augmente à des temps correspondant à la croissance axonale de neurones en culture. En supprimant le gène codant pour la HTT, j’ai observé des axones plus courts, indiquant que l’expression de la HTT est nécessaire pour une croissance axonale normale. J’ai montré que la HTT est présente dans les cônes de croissance, étant enrichie au niveau des filopodes contenant des faisceaux de filaments d'actine et à l'interface des microtubules explorateurs et de F-actine. De plus, la réduction des niveaux de HTT altère l’organisation de la F-actine dans les cônes de croissance, diminuant la densité de filopodes et augmente la longueur des microtubules explorateurs, suggérant un découplage microtubules/F-actine. En utilisant des protéines recombinantes purifiées, j’ai montré pour la première fois que la HTT se lie directement à la F-actine et est capable d’établir des faisceaux d’actine en formant des homodimères. De manière intéressante, la HTT forme des faisceaux avec un espacement entre les filaments d’actine particulier qui diffère des faisceaux assembles par d’autres protéines se liant à l’actine. Un concept relativement nouveau suggère que le l’architecture du réseau de filaments d’actine et que les changements de conformation induit par l’attachement d’une protéine sur un filament influencent l’attachement d’autres protéines, participant donc à l’adressage de protéines dans des domaines subcellulaires spécifiques. De ce fait, l’utilisation d’un système reconstitué in vitro m’a permis d’identifier un protéome spécifique associé aux filaments d’actine sur laquelle se trouve la HTT dont plusieurs protéines peuvent avoir une fonction dans les cônes de croissance. Mes résultats montrent donc que la HTT joue un rôle dans la croissance axonale des neurones corticaux, ayant une fonction sur le cytosquelette d’actine dans les cônes de croissance. En parallèle, j’ai collaboré à un travail visant à comprendre l’impact de la mutation de la HTT dans la croissance axonale. Dans un modèle murin de la MH, nous montrons l’existence d’un défaut dès les premières étapes de la croissance axonale et découvrons que la mutation de la HTT conduit à une désorganisation du cytosquelette de microtubules dû à l’absence de la protéine NUMA1 dans les cônes de croissance des neurones corticaux. Ainsi, l’ensemble de mes travaux montrent que la HTT est importante pour la croissance axonale des neurones corticaux durant le développement et mettent en valeur un nouveau mécanisme décrivant la HTT comme un régulateur du cytosquelette. De cette manière, ces nouvelles données invitent la communauté scientifique à prêter une attention particulière à l’intégrité du cytosquelette dans le cadre de la MH.