Caractérisation fonctionnelle de variants génétiques associés au risque de Maladie d’Alzheimer

Abstract

La maladie d’Alzheimer (MA) est la première cause de démence. La grande majorité des formes de MA sont dites sporadiques et résulte de l’interaction entre facteurs environnementaux et facteurs de susceptibilité génétique. Les études d’associations pangénomiques (Genome Wide Association Studies ou GWAS) ont permis d’identifier au total 76 loci associés au risque de MA. Or, si de nombreux gènes ont été associés au risque de MA, peu d’études ont cherché à déterminer quels variants influencent réellement le développement de la maladie. Dans ce contexte, l’objectif du projet est de caractériser la fonctionnalité de variants génétiques associés au risque de MA par des approches in silico et in vitro. Parmi les gènes associés au risque de MA et exprimés dans le cerveau, ceux ayant un impact significatif sur la densité synaptique seront analysés en priorité, la dysfonction/perte synaptique étant la caractéristique neuropathologique précoce la plus fortement corrélée au déclin cognitif. Pour cela, l’impact de la sous-expression de chacun des gènes associés au risque de MA sur la densité synaptique sera étudié par une approche de criblage à haut contenu (HCS) dans des neurones hippocampiques de rat. A partir de la liste de gènes d’intérêt sélectionnés pour leur expression cérébrale et leurs effets sur la densité synaptique, une liste de variants susceptibles d’expliquer les signaux GWAS sera générée. Différents outils de prédiction bioinformatique seront ensuite utilisés en fonction de la localisation de ces variants dans le but d’émettre des hypothèses quant à leurs effets fonctionnels potentiels et aider au choix des modèles cellulaires pertinents pour les analyses in vitro. Afin de sélectionner les variants dont la fonctionnalité sera testée par la technologie CRISPR-Cas9, différents filtres basés sur des données expérimentales (incluant notamment des données transcriptomiques provenant de cerveaux, des analyses de quantitative trait loci, et des expériences de gènes rapporteurs ou de minigènes dans des lignées cellulaires) seront utilisés. Finalement, la technologie CRISPR-Cas9 sera utilisée pour générer des cellules souches pluripotentes induites (iPSC) isogéniques ne différant que pour les allèles des variants d’intérêt. Ce modèle permettra alors d’étudier différents phénotypes cellulaires et moléculaires en lien avec la MA dont le métabolisme du précurseur du peptide amyloïde, l’hyperphosphorylation de la protéine Tau ou encore la densité et/ou la fonctionnalité des synapses. Ce projet devrait permettre une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine de la MA et à plus long terme, l’utilisation de cellules iPSC porteuses de variants fonctionnels pour le criblage de chimiothèques pourrait ouvrir de nouvelles perspectives d’approches thérapeutiques