La plupart des formes monogéniques de rétinopathies héréditaires est associée à des gènes exprimés dans les photorécepteurs (PR) ou dans l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) où ils codent pour des protéines qui sont essentielles pour la structure, la fonction et la survie. Les processus cellulaires et les voies biochimiques spécifiques impliquées dans les dystrophies rétiniennes sont, entre autres, le développement des PR, la morphogenèse, la photo-transduction, le cycle visuel, le métabolisme cellulaire et le repliement des protéines.

La vision et la survie des cônes et bâtonnets nécessitent un renouvellement continu du chromophore visuel, le rétinal 11-cis, qui forme avec les protéines opsines, la rhodopsine et les pigments visuels des cônes.

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Le rétinal 11-cis est synthétisé à partir de la vitamine A, un rétinol tout-trans, qui est produit à partir de carotène pro-vitaminique provenant de l'alimentation. Dans le segment externe (OS) des disques des PR, la lumière cause la photoisomérisation du rétinal 11-cis en rétinal tout-trans, qui est réduit alors en rétinol tout-trans. Le renouvellement du rétinal  11-cis est assuré par le cycle visuel, une voie enzymatique, qui implique l’EPR et les cellules de Müller. La physiopathologie de la maladie de Stargardt implique une accumulation rapide de sous-produits bis-rétinoïques tel que l’A2E dans l'EPR.

 

 

 

 

 

Projets

                1. Le métabolisme des lipides est d'une importance majeure pour l'intégrité de la rétine et sa dérégulation peut conduire à des rétinopathies pigmentaires. Les troubles lipidiques ont été impliqués dans les dégénérescences maculaires, comme la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) et la maladie de Stargardt. Nous avons identifié FATP1 comme un gène qui régule le cycle visuel des rétinoïdes dans la rétine. En tant que tel, il pourrait agir comme un "modificateur" du destin des maladies de la rétine.

           2. Les stress carbonylé et oxydatif (SCO) jouent un rôle important dans la maladie de Stargardt ainsi que dans les maladies neurodégénératives du vieillissement telles que la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA). Nous développons des substances chimiques lipophénoliques qui sont efficaces comme anti-SCO : premièrement, pour ralentir la formation de dérivés de bis-rétinoïdes, tels que l'A2E, en contrant la toxicité du rétinal tout-trans dans les cellules photoréceptrices ; deuxièmement, pour éliminer les facteurs de stress oxydatif et prévenir les dommages liés à l'oxydation de l'A2E dans l'EPR. Sur la base de notre expertise en biochimie de la rétine et du cycle visuel, nous travaillons sur des projets innovants basés sur l'obtention de cellules EPR ou d'organoïdes rétiniens à partir de cellules iPS de patients Stargardt avec différents degrés de gravité pour l'analyse du phénotype et la mise au point de la thérapie pharmacologique.

Forts de notre expertise dans la biochimie de la rétine et du cycle visuel, nous développons des projets post-génomiques pour étudier de nouvelles mutations génétiques et l'analyse phénotypique de nouveaux modèles animaux pour la thérapie génique. Ces études post-génomiques seront étendues à de nouveaux gènes identifiés par l'analyse génétique de diverses dystrophies rétiniennes.

 

Production scientifique

Notre équipe a identifié plusieurs mutations responsables des dystrophies rétiniennes dans les gènes du cycle visuel (Marlhens et al., Nat Genet, 1997 ; Sénéchal et al., Am J Ophthalmol. 2006 ; Humbert et al., Invest Ophthalmol Vis Sci. 2006 ; Ksantini et al., Ophthalmic Genet. 2010). Nous avons développé l'analyse biochimique et les modèles animaux pour étudier les mécanismes moléculaires et la physiopathologie du cycle visuel. Notre première stratégie a été de rechercher les protéines interagissant avec la rétinoïde isomérase (RPE65). Un criblage double-hybride avec RPE65 comme appât a révélé plusieurs classes de protéines pouvant interagir avec elle. Parmi elles, la protéine FATP1 est une acyl-CoA-synthétase qui mobilise les acides gras à longue chaîne. Nous avons démontré que la co-expression de FATP1 et RPE65 dans des cultures cellulaires entraîne une inhibition significative de la formation de 11-cis-rétinol (Guignard et al., JBC, 2010). Il s'agit de la première démonstration d'une protéine qui inhibe l'isomérisation par RPE65 par interaction. Nous avons ensuite étudié le phénotype des souris déficientes en Fatp1 (fournies par Andreas Stahl). Il est intéressant de noter que ces souris présentaient une diminution légère mais significative de la fonction visuelle et plusieurs altérations rétiniennes avec l'âge (Chekroud et al., PLoS One. 2012, Cia et al., J Cell Mol Med 2016). Des souris transgéniques surexprimant le gène FATP1 humain dans l'EPR nous ont permis d'identifier un rôle précédemment inconnu de FATP1 en tant que régulateur important du métabolisme des rétinoïdes et de l'homéostasie des photorécepteurs (Cubizolle A., et al., PLoS ONE 2017, Van Der Brink DM. et Cubizolle A., et al., PLoS Genet. 2018)

Grâce à la chimie pharmaceutique, nous avons pu synthétiser des molécules qui combinent des polyphénols alkylés et des acides gras à longue chaine insaturée, que nous avons nommés lipophénols. Ces composés ont la double fonction anti-SOC qui permet d’agir à la fois sur l’atRAL et le stress oxydant (A2E). Nous avons évalué la capacité protectrice contre le SOC dans des cellules primaires de rongeurs et une lignée EPR humaine (Cubizolle et al.,  J Cell Mol Med. 2017 ; Cubizolle et al., J Cell Mol Med. 2020) par des dizaines de molécules avec différents squelettes polypénoliques, différents acides gras sur des positions phénoliques ou sur un carbone, et des substitutions par alkylation et deuteration (Moine et al. Antioxidants (Basel) 2018; Rosell et al., Antioxidants (Basel), 2019. Nous avons identifiés plusieurs LEAD qui ont fait l’objet d’une évaluation préclinique chez une souris Abca4-/- modèle du STGD1 (Taveau and Cubizolle et al., Exp Mol Med 2020).

 

Expertises techniques

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Biochimie et biologie moléculaire, crible double-hybride, interaction de protéines recombinates, cultures cellulaires, mesures de mort et survie cellulaire, analyse HLPC des rétinoïdes, chimie analytique du cycle visuel, physiologie de la fonction visuelle chez la souris.

 

 

 

Publications principales

 

Taveau N. and Cubizolle A., et al, Exp Mol Med. 2020
Kenna P F et al. BMJ Open Ophthalmol. 2020; 5(1):e000462
Cubizolle A. et al., J Cell Mol Med. 2020; 24(9):5057-5069
Rosell et al., s Antioxidants (Basel) 2019; 8(10):447
Van des Brink D.M., et al., Plos Genet, 2018; 14(9):e1007627
Cubizolle A., et alPLoS One. 2017; 12(7): e0180148
Cia D., et al., J Mol Cell Med. 2016; 20(9): 1651-63
Manes G., et al., PLoS One 2014; 9(4):e95768
Manes G., et al., Am J Hum Genet, 2013; 93(3):571-8
Chekroud K., et al., PLoS One, 2012 ; 7(11):e50231
 

Collaborations

  • David Cia (UMR Inserm 1107, Laboratoire de Biophysique Neurosensorielle, Facultés de Médecine et de Pharmacie, Clermont-Ferrand).
  • Céline Crauste, Joseph Vercauteren et Thierry Durand, Institute of Biomolecules Max Mousseron (IBMM), UMR5247-CNRS-UM1-UM2-ENSCM, Faculty of Pharmacy, Montpellier.
  • Francisco Veas, Institut de Recherche pour le Développement (IRD - France), Molecular Comparative Immuno-Physiopathology Health, Research Professor
  • Peter Humphries, Ocular Genetics Unit, Department of Genetics, Trinity College Dublin, Dublin, Ireland.

 

Financements

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Contact

Brabet Philippe