Identification of molecular mechanisms and innovative therapeutic approaches in sarcoglycanopathies

Les sarcoglycanopathies sont des dystrophies musculaires récessives (LGMD2D, E, C, F) causées par des mutations dans les gènes codant les sarcoglycanes (SG) alpha,béta, gamma et delta. Ces protéines transmembranaires font parties d’un complexe interagissant avec la dystrophine, pour protéger les fibres musculaires contre le stress mécanique du à la contraction. La perte de l’expression membranaire d’une des SG peut entrainer l’absence du complexe entier à la membrane. Les mutations trouvées chez des patients sont à 66% des mutations faux-sens ; certaines d’entre-elles peuvent avoir une prévalence importante, comme R77C, la mutation la plus fréquente dans l’alpha-sarcoglycanopathie. Nous avons précédemment démontré que les SGs mutées sont retenues dans le réticulum endoplasmique par le contrôle qualité (ERQC), et qu’il est possible de sauver cette protéine mutée en inhibant l’activité d’une enzyme clé de l’ERQC, l’alpha-mannosidase, par traitement pharmacologique à la Kifunensine. Ce traitement s’est cependant avéré toxique.Ce projet de thèse vise donc à identifier de nouvelles molécules thérapeutiques pour les sarcoglycanopathies. Dans cette optique, nous avons tout d’abord cherché un modèle in vitro nous permettant d’étudier différents mutants d’alpha-SG. Nous avons choisi de générer une lignée cellulaire stable en transduisant les trois SG béta, gamma et delta dans des cellules immortalisées. Cette lignée a ensuite été transfectée avec des mutants d’alpha-SG pour étudier différentes molécules thérapeutiques identifiées dans la littérature. Nos travaux ont permis de démontrer la capacité de 7 molécules à restaurer l’expression membranaire de mutants alpha-SG. Afin de pouvoir valider l’efficacité de ces molécules in vivo, nous avons généré un modèle murin exprimant la mutation béta-T153R. Nos résultats constituent une preuve de principe de l’efficacité de molécules pharmacologiques pour le traitement de patients atteints de sarcoglycanopathies.Sarcoglycanopathies are recessive muscular dystrophies (LGMD2D, E, C, F) caused by mutations in genes coding for alpha, beta, gamma and delta-sarcoglycans (SG). These transmembrane proteins are part of a complex interacting with dystrophin to protect muscle fibers against mechanical stress due to contraction. Loss of membrane expression of one SG can cause the absence of the entire complex at the membrane. Mutations found in patients are at 66% missense mutations; some of them being highly prevalent like R77C, the most frequent mutation in alpha-sarcoglycanopathy. Interestingly, we previously demonstrated that mutated SGs are retained in the endoplasmic reticulum by the quality control (ERQC), and that it is possible to rescue the mutated protein by inhibiting the activity of a key ERCQ enzyme: alpha-mannosidase I, using Kifunensine as a treatment.The aim of this PhD project is to identify new therapeutic molecules for sarcoglycanopathies. To do so, we first searched an in vitro model to study several alpha-SG mutants. We chose to generate a stable cell line, by transduction of immortalized cells with beta, gamma and delta-SG. This cell line was then transfected with alpha-SG mutants to study different therapeutic molecules identified in literature. Our work demonstrated the ability of 7 molecules to restore the membrane expression of several alpha-SG mutants. To validate the efficacy of those molecules in vivo, we generated a mouse model expressing the beta-T153R mutation. Our results are a proof of principle of the efficacy of pharmacological molecules to treat sarcoglycanopathies