La sous-unité lourde des neurofilaments (NFH): du gène à la pathologie

Neurofilaments (NFs) are the major and specific Intermediate Filaments (IF) of neurons. They are required for the maintenance and proper function of axons. Among the three subunits, the high molecular NFH, is the last to appear during neurogenesis and synaptogenesis. However its precise role is unknown. Accumulation of cytoskeleton components is a fundamental event in neurodegenerative diseases, such as Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), or in peripheral neuropathies, including Neurofilaments. Their aggregation in the cytoplasm or in axon may perturb the axonal flow. We develop a cellular and molecular tool through a fusion protein, NFHGFP, which allows us to follow the metabolism of NFH using the fluorochrome eGFP. The expression of NFHGFP, in cell culture experiments or in transgenic mice, does not modify the metabolism of IF, nor NFHGFP aggregation induced with specific IF toxic drugs or in double transgenic mice (NFHLacZ/NFHGFP). NFHGFP appears to be a new tool that could help to dissect the mechanisms of neuronal differentiation, intracellular and axono-myelinic interactions, neurotoxicity? We also show that regulatory elements are present in the second intron of NFH. These results are in accordance with those described for NFM and NFL. After having described, in mice, that a microtubule associated protein, STOP, is also associated with Neurofilaments, we demonstrated that STOP is also present in human nervous tissues and is associated with Neurofilaments. The protein is also aggregated in pathological neuronal structures known to be enriched in NFs, the spheroids. Finally, in axonal peripheral neuropathies of unknown aetiology, we point up that expression of Tubulin and NFs, is the same as in axonal growth and we postulate that chronic failure of regeneration may explain the pathophysiology of these neuropathies.Le cytosquelette des neurones matures est majoritairement composé de Neurofilaments. Ils sont nécessaires à la mise en place et au maintien de l'axone. Parmi les trois sous unités qui composent le neurofilament, celle de haut poids moléculaire (NFH) apparaît le plus tardivement lors de la différentiation de la synapse et sa fonction précise est mal connue. Une perturbation du métabolisme des Neurofilaments (à l'échelon de la protéine et/ou du gène) est impliquée dans certaines pathologies du système nerveux. Dans les maladies neurodégénératives, en particulier dans la Sclérose Latérale Amyotophique (SLA) ou dans des neuropathies périphériques, l'agrégation de NFs dans le corps cellulaire et dans l'axone, avec perturbation du flux axonal, est un événement fondamental. Nous avons développé un outil cellulaire et moléculaire, utilisant une protéine de fusion NFHGFP, permettant, grâce à un fluorochrome (eGFP), de suivre le métabolisme de NFH. En culture de cellules ou chez des souris transgéniques, l'expression de cette protéine de fusion ne modifie pas leur fonctionnement ni leur comportement en présence notamment de drogues susceptibles d'entraîner leur agrégation. L'utilisation de cet outil, en particulier en association avec l'expression de la protéine NFHLacZ, ouvre la voie pour de nouvelles études en situation physiologique et pathologique : différentiation neuronale, interactions intracellulaires et axonomyéliniques, études de neurotoxicité... Les travaux présentés portent également sur les mécanismes de régulation intragénique de NFH. Nous avons montré que, comme pour les deux autres sous unités (NFL et NFM), les séquences introniques, en particulier le second intron, permettaient de contrôler dans le temps et dans l'espace l'expression d'un rapporteur. Dans un objectif de transposition des résultats de la recherche fondamentale et expérimentale à la recherche clinique, nous avons démontré qu'une protéine initialement décrite comme associée aux microtubules (STOP) était également associée aux neurofilaments dans les tissus humains normaux et pathologiques (SLA). Enfin nous avons pu établir que le profil d'expression de la tubuline et des Neurofilaments dans des neuropathies périphériques de cause indéterminée reproduisait celui de la croissance axonale, et qu'une régénération inefficace pouvait également être à l'origine de certaines neuropathies