Dystrophine : La Famille

(retour vers : DMD/BMD)

Introduction

Découverte en 1987, (première identification), la Dystrophine, protéine du cytosquelette qui a un poids moléculaire de 427 kDa a été intensivement étudiée dès sa découverte. Le locus du gène de la Dystrophine Xp21.2, mesurant 2.4 Mb,  est ensuite étudié en détails. Ce gène totalise 79  exons mais il existe au sein de ce locus de nombreux intron plus ou moins long dont l’étude va révéler diverses découvertes.  On va par ailleurs identifier de nombreux épissages alternatifs qui sont à l’origine de multiples isoformes. Comme indiqué dans le feuillet sur la partie concernant la Dystrophine et le chapitre « Découverte », une nouvelle notion va être associée à cette grande protéine, la notion de « la famille des Dystrophines ».

La famille des Dystrophines

Ce chapitre est le résumé d’une accumulation de découvertes successives qui montrent que pour un même locus Xp21 du gène codant pour la Dystrophine, le concept autrefois acquis de l’existence d’un gène = une protéine trouve ici encore une preuve pour démontrer qu’il est faux. Il se cachait de multiples promoteurs qui vont être successivement découverts générant des Dystrophines de taille variables, des dites longues et des courtes. Chacune d’entre elles va successivement être rapportée dans la suite de cette présentation. Pour plus de détails une analyse des formes de Dystrophine dites longues est proposée ci-dessous et les formes courtes seront analysées ensuite..

Les Dystrophines « formes longues»

Comme indiqué dans ce chapitre il existe des isoformes longues (c’est-à-dire complètes qui seront identifiées comme des Dp (Dystrophin product = produit de la dystrophine) avec le poids moléculaire correspondant à une séquence complète soit Dp 427 et les particularités de chacune sont résumées ci-dessous. Des transcrits résultants d’épissages alternatifs qui concernent plus spécifiquement l’extrémité C-terminale au niveau de 3 sites majeurs :

L’exon 78 du gène DMD ;  Les exons 71 à 74  et les conséquences sur la pathologie ;  L’exon 68 qui est absent dans un transcrit exprimé dans le muscle lisse. Mais il existe aussi des épissages de la région 5’ qui ont également été rapportés. Les 77 exons codant pour la Dystrophine sont actuellement décrits et caractérisés comme appartenant à 5 groupes différents en fonction de paramètres d’épissages bien établis (voir arbre décisionnel proposé dans la référence indiquée).

  • De fait la forme longue de la Dystrophine ne va pas être unique :

 

Il existe à l’extrémité 5’ du gène DMD au moins 3 promoteurs différents qui génèrent ainsi 3 exons N°1 spécifiques ce qui donne une séquence N-terminale unique avec ensuite une structure identique avec l’exon N°2 puis les exons suivants étant similaires. On a ainsi 3 séquences uniques pour ces 3 isoformes longues qui sont initialement référencées comme suit : Dp427 Cérébrale ;  Dp427 Musculaire ;   Dp427 Cellule de Purkinje . Cependant l’existence d’un quatrième promoteur situé plus de 750 kb en amont du promoteur de muscle a aussi été détecté comme actif dans les cellules lymphoblastoïdes et sera annoté comme Dp427 Lympho.

 Formes longues de DystrophineUn schéma récapitulatif permet de résumer sur le locus du gène codant pour les Dystrophine la position des 3 séquences promotrices qui vont donner naissance à une Dystrophine spécifique comme l’indique l’identification des promoteurs B (Brain), M (Muscle) et P (Purkinje) et la forme L (lymphoblastoïdes). Ces diverses versions se caractérisent en partie par une séquence N-terminale qui lui est propre un épissage avec un premier exon spécifique.

  • Notons par ailleurs l’existence d’une forme embryonnaire longue qui ne possède pas les 13 derniers résidus des formes longues ici décrites (P R T P G K P M R E D T M) mais possède en remplacement 31 nouveau résidus comme suit : (H N V G S L F H M A D D L G R A M E S L V S V M T D E E G A E) et dont les 12 derniers résidus seront retrouvé dans une forme courte de Dystrophine la Dp71 qui sera présentée plus bas. (= LVSVMT DEEGAE).
  • En 2015 notons de plus  que la version Dp412e est une nouvelle  isoforme humaine de la Dystrophine induite par BMP4 dans le stade du début de  différenciation des cellules. Cette nouvelle isoforme de la Dystrophine décrit dans cet article  est une forme traduite à partir de l’exon 6 et se trouve ci-après dénommé « Dp412e » (« e » pour embryonnaire). La nouvelle protéine de Dystrophine correspond  à un poids moléculaire de 412 kilodaltons (kDa), elle est caractérisé par a un premier exon spécifique non traduit qui est conservée seulement dans un sous-groupe des anthropoïdes y compris l’homme,  et va donner comme résultat une protéine ayant son domaine de liaison à l’actine tronqué en position N-terminale( voir illustration ou la forme Dp412eest incluse).

Depuis les travaux pionniers, sur l’identification du « complexe des glycoprotéines associées à la Dystrophine », rapidement suivis par des travaux complémentaires, ont permis de mieux identifier et déterminer l’ensemble des partenaires de ce complexe macromoléculaire situé à la membrane de la fibre musculaire. Ainsi l’organisation de ce complexe fut impliquée, comme on le verra dans le détail sur chacune des protéines associées, en particulier le rôle de chacun dans la maintenance de l’intégrité membranaire avec un lien allant du réseau d’actine sous-membranaire vers la matrice extracellulaire. Puis  ce complexe de glycoprotéines fut également impliqué dans le processus de signalisation membranaire, en particulier pour la distribution des récepteurs à l’acétylcholine au niveau de la membrane post-synaptique. La mise à jour de la biologie du complexe Dystrophine explique désormais mieux les rôles de cet ensemble de protéines membranaires et ouvre de nouvelles perspectives de thérapies. Le rôle du complexe Dystrophine-glycoprotéines ne se limite pas au muscle mais concerne également le système nerveux central SNC et toutes ces données sont résumées dans une étude de la Neurobiologie d’un tel complexe. En fait l’étude de la pathologie dite « Duchenne Muscular Dystrophy » (DMD) va se développer surtout par l’étude d’animaux modèles dont le chapitre suivant fait une courte parenthèse par rapport à la présentation de l’ensemble de la famille des Dystrophines.

Les animaux modèles

les modèles animauxCe chapitre résume d’une part l’identification des animaux modèles et les méthodes de dépistages de la Dystrophine altérée et ou manquante chez ces animaux. En grande majorité les études sur la déficience en Dystrophine dans un muscle sont actuellement réalisées sur 2 modèles animaux la souris mdx et le chien GRMD, comme cela est illustré sur le schéma suivant avec l’allure général des muscles correspondants ou la fibrose est largement évidente. Une telle orientation dans la recherche sur la déficience en Dystrophine et les animaux modèles montre que les  approches qui se diversifient  en développant de nouveaux animaux modèles,  ce qui implique des recherches sur des  « grands animaux modèles »,par opposition aux « petits » animaux modèles type souris). Pour autant si depuis le début des recherches sur la Déficience en Dystrophine la souris mdx est bien le modèle officiel de la pathologie, on possède actuellement sur cet animal le bilan protéomique de la déficience en Dystrophine au niveau du diaphragme, seul muscle vraiment modèle de la pathologie humaine DMD.  Cependant des travaux plus récents prendront d’autres lignée de souris comme animal  la souris mdx (5cv) qui présente une dystrophie encore plus sévère. De plus, un article souligne en 2012 qu’il existe un paradoxe pour les muscles déficients en Dystrophine chez la souris, quant à leur hypertrophie (réelle en qualité musculaire).  Cela pourrait aider à mieux comprendre  une exagération de  l’instabilité posturale et le fait que cela provoque des contractures articulaires chez les patients. Comme cité et illustré plus haut, on dispose également du chien dystrophique le labrador déficient en Dystrophine GRMD.  Il  existe un bilan protéomique sur cet animal. Les modèles canins de la Dystrophie Musculaire de Duchenne sont bien répertoriés depuis 2012 et leurs utilisations pour diverses approches en thérapie figurent dans l’article en référence. Une revue datant de 2015 fait un bilan précis sur les études relatives à ce modèle animal.  Un intérêt spécial sera porté sur le travail en référence chez le chine Dystrophique, qui indique simplement que dans un cas particulier le vie sans Dystrophine est possible. Cela indique clairement comme le souligne un court commentaire que les nouvelles études suggèrent fortement que la pathologie  DMD est en fait une maladie très complexe et multiforme. Cela met en évidence la nécessité d’une combinaison de différentes stratégies thérapeutiques qui ciblent certes la population générale des patients, mais dans certains cas il faudra aussi une approche  individualisée basée sur des informations  phénotypique, génétique et épigénétique spécifiques.

Citons par ailleurs quelques travaux sur la déficience en Dystrophine, qui vont également concerner les félins tels le chat déficient en Dystrophine, mais aussi le modèle Caenorhabditis elegans, et l’existence d’un gène codant pour une protéine dite Dystrophine-like qui donne un phénotype similaire chez le Nématode qu’une mutation sur la Dystrobrévine, de même que d’ autres études qui privilégieront des travaux sur le poisson Zèbre surtout pour son développement rapide et pour lequel la Dystrophine est bien identifiée Une nouvelle description existe pour une Dystrophie musculaire avec déficience en  Dystrophine chez des jeunes chiens males Lurcher. La souris double mutante dystrophine/Utrophine est sévèrement atteinte d’une cardiomyopathie et cela en fait un animal modèle de choix pour étudier cette pathologie.  Un nouveau modèle de souris « ‘immuno-déficientes » et déficiente en Dystrophine, est actuellement disponible. L’étude de cette souris  nommée  »  NSG-Mdx4cv », apporte  la preuve  qui il y a bien une amélioration fonctionnelle significative si une  greffe allogénique de cellules satellite est réalisée chez cet animal modèle. Un autre modèle animal chez la souris pour mieux étudier les dystrophies musculaires de type Dmdmdx/Largemyd (Voir l’article en référence). Un nouvel animal modèle, un rat,  déficient en Dystrophine. La souris double mutante Dystrophine/Utrophine est sévèrement atteinte d’une cardiomyopathie et cela en fait aussi un animal modèle de choix pour étudier cette pathologie. Un bilan exhaustif semble indiquer que le double mutant pour « Dystrophine et Utrophine »,  obtenu  chez la souris dko (dystrophin–utrophin double knockout),  permet de mimer au plus près l’’évolution de la Dystrophie Musculaire de Duchenne que l’on observe chez l’homme. Cependant, nous citons aussi ici une revue ancienne (parmi de nombreuses autres) qui permet  d’avoir une image des apports de chaque modèle sur la pathologie DMD, la plus récente revue étant celle déjà citée dont sont issues les illustrations ci-contre présentées. Il n’en demeure pas moins que fabriquer une nouvelle souris transgénique peut aider à démontrer qu’un autre espoir existe. En effet, chez la souris mdx transgénique, où Utrophine a été surexprimée dans le muscle squelettique et le diaphragme, mais pas dans le cœur,  une recherche fondamentale démontre que la fonction cardiaque a été restaurée à des niveaux comparables à ceux de la souris de type sauvage. Plus particulièrement ce travail relate que la fraction d’éjection à droite et à gauche du ventricule mesurée en utilisant la technique de l’IRM  in vivo, semble totalement retrouvée. Ce nouveau traitement des muscles respiratoires pour prévenir la Cardiomyopathie est réalisé chez la souris Dystrophique et nécessite cependant une investigation rapide et plus poussée pour envisager de traiter directement le cœur dans la DMD. Par ailleurs un modèle de stratégie pour étudier une Dystrophie musculaire chez la souris  est proposé dans l’article en référence  En particulier des schémas se trouvent dans cet article dont le dernier récapitule un plan possible pour les études à réaliser chez l’animal modèle atteint d’une dystrophie musculaire. On y trouve également de nombreux tableaux avec des références importantes pour mieux interpréter les potentiels résultats obtenus.

En 2013,   un autre modèle animal proche de l’homme, le cochon.  (voir détail dans l’article en référence, avec en particulier plusieurs vidéos  ou sur l’une d’entre elles on peut voir le cochon DMD qui ne peux pas franchir une marche). Ainsi en 2014, une étude indique qu’une pathologie classée comme  myopathie de type BMD semble impliquer  l’apparition d’une Dystrophinopathie chez les porcs. Cette analyse représente un premier rapport d’un cas naturel de myopathie associée à des anomalies dystrophine chez le cochon. Un autre modèle de souris déficiente en Dystrophine  (baptisée =Rag2-Il2rb-Dmd- mouse),  pour mieux étudier les éventuels avantages d’une thérapie de la DMD. Une avancée sur la connaissance dans le domaine de  l’évolution de la pathologie chez le chien Labrador déficient en Dystrophine. Son  profil ressemble à la pathologie chez l’homme  dite de « Becker. » Des compléments d’informations sur la pathologie de Duchenne chez le chat De nouvelles données en relation avec les divers animaux modèles de la déficience en Dystrophine (voir un bilan sur l’immunorpotéasome). Un autre travail sur l’évolution de l’absence de Dystrophine au niveau du muscle lisse du chien (animal modèle). Les diverses souris modèles (plus de 30) pour les Dystrophies musculaires (regard sur le rôle et la fonction du DAPC et de ces divers composants, revue). Caractérisation d’un nouveau modèle animal pour la maladie de Duchenne : Le rat.

Enfin en 2015, Déficience en Dystrophine chez le chien « Terrier Norfolk ». Un bilan sur  le modèle de la souris mdx de la dystrophie musculaire de Duchenne et sa contribution à notre meilleure compréhension de cette maladie. Avec Un bilan sur la thérapie de la DMD en prenant comme modèle animal le chien. Un nouvel article fait le répertoire des animaux modèles pour la Dystrophie musculaire de Duchenne. (Article à voir nombreuses illustrations parfois pertinentes). Analyse d’un nouvel animal modèle,  le singe Rhésus avec déficit en Dystrophine (Voir détails dans l’article en référence).  Chez une famille de chiens Labrador Retriever, dans des situations exceptionnelles, les muscles sans Dystrophine peuvent être fonctionnels .Aussi le chalenge maintenant est de percer les secrets qui protègent les muscles de ces chiens  contre une myopathie clinique grave et cela représente un grand défi et un soutien à l’hypothèse que la vie sans Dystrophine est possible. Les futurs travaux dans ce domaine pourraient avoir des implications importantes pour le traitement futur des dystrophies musculaires humaines.

Au début des années 1970, un groupe de souris à la huitième génération consanguine de HSFS / N ont été trouvés porteuse de l’allèle  Fv1 b responsable  de la  sensibilité à la souche B du virus de la leucémie.  Les Souris homozygotes ont ensuite par consanguinité fondées  la souche FVB, sans autre sélection pour la sensibilité à l’histamine ( Taketo et al 1991 ). Une nouvelle étude,  menée en 2015, montre que cette souche croisée avec des souris mdx  (FVB/MDX) donne des animaux qui possèdent un phénotype relativement semblable à celui de la lignée mdx.  Ce modèle est ainsi proposé comme nouveau modèle animal pour suivre l’évolution de la Dystrophie musculaire de Duchenne Une avancée sur les animaux modèle pour étudier la pathologie DMD  la souris double mutante (mdx:utrophine+/-). Cette illustration ci-contre regroupe les principaux animaux modèles actuellement connus pour une étude sur la pathologie DMD.En complément en 2015,  une revue tente le bilan sur les connaissances acquises sur la Dystrophine à partir des études avec la souris mdx. En Mai 2015, une nouvelle revue fait le point sur le modèle animal :  »  Le Cochon  » pour étudier la pathologie DMD.

Pathologies du musclePour autant les études chez l’homme furent engagées très tôt après la découverte de la Dystrophine et dès que des outils , sous forme principalement au début d’anticorps spécifiques , et il était claire qu’en l’absence de Dystrophine, il existe une contrainte mécanique associée à une contraction musculaire qui va induire des dommages membranaires et des nécroses de fibres musculaires.  Cependant des études menées sur les muscles chez des modèles animaux et chez l’homme ont montrées  que la perte partielle ou totale des protéines normalement associées à la Dystrophine avait pour  résultat une activation de plusieurs cascades pathologiques qui s’ aggravent au cours de la progression de la maladie, une illustration simplifiée,  qui est présentée ci-contre, donne une idée des pathologies directement et indirectement provoquées par la déficience en Dystrophine au niveau de la membrane musculaire.

distribution membranaire des protéines associées à la DystrophineDans un muscle sain, où il y a de la Dystrophine, le bilan observé demeure le lien avec la matrice extracellulaire et le rôle dans la signalisation membranaire du complexe macromoléculaire autour de la Dystrophine comme dans l’illustration ci-contre, Des détails sur chaque partenaire du complexe Dystrophine-protéines associées seront décrits en détail dans les chapitres correspondant à chacune d’elles.

Dans le muscle squelettique sain on localise la Dystrophine au niveau de la membrane de chaque fibre musculaire en utilisant un anticorps primaire spécifique dirigé contre la Dystrophine. Cela donne un marquage que l’on visualise sur coupe musculaire grâce à l’utilisation d’un anticorps secondaire couplé à la fluorescence (ici sur l’illustration, la fluorescence est Le fluorophore Alexa Fluor® 568 goat antirabbitIgG (A11036, Molecular Probes)

distribution membranaire Dystrophine et SpectrineOn remarquera sur cette figure que le marquage membranaire est similaire à celui obtenu en utilisant comme anticorps primaire un anticorps dirigé contre  la Spectrine connue comme localisée à la périphérie de la fibre musculaire. Son utilisation systématique en fera un contrôle de la présence d’une membrane intacte dans les cas de déficience en Dystrophine.

Pour une information complète sur la taille et la quantité de Dystrophine présente dans un muscle squelettique on réalise des extraits protéiques dont on sépare les protéines sur un gel de polyacrylamide adapté et on utilise alors la technique du Western blot avec des anticorps dirigés contre la Dystrophine ce qui permettra si elle est présente intacte de détecter une protéine de taille 427 kDa. Un standard interne sera pris pour équilibrer la quantité de protéine analysée (ici l’actine musculaire). On pourra faire ensuite une corrélation entre, l’absence de marquage et l’absence de protéine détectable avec la technique du Western Blot, cas d’une Dystrophie de Duchenne DMD. De plus,  la présence d’un marquage membranaire et une taille de protéine détectée plus courte, sera signature d’un cas de dystrophie  dite de Becker. Des quantifications précises permettront d’affiner ces résultats comme cela est décrit en détails dans l’article en référence dont les résultats sont présentés dans l’illustration ci-contre.

dietection de la Dystrophine IF et WBDans un premier temps on va utiliser des anticorps commerciaux  dit Dys3, Dys1 et Dys2 (Actuellement de nombreux autres anticorps spécifiques sont disponibles et ils sont dirigés contre 25 régions différentes de La Dystrophine ), qui permettent de tester la présence d’une Dystrophine de 427 kDa du N-terminal au C-terminal, ce qui permet de s’assurer que la protéine est intacte et/ou de visualiser que la protéine est tronquée avec une partie manquante (Cas de BMD).

 

Les Dystrophines « formes courtes »

Des formes de Dystrophine plus courtes apparaissent progressivement dans la littérature sans domaine N-terminal et avec un domaine central plus ou moins réduit et dont l’identification mentionne le terme « Apo Dystrophine » avec un chiffre indiquant chronologiquement sa découverte (1, 2, 3..). Pour simplifier la présentation l’ordre ne sera pas chronologique mais en fonction de la taille des isoformes identifiées en commençant par la plus longue. On a cependant au total identifié 4 promoteurs, chacun spécifique de types cellulaires particuliers, et donc d’un type de transcript spécifique ce qui indique la complexité des différentes fonctions que doivent jouer ces isoformes.

  • La forme dite Dp260

 

caractérisation de la Dp260Cette protéine est la plus long des Dps courts. Elle est exprimée principalement au niveau de la couche plexiforme externe de la rétine (mais on la trouve également dans le cerveau et dans le cœur).Ce transcrit possède une séquence N-terminale unique de 13 nouveaux acides aminés en phase avec l’exon 30 de la Dystrophine et possède ainsi les motifs répétés R10 à R24 et la totalité des 2 derniers domaines C-terminaux de la Dystrophine longue. On va en particulier étudier cette  isoforme au niveau de la rétine et elle sera nommée  dite  Dp260 rétine. Un schéma récapitulatif montre son portrait-robot

De nombreux travaux ont permis de mieux définir les protéines associées avec un tel transcrit court et on trouvera des informations complémentaires dans de nombreux travaux dirigé par le Dr Alvaro Rendon . De nombreux travaux ont permis de mieux définir les protéines associées avec un tel transcrit court et on trouvera des informations complémentaires dans de nombreux travaux dirigé par le Dr Alvaro Rendon . En particulier une étude selon diverses fractions protéiques issues de la rétine et indiquées comme V1, V2 et V3 permettent de mieux connaitre la distribution des diverses formes de Dystrophines selon les cellules présentes dans les couches de la rétine étudiées et un schéma récapitulatif cible en particulier la plus forte  présence de la Dp260 au niveau de la fraction V3,  riche en photorécepteurs et contenant une partie du corps des cellules de Mûller.

 distribution de la Dp260Une récente revue (Juin 2012) présente en détail  le complexe macromoléculaire autour de la Dystrophine dans la rétine il convient de savoir que l’on doit distinguer  trois domaines membranaires fonctionnels au niveau des cellules gliales constitutives. On parle ainsi au niveau de la rétine,  en relation avec leur arrangement moléculaire typique de :1) Le domaine qui s’affiche spécifiquement comme le domaine, dit  « endfoot » avec le complexe de la Dp71 + Dystrobrévine et -protéines associées, avec l’Aquaporine-4 et le Canal de Potassium dit  Kir4.1 ; 2) Le domaine des microvillosités commun  aux cellules  gliales et aux  cellules de Müller avec la présence de l’Ezrine ; 3) Le domaine spécifique de la cellule Müller en relation avec des processus gliaux  périphériques liés à un sous-type spécifique de la synapse.

  • La forme dite Dp140

 caractérisation de la Dp140La protéine courte de Dystrophine dite Dp140 ne possède que les 5 derniers motifs répétitifs du domaine central et la totalité de la séquence C-terminale de la Dystrophine longue. Comme précédemment le N-terminal est une courte séquence de  36 résidus dont 5 identique à l’exon 45 suivi de la séquence codante donnant la région R19 et un schéma récapitulatif est présenté pour en illustrer le portrait-robot.

 Sa distribution semble se localiser dans les cellules gliales du cerveau et dans le cerveau et dans les reins avec des épissages particuliers à ces divers tissus en particulier chez les rongeurs. Chez le patient DMD, aucune simple relation entre les mutations trouvées sur la Dystrophine et le fonctionnement cognitif n’a pu être détectée. Toutefois, dans le travail en référence, les résultats révèlent que les patients qui n’ont pas l’isoforme de la Dystrophine dite Dp140 présentent significativement le plus de problèmes cognitifs. On retrouve ainsi une corrélation chez les DMD mais aussi chez les BMD d’un déficit d’apprentissage avec la perte de la Dp140. En 2014, la distribution post-synaptique de l’isoforme courte de Dystrophine et rôle de type excitateur et somatodentritique = la Dp40 dans les neurones de l’hippocampe. Il est observé un déficit en matière grise et une altération de la matière blanche dans le cerveau chez les DMD en corrélation avec la Dp140.
Un bilan effectué en 2015 donne le Profil cognitif et les effets neurocomportementaux chez les garçons atteints dystrophie musculaire de Duchenne en effectuant un rapport précis en fonction des transcrit courts de comme les formes Dp260 et Dp140. Dans le cas particulier d’un différentiel de distribution cellulaire de la Dp140  ce travail rapporte l’implication spécifique et l’importance du domaine EF de cette protéine

  • La forme dite Dp116

 caractérisation de la Dp116Un promoteur spécifique situé entre les exons 55 et 56 est à l’origine d’un premier exon en phase avec l’exon 56 du gène DMD. Ceci génère 15 résidus uniques pour le N-terminal de la Dp116. Cette protéine ne possède donc que la partie répétée à partir du motif R22 ainsi que et la totalité des 2 derniers domaines C-terminaux de la Dystrophine longue. Une illustration schématise le portrait-robot de la forme courte de Dystrophine Dp116.  Cependant une version différente du N-terminal figure dans le travail suivant avec les 15 nouveaux  résidus indiqués dans la représentation ci-contre. On la rencontre principalement dans le nerf périphérique comme étant plus spécifiquement située au niveau de la membrane externe des cellules de Schwann. Cette protéine a été étudiée quant au complexe de protéines associées qu’elle réalise au niveau du nerf périphérique chez le singe ( article en référence ). Sa présence existe en faible quantité au niveau des densités post-synaptiques dans le cortex cérébral et le cervelet mais également au niveau des cellules ciliées de la cochlée . Une  nouvelle étude démontre dans le nerf périphérique l’importance de la présence d’une bêta-Dystroglycane intacte pour le bon ancrage à la membrane de la cellule de Schwann du Dp116. L’expression de la Dp116 dans un muscle déficient en Dystrophine et en Utrophine va permettre de bien préserver la masse musculaire et préserve le muscle squelettique contre une dégénérescence rapide.

De plus cette protéine Dp116 possède tout au long de sa séquence de nombreux sites de phosphorylation qui sont répertoriés comme étant : S327, T342, Y620, T622, S690, S744, T809, S810, S813, S876, S882, S884 et S885. Selon cette étude il apparait que la phosphorylation du résidu Sérine S327entraîne une modulation de l’interaction entre le Bêta-Dystroglycane et l’ Alpha-Dystrobrévine.

Durant la fin de l’année 2017, une étude présente une mise à jour des données concernant l’origine du produit court du gène de la Dystrophine référencé comme la Dp116 (version Dp118 incluse dont l’expression chez l’homme reste à confirmer).

 

  • La forme dite Dp71

caractérisation de la Dp71Ce transcrit court de la Dystrophine possède 7 acides aminés spécifiques en phase avec l’exon 63. De plus un épissage original change dans certaine version l’extrémité C-terminale constituée de 13 acides aminés par 31 résidus particulièrement hydrophobes comme cela est reporté dans la première publication.  Une illustration présente le portrait robot de la première version courte de Dp71 connue. Cette protéine Dp71 est relativement ubiquitaire et possède plusieurs versions. C’est cependant le produit majeur de la famille des  Dystrophine dans le cerveau . Elle fut également dans un premier temps identifiée comme la G-Dystrophine . Elle fut également trouvée dans les cellules de Schwann .

Variabilité des Dp71sDe nombreux épissages alternatifs donnent des versions différentes du Dp71. La variabilité des formes les plus fréquentes est reprise sur un schéma récapitulatif présenté ci-contre avec les premières versions de Dp71 répertoriées. Bien qu’absente du muscle adulte le Dp71 se trouve largement exprimé durant le développement. Le complexe des protéines associées et sa présence dans des cultures de cellules PC12 a permis d’en mieux comprendre la distribution comme le démontre les nombreux travaux réalisés en collaboration avec divers groupes de recherches. De nombreux travaux rapportent l’existence de  différentes voies d’activation du promoteur de la Dp71 durant la différentiation neuronale.

Si la Dystrophine-71 (Dp71) est bien la plus petite des protéines produites par le gène de la dystrophie musculaire de Duchenne, un  travail dirigé par Alvaro Rendon montre que des souris génétiquement invalidées pour la Dp71 présentent des perturbations de la régulation osmotique et une rupture de la barrière hémato-rétinienne très importantes. Sans présence de Dp71 (provoquée artificiellement) la cellule référencée PC12 se trouve particulièrement désorganisée ce qui handicape particulièrement le cycle de la division cellulaire. De plus, une nouvelle version du Dp71 est actuellement décrite (fin 2011) comme impliquée dans la différenciation des cellules PC12. C’est en fait un produit court de la Dystrophine Dp71, pour lequel les exons 78 et 79 sont manquants. Mais si les précédents Dp71s  étant  les versions : Dp71d, avec le C-terminal de la Dystrophine, et Dp71f (founder : version fondatrice correspondant à la première version décrite) avec les 31 nouveaux résidus C-terminaux, en fin 2011 il va être décrit une nouvelle version de Dp71. C’est au niveau des cellules PC12, comme dans les lignées de cellule humaine, que l’on trouve ce nouveau transcrit court de la Dystrophine,  identifié comme la version Dp71e et qui ne possède que 10 aa C-terminaux . Tous ces travaux montrent que cette sous-famille des Dystrophines les transcrits dit Dp71 sont multiples et variés dans leurs nomenclature et leurs séquences respectives. Certes La protéine « Dp71 », est un transcrit court mais il possède de nombreuses fonctions au sein de la cellule (voir publication de 2012, qui fait le point sur ce transcrit court). Ainsi de nouvelles données révèlent l’importance de la Dp71 pour la constitution d’un complexe DAPC fonctionnelle dans l’hypothalamus. Les conséquences d’une telle désorganisation DAPC sont analysées dans l’article en référence. En 2014 commencent des avancées  en thérapie génique sur la souris chez laquelle la  Dp71 est absente  et les conséquences sur la barrière hématopoïétique sont analysées en détails. Cette même année l’approche thérapeutique avance dans l’utilisation de diverses constructions recombinantes et une telle approche semble importante à considérer plus particulièrement pour la thérapie génique médiée par AAV au niveau du traitement de la pathologie rétinienne observée chez les DMD. Puis progressivement une étude sur le transcrit Dp71d qui selon la nomenclature adoptée possède le même C-terminal que la Dystrophine dépend,  pour son passage du noyau au cytoplasme cellulaire vers la membrane, de la protéine baptisée « Importine α / β« ,  mais aussi des transporteurs nucléaires  CRM1 et de la Dynéine. (Voir en particulier le périple du Dp71d sur le diagramme de la figure 11 dans l’article indiqué). La souris déficiente en transcript court Dp 71, présente une légère altération de son électrorétinogramme. Une étude minutieuse sur le Dp71 chez la souris permet de mettre en évidence plus particulièrement que son absence va jouer un rôle important dans la formation d’une cataracte progressive due à la perte de l’organisation cellulaire des fibres.  Le transit du produit court de la dystrophie musculaire de Duchenne le gène dit Dp71d dépend,  pour son passage du noyau au cytoplasme cellulaire vers la membrane, de la protéine dite « Importine α / β »,  des transporteurs nucléaires  CRM1 et de la Dynéine. (Voir en particulier le périple du Dp71d sur le diagramme de la figure 11 dans l’article indiqué).

cascade pro-inflammatoire en absence de Dp71Par ailleurs, en 2015 une protéine nommée «Heat shock factor 1 (HSF1) » et ses relation dans la régulation de la transcription   du transcrit court de la Dystrophine Dp71 sont rapportées en détails dans l’article en référence.  Par la suite, la Dp71 est largement étudiée au niveau de la rétine des résultats précis démontrent son rôle dans les mécanismes visant à maintenir l’intégrité du système vasculaire rétinien. En particulier  son absence conduit à l’inflammation vasculaire rétinienne. La preuve est apportée par ce travail, pour mettre en évidence que la carence de Dp71 favorise l’inflammation vasculaire rétinienne et que la dégénérescence y est considérablement exacerbé au niveau des capillaires Ainsi il est proposé que la Dp71 pourrait  également jouer un rôle dans les mécanismes de réparation de  la rétine qui sont activés en réponse à une blessure. En effet, , les dommages de la rétine et la mort des cellules neuronales sont significativement plus élevés chez les souris totalement déficientes en Dp71. L’ensemble de ces constats sont résumés dans une illustration directement traduit de l’article original et présentée ci-contre. Cela rend la Dp71 un candidat de choix dont l’expression serait à stimuler pour induire une meilleure intégrité vasculaire au sein d’une rétine malade.

Découverte de nouveaux complexes de protéines nucléaires associant les isoformes de  Dystrophines courtes Dp71s dans la culture  de neurones GABAergique et glutamatergique provenant de  l’hippocampe chez le Rat.

Une surexpression d’une version mutée de la forme transcript court de la Dystrophine , le Dp71 (Incr. 78-79) permet de stimuler la prolifération cellulaire. Programmer l’absence de l’expression de la Dp71 dans les cellules A549 (lignée cellulaire contenant un plasmide stable pour un siARN du Dp71) permet de réduire sa malignité in vivo et in vitro.

Une nouvelle étude démontre que la morphologie des astrocytes est altérée comme l’est le développement vasculaire dont l’expression de  la version courte de Dystrophine la  Dp71 a été programmée absente pour une étude chez la souris.

En 2016, ce nouveau travail identifie une stimulation de la croissance des neurites dans des cellules différenciées PC12 par l’intermédiaire de la régulation positive et la phosphorylation de HSPB1 dans des conditions spécifique ou  on va favoriser la surexpression du Dp71 dans sa version dite « Dp71Δ78-79  ». Puis un autre travail identifiât  la Dp 71 avec un épissage correspondant à la forme dite « Dp71ab » comme se trouvant  exprimée dans les cellules de la lignée HEK293 avec une  distribution bien spécifique plus particulièrement dans le noyau.

Plusieurs techniques permettent de démontrer que divers facteurs de transcriptions comme YY1, Sp1 et Sp3, sont susceptible de se lier au promoteur du produit court de la Dystrophine le Dp71 au niveau des cellules hépatiques pour en moduler l’expression.

Les résultats présentés dans cette étude élégante  suggèrent fortement que la restauration par un transcrit court Dp71 normal est en mesure d’atténuer les symptômes liés à une absence et/ou altération de la protéine Dp71 en dépit du fait que l’intervention a été faite après le développement. Ces thérapies qui visent à refournir à la cellule une protéine normale pour remplacer une protéine manquante et/ou défectueuse,  via une thérapie génique impliquant un  vecteur AAV, représentent donc des pistes prometteuses pour traiter des maladies en relation avec l’altération de à barrière hémato-rétinienne (BRB=Blood Retinal Barrier). Avec la présence d’un Dp71 natif, il y a alors restauration de cette BRB  et possible réabsorption d’un  œdème.

En 2017, les isoformes de la forme courte de Dystrophine, la Dp71,  sont différentiellement exprimées dans le cerveau et la rétine de la souris. Cela est démontré dans cet élégant travail par un rapport  sur l’existence d’un nouvel épissage alternatif. Par conséquent cette étude propose une  nouvelle nomenclature pour classer de manière simple toutes les isoformes de la Dp71 en illustrant ce propos par un schéma complet de chaque isoforme chez la souris comme cela est présenté ci-contre.

Le produit court de la dystrophine, le Dp71 est régulé par une phosphorylation et implique le système ubiquitine-protéasome dans les cellules neuronales, telles sont les nouvelles données qui sont relatées dans l’article en référence en date de Sep 2017.

  • La forme dite Dp40

caractérisation de la Dp45Ce produit court de la Dystrophine, d’abord reconnue comme le Dp45 (en fait référencée dans un premier temps comme Apo-dystrophine 3 tandis que les Dp71 et Dp116 étaient respectivement les Apo-dystrophine 1 et Apo-dystrophine 2) possède les mêmes 7 premiers acides aminés que la version du produit court Dp 71 en phase avec le domaine riche en cystéines et seulement les 48 premiers résidus du domaine C-terminal de la Dystrophine longue. Il lui manque donc par rapport à la version longue de la Dystrophine les résidus 3409 à 3685. Le Dp45 apparait uniquement dans les cellules embryonnaires pluripotentes de la souris. Un schéma récapitulatif présente le portrait-robot de cette Dp45 qui est maintenant référencée comme Dp40.

 En effet, pour ce qui concerne cette version la plus courte de la Dystrophine, un nouvel article mentionne cette dernière comme étant la protéine Dp40 et lui attribue un rôle non négligeable dans le cerveau de la souris. Des études complémentaires sont cependant nécessaires sur ces aspects de la fonction de cette Dp40 mais elles pourraient fournir une explication plus claire  dans les mécanismes moléculaires qui conduisent à  la déficience cognitive chez les patients atteints de DMD. La protéine Dp40 semble impliquée dans des fonctions dendritiques et elle est localisée dans le compartiment postsynaptique excitateur du neurone hippocampique en culture. Une telle localisation que l’on a retrouvé par ailleurs pour la distribution du Dp71 semble indiquer que ces formes courtes de Dystrophine pourraient être des candidats pour une thérapie chez les patients DMD avec déficits cognitifs.

En 2015, la Dp40 possède des séquences correspondants à des motifs EF pour le calcium et  des nouvelles analyses « in Silico » permettent une modélisation de sa structure. La distribution cellulaire de la Dp40 lui confère un rôle de signalisation dans les exportations nucléaires.     

     En conclusion

En ce qui concerne les Dystrophinopathies, (les  patients déficients en Dystrophine), il existe depuis fin 2009 un répertoire complet des principales mutations classées par types (voir Fig :1) ainsi que des solutions possibles selon l’exon défectueux concerné pour réaliser des sauts d’exons (Voir Fig :3) Tout cela est . disponible sur le lien ici indiqué.

Relation produit de dystrophine muté et QIDepuis 2010,  Il existe par ailleurs un répertoire pour avoir une corrélation entre l’emplacement d’une mutation sur le gène de la Dystrophine et un éventuel risque de troubles cognitifs (évalué sous forme de  QI ) dans la dystrophie musculaire de Duchenne. Ainsi, Un schéma récapitulatif est présenté ci-dessous en référence avec le travail ici cité dans lequel on pourra trouver des détails sur l’évaluation totale du quotient intellectuel corrélé avec le dépistage des mutations localisée sur l’extrémité 3’ du gène de la Dystrophine en relation avec divers produits plus ou moins long. . En 2015 un article publié donne une nouvelle analyse du profil cognitif et des processus comportementaux chez les garçons atteints dystrophie musculaire de Duchenne. Une autre revue reprend une évaluation de la capacité intellectuelle du patient Duchenne en fonction de l’emplacement de la  mutation sur le gène de la Dystrophine. Selon cette dernière étude, les mutations affectant plus particulièrement les produits de la famille des Dystrophines, Dp140 et Dp71 / Dp40 sont trouvés associés  de manière plus fréquentes avec les troubles cognitifs les plus sévères. Les bases des approches thérapeutiques nouvelles s’appuient actuellement sur l’ensemble des connaissances acquises sur la grande famille des Dystrophines et les modèle de constructions courtes de Dystrophine recombinantes qui seront utilisée chez des animaux modèles dans un premier temps sont certainement des investigations porteuses de nouveaux progrès dans ce domaine.