Engineered lentiviral vector targeting astrocytes in vivo and application to study glutamate transporters GLAST and GLT-1
Développement d'un vecteur lentiviral ciblant les astrocytes et mise en application dans l'étude des transporteurs au glutamate GLAST et GLT-1
Résumé
Astrocytes are involved in key cerebral function such as synaptic transmission and neurometabolic coupling. Astrocytic glutamate transporters (GLAST and GLT-1) are decisive for these functions. Thus, their study is essential but few tools are specific and efficient to target astrocytes in vivo. We decide to develop a new lentiviral vector enable efficient transgene expression specifically in astrocytes. We develop three lines of research: Change the envelope of the vector, change the promoter and a new method of post-transcriptionnal regulation using microRNA. Our result shows that combining the Mokola envelope and target of a neuron-specific microRNA is a powerful tool to target astrocytes in vivo. The overexpression of GLAST, with this tool, induces a important neuroprotection in excitotoxic condition while inhibition of GLT-1 induces a diminution of cerebral metabolism. This new method to target astrocytes will permit a better understanding of astrocytes functions in vivo.
Les astrocytes sont des cellules gliales jouant un rôle primordial dans le fonctionnement cérébral. Ils remplissent de nombreuses fonctions allant de la régulation de l'homéostasie ionique, à la modulation de la transmission synaptique en passant par la régulation du métabolisme énergétique. Les transporteurs astrocytaires au glutamate GLAST et GLT-1 tiennent un rôle particulièrement important dans ces fonctions astrocytaires. La recapture du glutamate libéré dans la synapse module la neurotransmission et évite la stimulation excessive des récepteurs glutamatergiques qui peut induire des phénomènes d'excitotoxicité provoquant la mort des neurones. Le couplage neurométabolique entre astrocytes et neurones repose également sur l'activité de ces transporteurs. De nombreuses données indiquent que des déficits des transporteurs au glutamate sont impliqués dans la plupart des maladies neurodégénératives. Les astrocytes et les transporteurs au glutamate représentent ainsi de potentielles cibles thérapeutiques dans le cadre des maladies neurodégénératives. L'étude de ces interactions neurones-astrocytes, en particulier sur des modèles in vivo, nécessite des outils particuliers permettant de disséquer le rôle de chaque type cellulaire. Cependant, il existe peu d'outils spécifiques et efficaces pour cibler les astrocytes in vivo. Notre objectif a été de développer un nouveau vecteur viral permettant une transduction spécifique des astrocytes in vivo, avec une efficacité importante et pouvant être utilisé dans l'ensemble du cerveau avec de nombreux transgènes. Au cours de ce travail nous avons développé trois voies de recherche. Ainsi, nous avons modifié l'enveloppe du vecteur et tester trois glycoprotéines d'enveloppe, VSV, Mokola et Rabies. Nous avons également utilisé trois promoteurs différents, PGK, CMV et EAAT1 afin de moduler l'expression du transgène dans les astrocytes. Et enfin, nous avons développé une nouvelle méthode de régulation post-transcriptionnelle utilisant les microARN. Nos résultats permettent de conclure qu'un vecteur lentiviral avec l'enveloppe Mokola, contenant le promoteur PGK et des cibles de microARN spécifiques des neurones est un outil efficace pour cibler les astrocytes in vivo. Nous avons utilisé ce nouvel outil pour surexprimer les transporteurs astrocytaires au glutamate (GLAST et GLT-1) et pour inhiber leur expression grâce aux techniques de « RNA silencing ». La surexpression du transporteur GLAST permet une neuroprotection significative en condition excitotoxique tandis que l'inhibition de GLT-1 induit une diminution du métabolisme cérébral. Ces résultats préliminaires apportent la preuve de principe de l'efficacité de notre outil in vivo et confirment le rôle central des transporteurs astrocytaires. Il est ainsi possible d'anticiper que ce nouvel outil permettra à la fois une meilleure compréhension du fonctionnement des astrocytes in vivo et qu'il peut représenter un vecteur de choix dans la perspective d'une thérapie génique ciblant ces cellules.