Projet ANR-13-BSV1-0032 – GLUCONE : Mode d'action du facteur de survie des photorécpteurs à cone "RdVCF"
Programme : Blanc - SVSE 1 - Physiologie, physiopathologie, santé publique (Blanc SVSE 1) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Thierry LEVEILLARD (Institut de la Vision)
Partenaires : Institut de la Vision; Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
Montant : 350000.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 42 mois
Résumé : La voie de signalisation du facteur de viabilité des cônes RdCVF telle qu'elle est révélé ici est une signalisation neuroprotectrice entièrement novatrice. Alors que la plupart des facteurs neurotrophiques agissent sur les cellules cibles par le déclenchement d'une cascade de phosphorylation conduisant à l'inhibition de la mort cellulaire, l'effet trophique de RdCVF sur les photorécepteurs à cônes résulte de sa liaison à un  récepteur de surface orphelin, BSG2 qui est lui même complexé au transporteur de glucose GLUT1. RdCVF stimule l'entrée du glucose dans les cônes, une action qui est directement corrélée à son activité neuroprotectrice. Ce mode d'action est probablement lié au fait que les photorécepteurs, comme les cellules cancéreuses, métabolisent le glucose par glycolyse aérobie (l’effet Warburg), et pas uniquement par phosphorylation oxydative. Ce phénomène assez étrange, qui est d'une importance primordiale dans le processus de transformation des cellules cancéreuses, semble s'expliquer par le renouvellement quotidien du segment externe des photorécepteurs (10% tous les jours) qui est très énergiquement exigeant, car les protéines et les lipides nécessaires à la construction concomitante de nouveaux segments doit être synthétisé à un taux très élevé.
Nous proposons de cerner les séquences en acide aminés cruciales pour l'interaction entre RdCVF, BSG2 et GLUT1 afin de préciser quels types de mécanismes secondaires sont déclenchés par la liaison à RdCVF à BSG2 pour l’activation de GLUT1. Nous développerons un modèle d'activation de GLUT1 à l’aide d’ovocytes de Xenopus pour mesurer le transport enzymatiquement et tester si RdCVF modifie Vmax, la vitesse maximale de transport maximale de GLUT1. La cinétique de transport du glucose par GLUT1 a fait l'objet de plusieurs centaines d'études, mais la manière dont cette protéine transporte les sucres à travers des membranes bicouches lipidiques reste un mystère. Aucune protéine extracellulaire stimulant l'activité GLUT1 n’a été identifiée à ce jour. Nous aborderons les mécanismes sous-jacents en consultant d'oligomérisation GLUT1 et par la recherche de protéines accessoires. En parallèle, nous compléterons notre étude en établissant le  métabolome et le transcriptome des effets de rdCVF sur les cônes, en plus de l'analyse protéomique en cours.
Dans un point de vue physiologique et médical, nous allons tester la capacité que RdCVF a non seulement de maintenir la structure des segments de cône extérieur et donc leur survie comme publié précédemment, mais d'accélérer le renouvellement des segments externes. Le raccourcissement des segments externes est un marqueur de maladies dégénératives des photorécepteurs. Nous avons observé que l'expression de Nxnl1, le gène codant pour RdCVF est cyclique au cours de la journée et nous nous proposons d'établir un lien entre cette observation et le rôle de RdCVF est stimulant le renouvellement segment externe via l'absorption accélérée de glucose. En outre, nous allons étudier dans le même cadre le rôle du second produit du gène Nxnl1, la thiorédoxine RdCVFL protectric contre le  protection le stress photo-oxydatif.
Enfin, nous nous pencherons sur l’interaction entre le métabolisme énergétique et le stress oxydatif. Une hypothèse de la relation entre les deux produits du gène Nxnl1 est que l’enzyme (thiorédoxine) RdCVFL serait le capteur de conditions oxydantes, régulant l’activité trophique de RdCVF pour produire une réponse adaptée à l'environnement. Nous pouvons aujourd’hui formuler la seconde hypothèse suivante en tenant compte du rôle de Nxnl1 au sein même des cônes. L'inhibition de l'épissage du gène Nxnl1 qui est durant l’évolution à l'origine de RdCVF serait lié au renforcement de la glycolyse aérobie par les cônes par stimulation de l'activité de GLUT1, en amont du contrôle redox déjà effectué par le RdCVFL sur son partenaire, la pyruvate kinase, une enzyme clé dans la régulation effet Warburg.