Matthieu Bastide, Erwan Bézard et al. dans Neurobiol Dis.

Le 7 décembre 2015

Striatal NELF-mediated RNA polymerase II stalling controls l-dopa induced dyskinesia. Bastide MF, Bido S, Duteil N, Bézard E.
Neurobiol Dis. 2015 Oct 19;85:93-98. doi: 10.1016/j.nbd.2015.10.013.

Laboratoire de l’IMN , Institut des Maladies Dégénératives, Matthieu Bastide a passé sa thèse en 2014 sous la direction de Christian Gross. Aujourd’hui M. Bastide est en 3ème année de médecine.

Mathieu Bastide: »Le traitement chronique des patients atteints par la maladie de Parkinson (MP) avec le précurseur dopaminergique L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) induit le développement de mouvements involontaires appelés dyskinésies induites par la L-Dopa (DIL). Les DIL entrainent une surexpression de plusieurs gènes dans le striatum, notamment ceux appartenant à la famille des gènes de réponse précoce (GRP). Il s’agit d’une classe de gènes rapidement transcrits en réponse à un stimulus externe, incluant notamment ΔFosB, ARC et Zif268. La réduction de l’expression de ΔFosB diminue la sévérité des DIL à la fois chez les rongeurs et les primates non-humains. Ces données soulignent le rôle clés des GRP dans les DIL. Cependant les mécanismes transcriptionnels qui sous-tendent l’expression rapide des GRP dans les DIL restent mal connus. Des données récentes suggèrent que l’expression de nombreux GRP dépend d’un recrutement préalable de l’ARN polymérase II qui initie la transcription puis se stoppe après avoir transcrit une petite partie de l’ARNm près du promoteur. Ce mécanisme est régulé par un complexe protéique : le negative elongation factor (NELF) composé de 4 sous-unités : NELF-A, -B, -C/D et –E. Cet arrêt de l’ARN polymérase II au niveau des promoteurs des IEG maintient ces derniers pour une transcription rapide suite à un stimulus externe. Bien que ce mécanisme soit bien décrit in vitro, son rôle reste à être démontré in vivo.

Ainsi, pour évaluer le rôle de ce mécanisme dans la sévérité des DIL, nous avons diminué l’expression de NELF-E en utilisant un vecteur lentiviral délivrant un short spin ARN (shRNA) dirigé contre l’ARNm de NELF-E dans le striatum de rats dyskinétiques lésés à la 6-hydroxydopamine (6-OHDA). La déplétion  de NELF-E a permis de réduire la sévérité des DIL sans affecter l’effet thérapeutique  »

Involvement of transcriptional mechanisms in L-DOPA induced dyskinesia

Chronic treatment of Parkinson’s disease (PD) patients with the dopamine precursor L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) induces the development of involuntary movements, known as L-DOPA-induced dyskinesia (LID). LID result in a rapid striatal overexpression of several molecular markers, in particular the members of the immediate-early gene (IEG) family, a class of genes rapidly transcribed in response to an external stimulus, including ΔFosB, ARC and Zif268. Down-regulating the expression of ∆FosB or inactivating ∆FosB-expressing neurons, decrease LID severity both in rodents and non-human primates. These data highlight the key role of IEG in LID manifestation. However, the transcriptional-related mechanisms inducing a rapid IEG expression in LID remain unclear. Recent evidences suggest that expression of many IEG depends on a prior recruitment of the RNA polymerase II, which initiates transcription elongation and stalls after transcribing a short piece of mRNA near the promoter. RNA polymerase II stalling is critically regulated by a protein complex, the negative elongation factor (NELF), composed of four essential subunits: NELF-A, -B, -C/D and –E. NELF-mediated RNA polymerase II stalling on IEG promoters poises them for rapid transcription within few minutes after an external stimulus . While the in vitro machinery is well described, the role of NELF-mediated RNA polymerase II stalling remains however to be demonstrated in vivo in physiological and pathological states.

Therefore, to assess the precise role of NELF-mediated RNA polymerase II stalling upon LID severity, we decrease the levels of the NELF essential subunit NELF-E using a lentiviral vector (LV) delivering a short spin RNA (shRNA) against NELF-E mRNA in the striatum of dyskinetic 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesioned rats. The depletion of NELF-E reduced the severity of LID manifestation without affecting the beneficial effect of L-Dopa associated with a decrease in ΔFosB, ARC and Zif268 expression.

Contact / Erwan Bézard / Directeur de l’IMN