Soutenance de thèse de Emilie DINH

La protéine de réponse au stress TP53INP1 est impliquée dans de nombreuses voies métaboliques essentielles pour le maintien de l’homéostasie cellulaire et la résolution des dommages induits par un stress. Outre son rôle anti-prolifératif et pro-apoptotique suppresseur de tumeur au travers de la régulation de la transcription p53-dépendante, TP53INP1 agit comme régulateur positif de l’autophagie et du statut redox cellulaire. Sa déficience a été reliée au syndrome métabolique au travers de mécanismes également clés dans les maladies neurodégénératives, incluant altération de la mitophagie, stress oxydant et inflammation chronique. Les neurones dopaminergiques (DA) de la substance noire pars compacta (SNc) sont, de façon constitutive, particulièrement vulnérables au stress oxydant. Leur dégénérescence progressive et sélective est la principale caractéristique neuropathologique de la maladie de Parkinson (MP), causant les symptômes moteurs. Ces neurones DA sont aussi particulièrement vulnérables à la dégénérescence au cours du vieillissement normal, principal facteur de risque de développer la MP. Mon projet de thèse vise à étudier le rôle encore peu exploré de TP53INP1 dans le maintien de l’homéostasie neuronale, en se focalisant sur les neurones DA de la SNc en condition de stress lié au vieillissement normal et à la MP. Pour cela, nous avons réalisé une analyse quantitative régionalisée des neurones DA après immunomarquage de la TH et évalué les performances motrices de souris WT et déficientes pour TP53INP1 à différents âges (1, 5 et 21 mois) et à différents temps du processus dégénératif (15, 30 et 45 jours post-injection) dans le modèle progressif de la MP basé sur la surexpression d’α-synucléine humaine à l’aide d’un vecteur viral injecté dans la SNc. Nous avons également examiné l’évolution de l’expression de TP53INP1 dans la SN dans les deux conditions et les conséquences de sa déficience sur l’expression de marqueurs d’inflammation et de stress oxydant dans la SN par RT-qPCR et Western Blot. Nous montrons que chez les souris WT, la perte des neurones DA de la SNc associée au vieillissement normal est régionalisée, étant limitée à la région antérieure de la SNc. La déficience de TP53INP1 ne modifie pas cette perte âge-dépendante mais en entraîne une additionnelle dans la région postérieure. Dans le modèle de MP, la dégénérescence des neurones DA prédomine dans la région antérieure de la SNc et est aggravée dans les deux régions par la déficience de TP53INP1. Cette perte est associée à une altération de la réponse inflammatoire et un stress oxydant plus élevé dans la SN des souris KO et à des troubles moteurs plus prononcés. Dans les deux conditions, la sous-population de neurones DA exprimant la calbindine présente une vulnérabilité préférentielle. Enfin, l’expression de TP53INP1 est fortement augmentée dans la SN des souris WT dans les stades précoces de dégénérescence, confortant l’hypothèse de son implication dans la réponse neuronale face au stress engendré par la surexpression d’α-synucléine. Ces résultats constituent les premiers éléments en faveur du rôle neuroprotecteur de TP53INP1 et soulignent l’hétérogénéité de la vulnérabilité des neurones DA face au stress cellulaire.

The stress response protein TP53INP1 acts as a molecular nexus at the crossroad of metabolic pathways essential for preserving cellular homeostasis and reversing stress-induced alterations. It is involved in cell redox status control and acts as a positive regulator of both autophagy and p53-dependent transcription, with critical proapoptotic and tumor suppressor functions. Its deficiency has been linked with metabolic syndrome via mechanisms common to those involved in neurodegenerative diseases, including altered mitophagy, oxidative stress and chronic inflammation. Dopaminergic (DA) neurons from the substantia nigra pars compacta (SNc) form a heterogeneous neuronal population intrinsically particularly vulnerable to oxidative stress. Their progressive degeneration is the main neuropathological hallmark of Parkinson’s disease (PD), causing the motor symptoms. These DA neurons are also more prone to degeneration during normal ageing, which is the biggest risk factor for developing idiopathic PD. My thesis project aimed at investigating the poorly explored role of TP53INP1 in the maintenance of neuronal homeostasis, by focusing on DA neurons in the context of age and PD-related stressful conditions. We performed comparative regional analysis of mesencephalic DA neuron loss by TH immunostaining and behavioral testing in WT and Trp53inp1-KO mice at different ages (1, 5, 21 month-old) and at different time points of the degenerative process (15, 30, 45 days post-injection) in a PD model based on viral vector-mediated overexpression of human α-synuclein. We also measured the evolution of its expression in the SN in both age- and PD-related conditions and examined the consequences of its deficiency on the expression of markers of inflammation and oxidative stress in the SN by RT-qPCR and Western Blot. While the normal ageing-related DA neurodegeneration is limited to the anterior SNc, TP53INP1 deficiency triggers an additional neuron loss in the posterior SNc. In the PD model, DA neuron loss predominates in the anterior SNc while it is worsened in both rostral and caudal parts by TP53INP1 deficiency, accompanied by altered inflammatory response, elevated oxidative stress and aggravated motor deficits. In both conditions, the calbindin-positive DA neuron subpopulation shows preferential vulnerability. Finally, TP53INP1 expression is markedly increased in the SN of WT mice at early stage of the degeneration triggered by α-synuclein overexpression, supporting its implication in this stress response. Altogether, these data provide the first evidence for a neuroprotective role of TP53INP1 and emphasize the heterogeneity of responses to cellular stress among DA neurons.