Identification des mécanismes par lesquels la dyshoméostasie du fer lysosomal altère la protéostasie neuronale et induit la ferroptose dans la MPS IIIB

La mucopolysaccharidose de type IIIB (MPS IIIB, syndrome de Sanfilippo B) est une maladie lysosomale rare d'origine génétique, due à un déficit en alpha-N-acétylglucosaminidase (NAGLU). L'accumulation d'héparane-sulfates qui en résulte entraîne une atteinte neurologique progressive, pour laquelle les options thérapeutiques restent très limitées. Nos travaux ont mis en évidence, dans le cerveau MPS IIIB, une accumulation de fer non expliquée par les paramètres systémiques du métabolisme martial, associée à une augmentation de la peroxydation lipidique et à des anomalies de la ferritine et de la localisation neuronale de la ferroportine. Ces observations suggèrent que le lysosome pourrait constituer un foyer initial de toxicité du fer plutôt qu'un simple compartiment de surcharge. Nous faisons l'hypothèse qu'un défaut du trafic et du recyclage lysosomal du fer génère un pool de fer redox-actif qui altère la protéostasie neuronale et favorise la ferroptose. Les objectifs sont : 1- Identifier les populations neuronales les plus vulnérables et caractériser leur état lysosomal. Le tri cellulaire et les analyses transcriptomiques intégreront des marqueurs de ferroptose et de défense antioxydante. Ces données seront croisées avec l'étude de la surcharge lysosomale, du flux autophagique, de la peroxydation lipidique et de la localisation subcellulaire de la ferroportine. 2- Etablir la signature moléculaire du lysosome pathologique. Des lysosomes seront isolés par l'approche Lyso-Tag, fondée sur l'expression de TMEM192-3xHA, dans des modèles neuronaux témoins ou invalidés pour NAGLU ainsi que dans des fibroblastes de patients. Leur protéome, métabolome et lipidome seront analysés parallèlement au fer redox-actif et aux lipides oxydés. Cette stratégie permettra d'identifier les voies reliant surcharge lysosomale, ferritinophagie, défauts de dégradation protéique et ferroptose. Le rôle éventuel des héparane-sulfates dans la rétention lysosomale du fer sera exploré en fonction des premières signatures obtenues. L'influence de l'hepcidine cérébrale sur la ferroportine et le trafic neuronal du fer sera également étudiée dans des systèmes de co-culture associant neurones et cellules microgliales. 3- Démontrer la causalité de ces mécanismes en modulant la ferritinophagie dépendante de NCOA4 et l'export du fer par la ferroportine. Les effets seront évalués sur le fer redox-actif, la peroxydation lipidique, la ferroptose, le fonctionnement lysosomal et la bioénergétique mitochondriale. Les interventions produisant une correction concordante de ces paramètres seront ensuite étudiées in vitro et in vivo. Le déploiement du Lyso-Tag dans le cerveau de souris témoins et MPS IIIB permettra d'évaluer directement, à l'échelle de l'organite, la réponse lysosomale aux approches sélectionnées. Ce projet permettra d'identifier les neurones les plus vulnérables, de définir une signature moléculaire du lysosome MPS IIIB et de préciser le rôle causal du fer lysosomal dans la neurodégénérescence. Il devrait faire émerger de nouveaux biomarqueurs et cibles thérapeutiques, tout en apportant des connaissances transposables à d'autres maladies neurodégénératives impliquant une altération lysosomale, une dérégulation du fer et la ferroptose. École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Direction : Zoubida KARIM Financement : MSCA COFUND BEST