Utilisation du fragment C-terminal de la neurotoxine tétanique pour visualiser et analyser des connexions neuronales et pour le transfert d'une activité biologique associée

C-terminal fragment of tetanus toxin: its use in neuronal network analysis and its potential as non-viral vector

¹ Laboratoire de Neurobiologie Cellulaire et Moléculaire, Unité Propre de Recherche 9040, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut Fédératif de Neurobiologie Alfred Fessard, 91198 Gif-sur-Yvette, France
² Unité d'Embryologie Moléculaire, Institut Pasteur, Unités de Recherche Associées 2578, Centre National de la Recherche Scientifique, 25, rue du Dr Roux, 75724 Paris, France

Auteur de correspondance : sroux@nbcm.cnrs-gif.fr

Reçu : 20 Octobre 2004

Résumé

Tout en étant dépourvu de toxicité, le fragment Cterminal de la neurotoxine tétanique ou fragment TTC conserve les propriétés de transport rétrograde et trans-synaptique de la toxine native. L'association du fragment TTC avec un marqueur fluorescent ou avec la β-galactosidase facilite sa détection. Ces marqueurs ont donc logiquement été utilisés pour visualiser et étudier les connexions neuronales établies. Dans cette revue de synthèse, nous développerons les potentialités des différentes approches utilisées, à savoir l'injection de protéine purifiée, l'utilisation d'adénovirus et la transgenèse. Comme l'activité nerveuse joue un rôle essentiel dans l'internalisation du fragment TTC, la fonctionnalité des connexions ainsi visualisées peut être également appréhendée. Des modifications quantitatives du transport rétrograde neuronal peuvent être également détectées. Le fragment TTC représente donc un excellent outil pour analyser la connectivité et la fonctionnalité d'un réseau neuronal. D'autre part, le fragment TTC a été très rapidement pressenti comme un vecteur particulièrement intéressant pour le transport et la libération d'activité biologique ou encore de gènes au sein d'un réseau neuronal. Dans cette optique, des constructions contenant un domaine de translocation membranaire permettant la libération cytosolique de l'activité biologique associée ont été étudiées. Enfin, nous rapporterons les premiers résultats, particulièrement encourageants, obtenus avec le fragment TTC pour cibler exclusivement vers les neurones l'action d'un facteur neurotrophique. Cette spécificité d'action permettrait alors d'éviter des effets secondaires dus à une action de ces facteurs sur d'autres cellules que les neurones.

Abstract

The atoxic C-terminal fragment of tetanus neurotoxin or TTC fragment presents similar retrograde and transsynaptic properties to that of holotoxin. Detection of this fragment is easier when it is associated with a fluorescent marker or with β-galactosidase activity by genetic fusion or chemical conjugation. Thus, these tracers have been used to study and analyse the synaptic connections of a neural network. In this article, we shortly review the various methods used with this aim including: injection of the fusion protein, adenovirus in vivo expression and transgenesis. Since neural activity is essential for neuronal TTC binding and internalization, the functionality of connections can be also evaluated. Moreover, modifications of the retrograde transport can be detected by using this fragment. Thus, TTC fragment is an excellent tracer to analyse the connectivity and functionality of a neural network. The TTC fragment was also soon proposed as potential therapeutic vector to transport and to deliver a biological activity or gene in a neural network. With this aim, the efficiency of a translocation domain to induce the cytosolic release of the associated activity has been evaluated. The use of the TTC fragment to target specifically a neurotrophic factor to neurons and thus avoid secondary effects has been tested with interesting results.