Papier de rechercheL’optimisation des codons est un paramètre essentiel pour l’expression allotopique efficace des gènes de l’ADNmt☆

Les mutations de l’ADN mitochondrial peuvent être héritées ou se produire de novo, entraînant plusieurs myopathies débilitantes sans option curative et peu ou pas de traitements efficaces. L’expression allotopique de gènes mitochondriaux recodés à partir du noyau est une stratégie potentielle de thérapie génique pour de telles conditions, mais les progrès dans ce domaine ont été entravés par des défis techniques. Nous avons utilisé ici l’optimisation des codons comme outil pour réorganiser les gènes codant pour les protéines du génome mitochondrial humain en vue d’une expression robuste et efficace à partir du noyau. Les 13 constructions optimisées par codon ont toutes présenté une expression protéique nettement supérieure à celle des gènes codés de façon minimale lorsqu’elles ont été exprimées de façon transitoire, et les niveaux stables d’ARNm pour les constructions génétiques optimisées étaient 5 à 180 fois plus élevés que les versions recodées dans les cellules sauvages sélectionnées de façon stable. Huit des treize protéines de phosphorylation oxydative (OxPhos) codées par la mitochondrie ont maintenu leur expression protéique après une sélection stable, avec une localisation mitochondriale des produits d’expression. Nous avons également évalué l’utilité de cette stratégie pour sauver des modèles cellulaires de maladies mitochondriales et avons constaté que la capacité de sauvetage des constructions d’expression allotopique était spécifique au gène. L’expression allotopique de l’ATP8 optimisée au niveau du codon dans des modèles de maladies a pu restaurer les niveaux de protéines et la fonction respiratoire, mais le sauvetage du phénotype pathogène d’un autre gène, ND1, n’a été que partiellement réussi. Ces résultats impliquent que, bien que l’optimisation des codons ne suffise pas à elle seule à assurer l’expression allotopique fonctionnelle de la plupart des gènes mitochondriaux, elle constitue une considération essentielle dans leur conception.