La perte de la kinase TBK1 perturbe les réseaux d'autophagie liés à la SLA et à la démence

TBK1 (TANK-binding kinase 1) — les variants perte de fonction de ce gène figurent parmi les causes génétiques les plus fréquentes de SLA familiale et de démence frontotemporale (DFT), mais la manière précise dont une activité kinase TBK1 réduite déclenche une neurodégénérescence liée à l'âge est restée mal comprise. Cette étude comble ce manque en combinant des modèles isogéniques de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) avec une phospho-protéomique quantitative — offrant une fenêtre non biaisée, basée sur des cellules humaines, sur la biologie de TBK1.

Les chercheurs ont généré et validé un panel de lignées iPSC isogéniques dans le fond standardisé KOLF2.1J, portant un knockout complet de TBK1, deux variants codants associés à la SLA/DFT (E696K et G217R), un knockout complet d'OPTN, ainsi que des contrôles révertants appariés. Ces lignées ont été différenciées en neurones corticaux glutamatergiques par induction NGN2. Une protéomique basée sur le marquage en tandem de masse (TMT) a quantifié plus de 8 000 protéines et 50 872 phospho-peptides selon les génotypes, complétée par une spectrométrie de masse en purification par affinité (AP-MS) et une co-immunoprécipitation pour valider les interactions protéiques.

Les principaux résultats portent sur le rôle de TBK1 dans le maintien de son propre échafaudage de signalisation : les trois protéines adaptatrices connues de TBK1 — AZI2/NAP1, TANK et TBKBP1/SINTBAD — étaient significativement réduites en abondance dans les neurones TBK1 KO malgré des niveaux d'ARNm inchangés, indiquant que TBK1 stabilise ces partenaires de manière post-traductionnelle. L'AP-MS a confirmé des interactions directes entre TBK1 et ces adaptateurs dans les neurones. Au-delà de l'échafaudage, la phospho-protéomique a révélé que TBK1 régule la phosphorylation des récepteurs de cargo d'autophagie sélective (SACR) incluant p62/SQSTM1 (pS361), NCOA4 (pS412), CALCOCO2 (pS355) et NBR1 (pS622). La GTPase des endosomes tardifs RAB7A (pS72), l'initiateur de l'autophagie RB1CC1/FIP200 (pS1286), l'orthologue Atg8 GABARAPL2 (pS10) et le médiateur du trafic rétromère RAB11B (pS42) étaient également hypophosphorylés en cas de perte de TBK1. Un effet clair de dosage génique a été démontré pour le variant G217R, les cellules homozygotes présentant des déficits de phosphorylation plus importants que les cellules hétérozygotes — positionnant ainsi TBK1 comme un locus de trait quantitatif phospho-protéique en trans (ppQTL) pour p62/SQSTM1. Sur le plan phénotypique, les neurones TBK1 KO présentaient une croissance et une ramification des neurites significativement altérées sans augmentation de la mort cellulaire, soulignant des effets cell-autonomes sur la morphologie neuronale.

Fait notable, ni la perte de TBK1 ni celle d'OPTN n'a déclenché de mislocalisation de TDP-43 ni d'épissage cryptique de STMN2 — marqueurs caractéristiques de la neuropathologie de la SLA — ce qui suggère que des facteurs de stress supplémentaires pourraient être nécessaires pour reproduire fidèlement la maladie dans ce modèle. Le jeu de données constitue également un premier atlas de référence phospho-protéomique pour les neurones humains naissants, permettant de futures comparaisons entre modèles de maladies neurodégénératives.

Dans l'ensemble, ce travail positionne TBK1 comme un point de convergence dans les réseaux endo-lysosomaux et d'autophagie sélective liés à la SLA/DFT, opérant de manière cell-autonome, avec des implications pour comprendre comment l'homéostasie protéique échoue dans les neurones vieillissants et comment des stratégies thérapeutiques ciblant l'axe TBK1-autophagie pourraient être conçues.