Mecanismes moléculaires et cellulaires du syndrome de Meckel / Joubert – FOETOCILPATH

Le syndrome de Meckel (MKS) est un syndrome polymalformatif autosomique récessive qui est souvent léthal en anténatal ou à la naissance, et caractérisé par une polykystose rénale, des anomalies hépatiques, des anomalies de la fosse postérieure incluant une encéphalocèle occipitale et une agénésie du vermis cérébelleux, une polydactylie et d’autres malformations. Depuis l’identification des deux premiers gènes en 2006, MKS1 et THEM67/MKS3, nous avons entrepris la caractérisation moléculaire d’une série unique de 120 fœtus avec MKS ou un phénotype apparenté. Nous avons décrit une forte corrélation phénotype-génotype selon le gène muté. L’identification de mutations de MKS3 chez des fœtus avec agénésie vermienne nous a incité à cribler ce gène dans une autre ciliopathie, le Syndrome de Joubert (JBS). Ceci nous a permis de décrire l’allélisme entre ces deux syndromes au locus MKS3/JBS6. Depuis, nous avons identifié et caractérisé deux autres gènes impliqués dans le MKS : CEP290/MKS4 et RPGRIP1L/MKS5.
Du fait de la relation étroite entre MKS et JBS, nous avons entrepris une collaboration avec deux autres groupes travaillant sur le locus JBS2 (Dr Joe Gleeson, San Diego, USA et Dr. Enza-Maria Valente, Rome, Italie). Nos efforts conjoints nous ont permis d’identifier récemment le gène TMEM216 au locus JBS2/MKS2 sur le chromosome 11 (article en révision à Nature Genetics). MKS2 code une protéine à 4 domaines transmembranaires non encore caractérisée, interagissant avec les protéines MKS3 et MKS4 et exprimée dans le cil. Les fibroblastes mutés de fœtus MKS2 ont un défaut de ciliogénèse : les cils sont absents ou petits et courbés. A ce jour, on ne connaît pas les complexes multiprotéiques dans lesquels les protéines MKS sont impliquées ni les voies de signalisation qu’elles régulent. Nous avons montré que MKS2 interagit avec MKS3, MKS4, RhoA et Dishevelled-1 (Dvl-1), et que l’inactivation de MKS2 dans des modèles cellulaires provoque un défaut d’ancrage des corps basaux, avec une hyperactivation de RhoA et une phosphorylation de Dvl-1. Ces données suggèrent fortement que MKS2 agit au sein d’un complexe multiprotéique essentiel à l’ancrage des corps basaux et pour la ciliogenèse.
Notre priorité est de caractériser les voies de signalisation et les partenaires de TMEM216/MKS2 selon la stratégie suivante 1) purification protéique du complexe contenant MKS2 par immunoprécipitation ; 2) identification des partenaires de MKS2 par approche double-hybride chez la levure ; 3) analyse de la ciliogenèse (nombre et morphologie des cils, réorganisation du cytosquelette d’actine et positionnement des corps basaux) et des voies de signalisation ciliaires (Wnt/PCP, Shh) dans des fibroblastes humains mutés pour MKS2 et dans des cellules tubulaires rénales inactivées pour MKS2 par shRNA; et 4) analyse fonctionnelle par RNAi et complémentation par le cDNA humain sauvage et mutant chez la paramécie, utilisée comme nouveau système modèle cellulaire pour l’étude des ciliopathies. En effet, l’étude de la fonction des protéines MKS chez la paramécie sera un apport majeur en raison des propriétés à la fois sensorielles et motiles de leurs cils.
Un autre objectif de notre projet est d’entreprendre une analyse systématique des effets des mutations/inactivation de l’ensemble des gènes MKS sur notre ressource unique de fibroblastes fœtaux humains mutés pour chaque gène, et sur le modèle paramécie. Une analyse du transcriptome des fibroblastes mutés et paramécies inactivés pour les gènes MKS nous permettra de définir les voies de signalisation régulées par les protéines MKS.
Enfin, dans notre cohorte, une mutation d’un gène MKS n’est identifiée que dans 50% des cas, montrant la grande hétérogénéité génétique de ce syndrome. L’analyse génétique dans les cas sans explication moléculaire nous permettra d’identifier et de caractériser de nouveaux gènes responsables de JBS/MKS ou de nephronophtise (NPHP) et syndrome de Senior-Loken (SLS).