ROLE DE L'EXPORTATEUR DE PHOSPHATE DANS LA CALCIFICATION VASCULAIRE – CALCIPHOS

Le phosphate est un minéral essentiel de notre organisme, qui intervient dans la composition des acides nucléiques et des phospholipides, dans la minéralisation des os et des dents, dans la production d’énergie (ATP), et dans la régulation des voies signalétiques cellulaires. Il est présent dans le sang, dans le liquide céphalo-rachidien (LCR) et dans les cellules à des concentrations constantes, régulées par l’action de transporteurs qui assurent l’import et l’export de phosphate au niveau de tous les types cellulaires y compris les épithelia intestinaux, rénaux, et du plexus choroïde. Les anomalies du transport de phosphate peuvent avoir des conséquences cliniques sévères comme la déminéralisation osseuse et les calcifications artérielles et vasculaires pouvant conduire à des complications cardiaques et cérébrales.

Les calcifications cérébrales primaires familiales (PFBC) correspondent à une maladie rare transmise de manière autosomique dominante qui se caractérise par des dépôts phospho-calciques dans le cerveau au niveau des microvaisseaux et par l’expression de troubles neuropsychiatriques plus ou moins prononcés. Nous avons récemment découvert que le récepteur rétroviral XPR1 était doté d’une activité d’export de phosphate (Giovannini et al., Cell Reports 2013) et que des mutations dans le gène XPR1 étaient présents chez des patients PFBC (Legati et al., Nature Genetics 2015). Avec SLC20A2/PiT2, XPR1 est le second gène associé à la maladie PFBC codant pour un transporteur de phosphate. Ceci souligne le rôle, jusque là insoupçonné de XPR1 comme acteur clé de l’homéostasie et du métabolisme cellulaire du phosphate dont le dysfonctionnement peut engendrer de graves désordres comme les calcifications. Le projet CALCIPHOS implique l’expertise complémentaire de 2 groupes de recherche et s’appuie sur nos découvertes récentes pour étudier le fonctionnement de XPR1 et évaluer son implication dans des désordres métaboliques du phosphate.

Objectif 1. Etudier le rôle de XPR1 dans l’homéostasie et le métabolisme cellulaire du phosphate. En particulier, nous voulons :

(i) Caractériser le domaine N-terminal cytoplasmique de XPR1, appelé SPX, que nous pensons être un régulateur de l’export de phosphate, et dans lequel toutes les mutations associées à la maladie PFBC ont été retrouvées. Des partenaires cellulaires de SPX identifiés dans un crible génétique seront également évalués dans cette régulation.
(ii) Etablir un lien moléculaire entre PiT2 et XPR1, 2 transporteurs de phosphate (import et export) associés à la maladie PFBC.
(iii) Etudier, dans un modèle de cellules épithéliales polarisées du plexus choroïde, le transport apico-basal de phosphate afin d’apprécier sa dépendance vis à vis de XPR1 et de PiT2. Cette dépendance pourrait expliquer les taux élevés de phosphate dans les LCR de souris PFBC.

Objectif 2. Etudier l’implication de XPR1 dans les calcifications vasculaires. En particulier, nous voulons :

(iv) Comprendre comment le dysfonctionnement de XPR1 induit les calcifications. Nous utiliserons un modèle d’induction de calcifications in vitro à partir de cellules musculaires vasculaires lisses, présentant une haplo-insuffisance pour XPR1 ou exprimant un XPR1 porteur des mutations de patients PFBC.
(v) Mesurer l’apparition de calcifications cérébrales et l’augmentation du taux de phosphate dans le LCR des souris hétérozygotes présentant une haplo-insuffisance pour XPR1.

Objectif 3. Etablir et exploiter une cohorte de patients PFBC. En particulier nous voulons :

(vi) Rechercher de nouvelles mutations dans les gènes XPR1 et SLC20A2/PiT2 de patients répertoriés pour des atteintes PFBC et utiliser les échantillons de ces patients pour des études fonctionnelles de transport de phosphate.

Cette étude intégrée devrait aboutir à l’identification de nouveaux acteurs du métabolisme du phosphate, et évaluer l’implication de XPR1 dans les calcifications microvasculaires cérébrales où le transport de phosphate est compromis.