Quels sont les mécanismes pathogéniques associés aux anomalies cardiovasculaires dans les SMAD4pathies ? – SMAD4pathY

SMAD4 est le médiateur commun des voies de signalisation TGFß et BMP. Les mutations dans SMAD4 ont été impliquées dans trois maladies cardiovasculaires nommées SMAD4pathies: 1) la télangiectasie hémorragique héréditaire (HHT), caractérisée par un trouble vasculaire avec épitaxies et malformations artério-veineuses, 2) le syndrome de Myhre (MS), une maladie du développement avec cardiomyopathie et coarctation aortique et 3) l'anévrisme et la dissection de l'aorte thoracique (TAAD), une maladie mortelle caractérisée par une dilatation de la paroi aortique. Ces mutations SMAD4 sont localisées tout au long du gène dans HHT ou dans une localisation spécifique dans MS. Nos travaux suggèrent que les mutations SMAD4 décrites dans le MS conduisent à un gain de fonction (GOF) grâce à une monoubiquitination. Inversement, la mutation SMAD4 décrite dans TAAD pourrait conduire à une perte de fonction (LOF) due à une polyubiquitination. Dans HHT, notre hypothèse de travail serait celle d'une LOF conformément aux mutations ACVRL1 et ENG identifiées dans HHT.
Ces données mettent clairement en évidence l’implication des mutations SMAD4 dans ces maladies cardiovasculaires, mais le rôle de SMAD4 dans leur développement n'est pas connu. L'objectif de ce projet ambitieux est de déterminer le rôle du SMAD4 dans ces trois maladies. Pour cela, nous utiliserons des approches innovantes afin de répondre aux questions suivantes: 1) Identification de nouvelles mutations SMAD4 en utilisant des approches génomiques chez les patients HHT et TAAD (WP1), 2) Comment SMAD4 intervient-il dans les voies de signalisation TGFß / BMP? (WP2) Pour cela, nous mettrons en place des protocoles de culture de cellules primaires mutées pour SMAD4 à partir de ces 3 maladies, nous analyserons l’impact de ces mutations sur leur phénotype cellulaire, nous définirons si les mutations SMAD4 entrainent une LOF ou un GOF pour chaque maladie, nous établirons à partir des cellules obtenues en tache 3, un profil transcriptomique spécifique de chaque maladie (WP3), 3) Comment une mutation SMAD4 affecte in vivo le système cardiovasculaire? Pour cela, nous analyserons le phénotype cardiaque du modèle MS (CMVCre;Smad4I500/+) et nous évaluerons la susceptibilité de ce modèle à développer une dissection aortique (WP4).
Nos résultats préliminaires sont : 1) l’identification dans TAAD, de 3 nouveaux variants très rares de SMAD4, 2) l’identification de 31 cas d’HHT avec des mutations SMAD4 ; parmi lesquels, 9 mutations SMAD4 non publiées, 3) la génération d’un modèle de souris KI pour le MS (souris CMVCre;Smad4 ile500/+). Ce modèle de souris ressemble au phénotype du MS aux niveaux squelettique, oculaire et cardiaque.
Les résultats attendus sont: 1) nouvelles mutations SMAD4 et de nouveaux gènes dans les TAAD et HHT 2) analyse du lien entre HHT et TAAD, 3) génération de cellules avec mutations SMAD4 (cellules musculaires lisses vasculaires, cellules endothéliales et fibroblastes modifiés par CRISPR-Cas9), 4) caractérisation fonctionnelle des mutations SMAD4 (GOF versus LOF), 5) rôle de la signalisation BMP versus TGFß dans les SMAD4pathies, 6) nouveaux gènes cibles directs et indirects de SMAD4 dans les cellules porteuses de mutations SMAD4 (analyses des ARN-Seq- et ChIP -Seq) et 7) caractérisation du modèle de souris KI du MS et sa susceptibilité à développer une TAAD.
Pour ce projet, deux équipes complémentaires collaborent : l'équipe de C. Le Goff à Paris et de S. Bailly à Grenoble qui sont internationalement reconnues pour leurs découvertes génétiques en TAAD et MS et en signalisation TGFß/BMP dans le remodelage vasculaire en HHT, respectivement.
En conclusion, notre ambition est de générer trois signatures géniques distinctes et de comprendre les fonctions biologiques altérées pour chacune des maladies. Une meilleure connaissance de ces SMAD4pathies offrira de nouvelles perspectives dans la prise en charge et le traitement de ces patients.