Etude du stress du réticulum endoplasmique dans le syndrome de Shwachman-Diamond et dans les neutropénies congénitales liées à un défaut du complexe SRP – NeutroSTRESS

Le syndrome de Shwachman-Diamond (SDS) et les neutropénies congénitales (NC) SDS-like liées à une anomalie du complexe SRP (signal recognition particle) sont caractérisées par un défaut de maturation de la lignée granuleuse et une apoptose des granulocytes neutrophiles et de leurs précurseurs. Ces pathologies sont dues à des altérations génétiques de SBDS, SRP54 et SRP68 affectant respectivement la maturation des ribosomes et l’adressage des protéines dans le réticulum endoplasmique (RE). Une fonction clé des neutrophiles est la synthèse de protéines avec un rôle anti-infectieux qui sont empaquetées dans des granules. Les ribosomes et le RE ont un rôle majeur dès le stade promyélocytaire de la granulopoièse au cours duquel débute la synthèse des granules. Des altérations de l’axe ribosome/RE peuvent conduire à des défauts de synthèse, d’adressage, de maturation et de conformation des protéines. Nos résultats préliminaires et récemment publiés sur SBDS, SRP54 et SRP68 ont mis en évidence un stress accru du RE, une activation de l'UPR et une apoptose P53-dépendante des cellules granulocytaires.

Le projet vise trois objectifs: 1) étudier l’impact des anomalies de SBDS et de SRP sur l’homeostasie du RE à chaque étape de la différenciation granulocytaire et tester des inhibiteurs du stress du RE, 2) caractériser les mécanismes moléculaires responsables du stress du RE et identifier les protéines affectées par un défaut de SBDS ou du complexe SRP et, 3) identifier de nouvelles entités génétiques de NC SRP-like.
Le projet est divisé en 3 workpackages scientifiques (WP). Dans le premier WP, nous analyserons la viabilité cellulaire, le cycle cellulaire, la sénescence et l’apoptose, en particulier dépendante de P53, à chaque étape de la granulopoïèse à partir de cellules primaires de patients et de shARN. Nous étudierons au niveau transcriptionel et protéique les mécanismes d’induction du stress du RE au cours de la granulopoièse. Nous réaliserons des tests in vitro avec des molécules chaperones restaurant l'homéostasie protéique. Enfin, les patients avec un SDS et une NC lié à un défaut du complexe SRP, pouvant présenter une anémie et/ou une thrombopénie, nous étudierons également les lignées érythrocytaire et mégacaryocytaire. Dans le second WP, nous utiliserons trois approches complémentaires pour disséquer les mécanismes moléculaires du stress du RE induit par les mutations SBDS et SRP. Nous réaliserons des transcriptomes à l’échelon unicellulaire dans les progéniteurs granulocytaires en utilisant une technologie innovante combinant le scRNA-seq et le CITE-seq. Nous ferons du profilage des ARN ribosomaux pour déterminer les anomalies des pauses ribosomales connues pour affecter la dégradation co-traductionnelle de l’ARNm et de la chaîne naissante. Enfin, nous ferons de la protéomique pour savoir quelles protéines sont dérégulées ou mal transloquées dans le ER. Dans le troisième WP, nous réaliserons le séquençage génome complet couplé au séquençage ARN afin de rechercher de nouvelles entités génétiques parmi les 30% de NC restant sans étiologie moléculaire.

Le projet inclut deux équipes, qui ont une expertise importante et complémentaire dans l’étude de l’hématopoïèse, du stress du RE, des analyses RNAseq sur cellule unique et de génomique. Le projet s'appuiera également sur le registre français des NC qui effectue un recueil exhaustif des données cliniques en relation avec une biobanque centralisée et, sur la collaboration avec deux équipes de recherche avec une expertise d’une part sur l’étude du stress du RE et d’autre part, sur le profilage ribosomique.
En conclusion, nous devrions considérablement améliorer nos connaissances sur les mécanismes moléculaires responsables du stress du RE et de l’activation de l’UPR dans la granulopoïèse et sur les protéines affectées dans le SDS et les NC liées à SRP. L'identification de nouveaux gènes pourrait révéler de nouvelles voies physiopathologiques impliquées dans les NC.