Caractérisation des isoformes d'épissage des gènes de la voie de l'hypoxie – SplicHypoxia

L'adaptation des cellules à une baisse du taux d’oxygène (hypoxie) est une voie biologique majeure dont les mécanismes de régulation sont complexes et encore mal connus. Notamment, les mutations germinales dans les gènes codant les principaux régulateurs de la voie de l’hypoxie prédisposent les patients au développement d'un large spectre de maladies : en particulier les érythrocytoses (ou polyglobulie) caractérisées par une surproduction de globules rouges qui peuvent être associées à des complications comme l’hypertension artérielle pulmonaire et des thromboses, et/ou le développement de tumeurs multiples (hémangioblastomes, phéochromocytomes, cancers du rein).
L'objectif du projet est d'identifier les mécanismes génétiques et moléculaires à l'origine de ces différents phénotypes.
Grâce à l’étude d’une collection unique de 250 patients atteints d’érythrocytose héréditaire nous avons mis en évidence un épissage complexe de nombreux gènes de cette voie avec l’identification de nouvelles isoformes d’épissage dont l’expression est dérégulée dans la pathologie. Le projet vise à étudier les rôles physiologiques et pathologiques de ces nouvelles isoformes, notamment des gènes VHL et EPO dont le consortium est spécialiste.
Les objectifs du consortium sont les suivants :
1- Identifier le profil d’épissage des gènes de la voie de l’hypoxie :
Nous faisons l’hypothèse que la structure et la régulation des gènes de cette voie sont plus complexes que décrits initialement. Notamment, des mécanismes complexes d'épissage peuvent réguler ces gènes par insertion et/ou saut d'exons cryptiques. L’épissage étant spécifique du type cellulaire, il est nécessaire de travailler dans un modèle adapté. Nous avons mis en place au laboratoire un modèle unique qui permet d’étudier la voie de l’hypoxie dans le type cellulaire à l’origine des pathologies associées aux mutations des gènes ce cette voie, à savoir, les cellules de la crête neurale (CNN). Nous avons développé un modèle de cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSC) que nous savons différencier en CNN. Des cellules de témoins sains et de patients atteints de pathologies héréditaires liées à l’hypoxie seront reprogrammées en hiPSC et différenciées en CNN (Work Package (WP) 1). Le profil d’épissage des gènes de la voie de l’hypoxie sera caractérisé dans ces cellules par séquençage haut débit des ARN (RNAseq) (WP2).
2- Caractériser le rôle physio-pathologique des isoformes d’épissage.
Nous déterminerons si les isoformes d’épissage du gène VHL sont traduites en protéines (WP3) et nous identifierons leur fonction, les voies biologiques impliquées et leurs nouveaux partenaires (WP4). Nous avons notamment identifié une nouvelle isoforme VHL contenant un domaine homologue à une hème oxygenase suite à l’insertion d’un exon cryptique qu’il est nécessaire de caractériser. Nous caractériserons également une nouvelle isoforme de l’EPO récemment identifiée qui présente un potentiel gain de fonction (WP3 et 4).
La voie de l’hypoxie étant impliquée dans de nombreuses voies biologiques (érythropoïèse, angiogenèse, métabolisme, inflammation, survie cellulaire, etc) et pathologiques (érythrocytose/anémie, cancers, accidents ischémiques, etc), la caractérisation fine des principaux acteurs de cette voie pourrait avoir des impacts majeurs dans de nombreux domaines et ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Le consortium regroupe des partenaires qui possèdent des expertises complémentaires : génétique, épissage et gènes de la voie de l’hypoxie (B. Gardie, P#1.1), modélisation cellulaire, culture de cellules hiPSC et édition du génome (K. Si-Tayeb, P#1.2), génomique et bioinformatique (R. Redon, P#2), oncogenèse et études fonctionnelles de VHL (Y. Arlot, P#3), anti-dopage et caractérisation des propriétés de l’EPO (A. Marchand, P#4), ainsi qu’étude de l’érythropoïèse et de la voie EPO/EPOR (Y. Zermati, P#5). Cette synergie d’expertises garantit la réussite du projet.