Craniosynostoses et la voie de signalisation des FGFs: pêche en eaux troubles – STARFISH

Les craniosynostoses (prévalence environ 1/2000) résultent d’un défaut de l’ossification membranaire et entrainent la fusion prématurée d’une ou plusieurs sutures crâniennes induisant des malformations crâniofaciales et une perturbation du développement cérébral. Aujourd’hui les traitements des craniosynostoses consistent en des interventions chirurgicales lourdes et répétées. Le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques est indispensable et nécessite une meilleure compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires intervenant au cours de la formation du crâne.
La voie de signalisation des Fibroblast Growth Factor (FGF) est l’une des voies de signalisation majeure impliquées dans les craniosynostoses. Les mutations gain de fonction de FGFR3 sont responsables de la forme la plus fréquente des craniosynostoses, le syndrome de Muenke (MS), et d’une forme rare, le syndrome de Crouzon avec Acanthosis nigricans (CAN). Des craniosynostoses ont également été observées chez 60% des patients atteints d'Hypophosphatémie liée à l'X (XLH). L’XLH, résulte de mutations perte de fonction du gène PHEX (phosphate regulating gene with homologies to endopeptidases on the X chromosome) associées à une augmentation de l'expression et de la sécrétion du ligand FGF23. Les craniosynostoses observées chez les patients XLH pourraient être dues soit au rôle direct de PHEX au cours de l’ossification membranaire soit à l’augmentation locale de FGF23 qui agirait sur les cellules osseuses via FGFR3. À ce jour, le rôle de FGFR3 et PHEX au cours du développement de la voûte crânienne (VC) et les mécanismes physiopathologiques responsables des craniosynostoses observées dans le MS et l’XLH restent à déterminer.
Les modèles murins du MS et de l’XLH ne présentent que rarement des fusions des sutures crânienne. De la même façon, les souris invalidées pour le gène Fgfr3 ne présentent pas le phénotype crâniofacial observé chez les patients exprimant des mutations pertes de fonction (LOF) de FGFR3. Étant donné l’absence de modèle murin mimant la pathologie humaine et la pertinence du modèle poisson zèbre pour l’étude du développement de la VC, nous proposons dans ce projet une approche innovante pour déchiffrer les mécanismes physiopathologiques impliqués dans les craniosynostoses liées à une dérégulation de la voie de signalisation des FGFs.
Le premier objectif de ce projet sera d'identifier le rôle de Fgfr3 lors du développement de la VC grâce à l’utilisation de la lignée de poisson fgfr3 lof / lof. Cette lignée de poisson zèbre, que nous avons établi, est le premier modèle animal Fgfr3 présentant un phénotype crâniofacial mimant la pathologie humaine. Les poissons fgfr3lof / lof sont caractérisés par une microcéphalie et la présence anormale d’os ectopiques le long des sutures. Le deuxième objectif sera de comprendre les mécanismes physiopathologiques impliqués dans le MS et l’XLH. Pour cela, nous effectuerons une analyse combinée in vivo des premiers modèles de poisson zèbre du MS et de l’XLH que allons génèrer et in vitro de cultures primaires d'ostéoblastes de patients atteints du MS ou de l’XLH. Le poisson zèbre présente de nombreux avantages, le développement tardif et extra-utérin de la VC ainsi que l'existence de lignées transgéniques exprimant des protéines fluorescentes dans les cellules osseuses permettront d'analyser de façon dynamique chaque étape de la formation de la VC au niveau cellulaire. Enfin, ce projet permettra d'identifier les cibles moléculaires impliquées au cours du développement de la VC et d’évaluer l'efficacité de nouveaux candidat médicaments in vitro (sur les ostéoblastes de patients) et in vivo ( sur les modèles de poissons zèbre du MS et de l’XLH) avec pour objectifs de prévenir la fusion prématurée des sutures lorsque celles-ci surviennent pendant l'enfance ou d’améliorer la réparation osseuse post-chirurgicale et de réduire le nombre d'interventions pour les formes les plus sévères de craniosynostoses.