Modélisation des troubles du neuro-développement à l'aide de cellules souches induites et d'organoïdes cérébraux : l'exemple des troubles liés au complexe Mediator – NDevCerebrOids

Les troubles neurodéveloppementaux (TND) de l’enfant englobent la déficience intellectuelle (DI), les troubles du spectre autistique (TSA) et l'épilepsie. Leur diagnostic moléculaire s’est considérablement amélioré mais les modèles d’étude appropriés font encore défaut. Le développement récent d’organoïdes cérébraux à partir de cellules souches humaines ou de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) offre de nouvelles opportunités.
Ici, nous proposons de combiner un modèle cellulaire 3D à la culture 2D traditionnelle pour modéliser les TND causés par des mutations dans un gène codant pour le complexe Mediator (MED). Les patients atteints présentent une DI de sévérité variable pouvant être associée à un TSA, à une épilepsie ou d'autres malformations congénitales. MED est indispensable à la transcription et aux interactions enhancer-promoteur mais son rôle dans le développement précoce du cerveau et les mécanismes conduisant au TND en cas de mutation restent à élucider.
Ce projet vise à : 1. développer un modèle expérimental pertinent pour l’étude des TND d'origine génétique, 2. comprendre le rôle de MED dans la différenciation neuronale et le développement cérébral et comment les mutations conduisent aux TND, 3. explorer l'impact du contexte génétique sur la variabilité phénotypique.
Nous introduirons des mutations MED, identifiées chez nos patients avec TND, dans des hiPSC isogéniques pour analyser le seul effet des mutations et garantir l’obtention d'organoïdes. Nous analyserons leur impact sur le phénotype cellulaire, la transcription en lien avec l'état chromatinien des gènes et d'éléments régulateurs, ainsi que l'impact sur la structure de MED et les interactions MED-PolII. Les phénotypes observés seront ensuite étudiés dans des modèles issus d’iPSC dérivées des patients portant ces mutations pour valider les résultats sur cellules isogéniques et explorer l’impact du fond génétique sur la variabilité phénotypique.
Le projet génèrera des résultats essentiels à la compréhension des mécanismes des TND et un outil puissant pour leur étude.