CE14 - Physiologie et physiopathologie

Compréhension des mécanismes moléculaires physiopathologiques dans les pathologies d’empreinte par une approche multi-omique dans des modèles cellulaires humains – ID-MOM

Résumé de soumission

L'empreinte génomique parentale est un processus épigénétique qui se traduit par l'expression mono-allélique d'environ 130 gènes humains en fonction de leur origine parentale. Ce processus est régulé par la méthylation de loci spécifiques appelés régions de contrôle de l'empreinte (ICR). Des défauts dans la méthylation de ces ICRs (pouvant se produire en mosaïque) entrainent des pathologies dites d’empreinte ((imprinting disorders, IDs). Ces IDs affectent de nombreux processus biologiques et particulièrement la croissance et le métabolisme. De longue date, nous souhaitons comprendre le rôle physiopathologique des gènes soumis à empreinte dans la régulation de la croissance. Dans ID-MOM, nous nous concentrerons sur trois IDs pour lesquelles la croissance fœtale est particulièrement affectée: les syndromes de Silver-Russell et de Temple (restriction de croissance fœtale) et le Syndrome de Beckwith-Wiedemann (macrosomie fœtale).
Une limitation majeure pour décrypter la physiopathologie des IDs est le manque de modèles cellulaires humains pertinents. Les modèles actuels ont été développés chez des rongeurs, dont la croissance n'est pas équivalente à celle de l'homme. Les tissus primaires impliqués dans le processus de croissance sont inaccessibles chez l'homme, et la plupart des gènes dont l'expression est altérée dans les IDs ne sont pas ou peu exprimés dans les cellules sanguines ou les fibroblastes. Très peu de données sont donc actuellement disponibles sur les conséquences physiopathologiques des IDs dans l'ossification endochondrale, un processus clé de la régulation de la croissance.
Une complication supplémentaire vient du fait que plusieurs ICRs peuvent être simultanément altérées, provoquant ainsi des perturbations de la méthylation avec atteinte multi-locus (MLID). De plus, les gènes soumis à empreinte sont co-régulés dans un réseau de gènes. Caractériser les IDs requiert donc de déterminer la méthylation de l'ADN à de nombreux ICRs, ainsi que les conséquences transcriptionnelles genome-wide.
Le premier objectif d’ID-MOM est de générer de nouveaux modèles cellulaires humains physiologiquement pertinents à partir de cellules souches natives, reprogrammées ou épi-éditées. Grâce à notre expertise acquise dans les cellules souches pluripotentes humaines induites (hiPSC), les cellules souches de la pulpe dentaire (DPSC) et les cellules épigénétiquement modifiées, nous les différencierons en chondrocytes hypertrophiques qui récapitulent fidèlement la plaque de croissance. Le deuxième objectif est de calibrer des outils basés sur le séquençage à haut débit (séquençage après capture ciblée et traitement bisulfite et séquençage par Nanopore de molécule unique d’ADN natif) pour quantifier le degré de méthylation de nombreux ICRs et son mosaïsme. Dans le troisième objectif, la combinaison de profils quantitatifs de méthylation de l'ADN avec le séquençage de l'ARN dans les modèles nouvellement générés nous permettra d'évaluer les liens moléculaires unissant les anomalies de méthylation et ses répercussions transcriptionnelles.
Au sein d'un consortium de trois partenaires complémentaires, ID-MOM fournira des données innovantes pour caractériser les fondements physiopathologiques des pathologies d’empreinte. Nos nouveaux modèles humains de cellules clés du processus d'ossification endochondrale nous permettront d'identifier les conséquences pathologiques des défauts de méthylation au niveau cellulaire. Ces nouveaux modèles et approches ouvriront également des opportunités pour des études futures, s’appuyant sur d'autres lignées cellulaires pertinentes dans les IDs ou sur la sélection et le test de médicaments candidats. Nos nouveaux tests de méthylation basés sur le haut débit amélioreront considérablement le diagnostic moléculaire de ces pathologies d’empreintes rares ainsi que la compréhension des conséquences phénotypiques des MLID. Notre projet contribuera ainsi à améliorer la prise en charge globale de ces patients.

Coordination du projet

Irène Netchine (Centre de Recherche Saint-Antoine)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
CDR SA Centre de Recherche Saint-Antoine
IGMM Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier

Aide de l'ANR 555 804 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2022 - 36 Mois

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