Prédicteurs multi-comiques diagnostiques, pronostiques et thérapeutiques des erreurs innées du métabolisme de la vitamine B12 – PREDICTS

La cobalamine (Cbl ou vitamine B12) est le cofacteur de la méthionine synthase (MS codée par MTR) et de la méthylmalonyl-CoA mutase (codée par MMUT), dont les défauts génétiques entraînent respectivement une augmentation de l'homocystéine (Hcy) et de l'acide méthylmalonique (MMA). Les erreurs innées du métabolisme de la Cbl (EIMC) sont produites par des mutations dans les gènes de transport et de disponibilité cellulaire de la Cbl (dont le type cblC avec déficit combiné en MS et MMUT), MTR (type cbG avec augmentation de l'Hcy) et MMUT (type MUT avec augmentation MMA). Ils produisent une anémie mégaloblastique/macrocytaire et des manifestations neurologiques liées à l'âge, avec léthargie, hypotonie, retard mental, convulsions et décompensation métabolique parfois létales, dans les premières années de la vie, et troubles neurologiques périphériques, cognitifs et ophtalmologiques plus tardivement. Certains des mécanismes ont été disséqués par nos deux groupes, y compris en collaboration, mais les scénarios globaux de la variabilité clinique et de la réponse limitée au traitement sont loin d'être compris. Le déficit en MS produit un stress cellulaire, altère le cycle de Krebs (CK), la chaîne respiratoire, la stabilité épigénétique organe-spécifique, l’activité des sirtuines, la navette nucléo-cytoplasmique des ARNm et des protéines de liaison des ARN et en conséquence le métabolisme énergétique, la neuroplasticité et le neurodéveloppement. Les déficits en MUT produisent une perturbation du CK, une accumulation d'acides organiques et des altérations mitochondriales dans le cerveau, le foie, les reins et le cœur. Les modifications post-traductionnelles (PTM) par augmentation des acides organiques peuvent altérer l'activité des enzymes clés d'autres voies métaboliques par des effets cumulatifs âge-dépendants.
L’ensemble de ces données nous a amenés à proposer que la grande variabilité des manifestations liées à l'âge et l'efficacité limitée du traitement des EIMC sont liées à des changements omiques multicouches interdépendants, dont les altérations génomiques et épigénomiques et les PTM qui entraînent des invalidations d'enzymes et protéines fonctionnelles clés de voies métaboliques liées ou non à la cbl.
Notre objectif est d'élucider si les changements multi-omiques et les mécanismes sous-jacents permettent de lever des impasses dignostiques, prédire les manifestations sévères neurologiques et ophtalmologiques et les décompensations métaboliques organe-spécifiques et d'identifier des cibles thérapeutiques innovantes. Trois objectifs spécifiques seront abordés, (i) identifier des signatures multi-omiques et des biomarqueurs dans une cohorte rétrospective de patients, (ii) identifier la spécificité cellulaire et liée aux organes des biomarqueurs dans des cellules différenciées dérivées d'iPSC et des modèles animaux (iii) modéliser les altérations et les biomarqueurs de suivi du traitement personnalisé et de la récupération métabolique des patients.
Le projet s'appuiera dans le WP1 sur la sélection de cas cblC, epi-cblC, MUT et cblG avec présentations cliniques et métaboliques contrastées, selon l'âge, la sévérité et l'influence aux traitements conventionnels. Nous évaluerons les relations cliniques versus multi-omiques (génomique, épigénomique, PTM-protéomique et métabolomique) dans le sang, les fibroblastes, les iPSC déjà préparés et les cellules différenciées (WP1 et WP2) et les modèles animaux (WP3). Le WP4 mettra en œuvre une approche intégrée de bioinformatique et de biologie des systèmes pour cartographier les perturbations sur l'ensemble du réseau métabolique, permettant l'identification de points d'entrée de voies thérapeutiquement accessibles.
Le projet produira des panels de biomarqueurs pour les impasses diagnostiques, la prédiction et le monitoring des cas graves d'EIMC et identifiera des cibles de traitements innovants, notamment celles liées aux sirtuines, aux PTM et altération du cycle de l'urée et du CK