Détermination du rôle du dysfonctionnement de la protéostase dans le vieillissement prématuré des érythrocytes irradiés et thalassémiques – PROTEAGE

Dans les cellules nucléées, plusieurs altérations moléculaires participent au processus de vieillissement telles que l'instabilité génomique, le raccourcissement des télomères, l'arrêt du cycle cellulaire, les altérations épigénétiques, la dysfonction mitochondriale ou la dysfonction de l'homéostasie protéique. L'érythrocyte ou globule rouge (GR) n'est pas sensible à la plupart de ces altérations courantes puisqu'il est dépourvu d'organites tels que le noyau et les lysosomes. De plus, étant donné que les GR n'ont plus la capacité de synthétiser de nouvelles protéines, les protéines mal repliées/oxydées qui s'accumulent doivent être réparées, détruites ou éliminées pour éviter la formation d'agrégats toxiques. Ainsi, la dysfonction de l'homéostasie protéique (protéostase) semble être le principal, voire le seul, marqueur du vieillissement des GR partagé avec les cellules nucléées.
En médecine transfusionnelle, les GR irradiés vieillissent prématurément in vitro lors de leur stockage réfrigéré, causant une réduction de la qualité de stockage. Le vieillissement prématuré des GR est également observé in vivo dans le contexte physiopathologique de la bêta-thalassémie, où des chaînes d'alpha-globine toxiques mal repliées s'accumulent, entraînant une qualité de circulation réduite. Comme la déplétion en protéines de la protéostase du pool actif est un facteur majeur du vieillissement des GR lors de leur stockage in vitro et pendant leur circulation in vivo, des stratégies visant à préserver la fonction de protéostase ont des implications cliniques potentielles. À cette fin, la proposition actuelle testera notre hypothèse générale selon laquelle : la capacité à résister au déclin de la fonction de protéostase détermine la qualité de stockage des GR irradiés et la qualité de circulation des GR thalassémiques. Nous proposons que l'intégrité des GR soit maintenue par sa capacité à replier les protéines mal repliées à l'aide de chaperones et à dégrader les protéines endommagées/oxydées par le protéasome, évitant ainsi la formation d'agrégats toxiques (liés à la membrane).
Le projet de recherche sera organisé en 4 modules de travail afin d’étudier 1) l'impact de l'inhibition du protéasome sur le vieillissement prématuré des GR in vivo, 2) le vieillissement prématuré in vitro des GR irradiés, 3) le vieillissement prématuré in vivo des GR thalassémiques et 4) l'impact de l'augmentation de l'ubiquitination des protéines sur le vieillissement des GR irradiés et des GR thalassémiques. Des marqueurs cellulaires et moléculaires du vieillissement des GR seront caractérisés en utilisant des modèles humains et murins. Notamment, en plus des marqueurs d'oxydation des protéines, des expériences de protéomique basée sur les étiquettes tandem mass tag quantifieront les protéines ubiquitinées et le niveau d'expression des protéines.
Cette exploration permettra de mieux comprendre la dysfonction de la protéostase dans un modèle cellulaire dépourvu d'autres marqueurs du vieillissement qui affectent généralement le noyau et les mitochondries. De plus, une étude de preuve de concept déterminera l'impact du renforcement de la fonction de protéostase pour retarder le vieillissement des GR irradiés et des GR thalassémiques, avec pour objectif à long terme d'améliorer la qualité de stockage et de réduire l'hémolyse dans le contexte physiopathologique de la bêta-thalassémie.