Syndrome de Shwachman- Diamond, Neutropénie, Stress du reticulum endoplasmique, UPR, Stress nucléolaire

Les ribosomopathies forment un groupe de maladies rares caractérisées par des mutations de perte de fonction dans des gènes codant pour des protéines ribosomiques ou des protéines associées aux ribosomes (PR) impliquées dans la biogenèse ribosomique. Le syndrome de Shwachman-Diamond (SDS) est la seule ribosomopathie connue pour provoquer une neutropénie chronique. Il est causé par des mutations bialléliques du gène SBDS. SBDS interagit avec la GTPase EFL1 pour catalyser la libération d'eIF6 de la sous-unité ribosomique 60S. Sans cette libération, eIF6 obstrue la liaison avec la sous-unité 40S, empêchant la formation d'un ribosome 80S mature et fonctionnel. Le mécanisme d'altération de la maturation granulocytaire qui résulte en neutropénie dans cette ribosomopathie reste inconnu. Les précurseurs granuleux synthétisent des quantités importantes de protéines dans les granules pendant la maturation granulocytaire. Des ribosomes et/ou un RE défectueux pourrait entraîner des altérations de la traduction des protéines, de leur transport dans l'ER et du repliement des protéines, conduisant à l'apoptose. Nous émettons l'hypothèse que dans le SDS, un repliement des protéines défectueux dû à la ribosomopathie et l'activation subséquente de la voie UPR pourraient entraîner l'apoptose des cellules granulocytaires au moment de la formation des granules. Nous avons d'abord testé l'activation de l'UPR dans des cellules primaires de patients SDS. Par RTqPCR, nous avons trouvé une surexpression de plusieurs gènes UPR (ATF4, CHOP, EDEM, sXBP1) dans les précurseurs granuleux, à la fois ex vivo et dans des cultures de différenciation granulocytaire. Nous avons également réalisé des expériences de cytotoxicité et trouvé que les cellules des patients sont plus sensibles au stress du RE induit avec de la tunicamycine ou de la thapsigargine. Suite à des expériences de ribosome profiling, nous avons trouvé une sur-traduction de certains ARNm UPR (BiP, ATF6) dans les cellules SDS et des différences dans la structure des ARNm entre les patients et les cellules de contrôle, avec des ARNm plus complexes et moins traduits chez les patients. Certains de ces derniers sont impliqués dans le métabolisme du calcium, comme SERCA3, dont la sous-traduction pourrait expliquer l'induction de l'UPR, par une diminution de la concentration en Ca++ dans le RE. Mon projet visait également à décrire fonctionnellement l'impact des mutations hétérozygotes composites dans GRWD1, un gène qui n'a jamais été associé à une maladie congénitale, trouvé chez une enfant souffrant d'anémie et de neutropénie chronique. GRWD1 est une protéine nucléolaire hautement conservée. Elle appartient à la famille WD40 et comprend 7 domaines répétés WD. Ses homologues chez la levure et C.elegans jouent un rôle dans la maturation de la grande sous-unité ribosomique en agissant comme chaperon de Rpl3. Suite à des tests in vitro, nous avons conclu que la différenciation myéloïde in vitro est altérée dans les cellules souches hématopoïétiques mutées de GRWD1. Dans des expériences faites sur des fibroblastes primaires, nous observons que les mutations de GRWD1 induisent un stress nucléolaire et une sénescence. Nous démontrons que la perte de fonction de GRWD1 conduit à une diminution de RPL3 et RPL5 dans les cellules primaires, et à une quantité réduite de ribosomes 80S dans les cellules appauvries en shRNA de GRWD1. Par conséquent, faisant des mutations de GRWD1 une nouvelle cause de ribosomopathie. Nous avons également observé une accumulation de protéines mal repliées augmentée par l'inhibiteur du protéasome, renforçant le rôle de chaperon de GRWD1 pour les protéines ribosomales. Ensemble, nos résultats suggèrent que le défaut de ribosome dans le SDS déclenche l'UPR dans les précurseurs granulocytaires, menant à leur apoptose ainsi qu'à des altérations translationnelles. Nous montrons que les mutations de GRWD1 sont une nouvelle cause d'anémie et de neutropénie chronique liées à la ribosomopathie.