Suture crâniennes, Fgfr3, ZF, Craniosynostose, Syndrome de Muenke, Ostéoblastes, Prime editing

Les craniosynostoses se caractérisent par une fusion prématurée des sutures crâniennes due à des défauts du processus d'ossification membranaire entrainant d'importantes malformations crâniofaciales et des anomalies du développement du cerveau. Deux craniosynostoses syndromiques (CS) sont liées à des mutations gain-de-fonction du Fibroblast Growth Factor Receptor 3 (FGFR3), le syndrome de Muenke et le syndrome de CAN (Crouzon avec acanthosis nigricans). Plus rarement, des mutations perte-de-fonction de FGFR3 sont responsables du syndrome de CATSHL entrainant des anomalies des sutures. A ce jour, le traitement des craniosynostoses repose sur des interventions chirurgicales avec un risque important de récidive. Il est donc crucial de développer de nouveaux traitements afin d'améliorer la prise en charge des patients. Cela nécessite de déterminer le rôle de FGFR3 lors de la formation des sutures crâniennes. Dans cet objectif, au cours de ma thèse, j'ai analysé la formation des sutures crâniennes chez un modèle poisson-zèbre (ZF) fgfr3 perte-de-fonction (fgfr3lof) présentant des anomalies des sutures. Parallèlement à cela, mon travail de thèse a consisté à optimiser la technique d'édition du génome « Prime editing » (PE) chez le ZF afin d'établir entre autres un modèle exprimant la mutation responsable du syndrome de Muenke. L'analyse des sutures des ZF fgfr3lof a mis en évidence un phénotype opposé aux craniosynostoses. Les ZF fgfr3lof présentent des os crâniens épaissis au bord, non chevauchant et séparés par une épaisse couche de cellules entourées d'une matrice extracellulaire (MEC) riche en collagènes. Je me suis intéressée tout d'abord à l'impact de l'absence de Fgfr3 sur la MEC grâce à des analyses par microscopie électronique et par imagerie de génération de seconde harmonique. J'ai montré que l'absence de Fgfr3 entrainait progressivement une désorganisation et des anomalies des fibres de collagènes, respectivement au niveau de l'os bordant les sutures et dans la suture. Puis, j'ai étudié l'impact de l'absence de Fgfr3 sur les différentes populations cellulaires impliquées au cours de l'ossification membranaire. Grâce à l'utilisation de lignées transgéniques spécifiques de ces populations et à l'analyse de l'expression de gènes impliqués dans l'ostéogénèse, j'ai démontré que Fgfr3 inhibait l'expansion des ostéoprogéniteurs et activait la maturation des ostéoblastes spécifiquement au sein de la suture. L'étude de l'expression des différents fgfrs a révélé la redondance des rôles des Fgfrs au niveau du périoste et la nécessité de Fgfr3 au sein des sutures. De plus, des données préliminaires suggèrent que le rôle de Fgfr3 au sein des sutures serait médié en partie par la voie canonique de Wnt. Parallèlement à cela, j'ai optimisé la technique du PE chez le ZF afin d'établir un modèle de ZF exprimant la mutation fgfr3 p.Pro262Arg (analogue à la mutation p.Pro250Arg chez l'homme) et un modèle exprimant une mutation responsable d'une chondrodysplasie nouvellement identifiée dans le gène « X ». Cette technique repose sur l'utilisation nickase SpCas9 (H840A) fusionnée à une transcriptase inverse optimisée, qui copie la mutation souhaitée directement à partir d'un guide ARN de prime editing (pegRNA). À ce jour, en modifiant divers paramètres (pegRNA, éditeurs différents, température...), j'ai obtenu des résultats très encourageants avec une efficacité d'édition du génome pouvant atteindre 30% chez certains individus sur les deux loci. En conclusion, mes travaux de thèse ont mis en évidence, pour la première fois, le rôle pléiotrope de FGFR3 au sein des sutures, le positionnant comme un régulateur clé de leur formation. De plus, l'optimisation du PE ouvre de nouvelles perspectives pour l'élaboration de nouveaux modèles de CS liés à FGFR3 qui permettront de mieux comprendre leur physiopathologie et de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.