IFT52, Cil, Ciliopathies, UBE2C, Centrosome, Microtubules

Les ciliopathies sont des maladies multisystémiques dues à des mutations dans des gènes codant des protéines localisées au cil. Les cils sont des organites constitués de microtubules présents à la surface de quasi toutes les cellules de vertébrés. IFT52 est un composant majeur du complexe du transport intraflagellaire IFT-B, indispensable à la formation et fonction du cil primaire. Des mutations faux-sens, non-sens ou de délétion en phase ont été identifiées dans IFT52 chez des individus présentant des phénotypes distincts de ciliopathies : une dysplasie rénale multikystique (DRK) ou des dysplasies squelettiques de type côtes courtes-polydactylie (CCP) ou Sensenbrenner (SB). Afin de mieux comprendre la variabilité phénotypique, nous avons étudié la pathogénicité de chacune des mutations grâce à des modèles cellulaires et animaux. D'abord, j'ai montré que les mutations de délétion en phase (CCP) et non-sens (SB), mènent en fait respectivement à un décalage de phase de lecture et un saut d'exon en phase, ce qui permettait d'expliquer en partie les relations génotype/phénotype. Par ailleurs, l'analyse des mutations faux-sens CCP et DRK montrait que la mutation CCP avait un effet plus délétère sur la fonction de IFT52 que celle de DRK, confirmant leur pathogénicité et expliquant le phénotype squelettique du cas CCP. Toutefois, cela n'expliquait pas la variabilité du phénotype rénal observée parmi les individus. De fait, nous avons considéré une deuxième mutation homozygote faux-sens présente dans le cas DRK dans le gène UBE2C, codant une enzyme E2 de conjugaison d'ubiquitine impliquée dans la sortie de mitose. La modélisation de la structure 3D de la protéine a montré que la mutation affectait la liaison à l'ubiquitine et de fait, probablement la fonction de la protéine. Des études in vitro ont confirmé que la mutation ralentissait la sortie de mitose des cellules. Par ailleurs, afin d'étudier l'impact de la mutation sur le développement rénal, une souris portant la mutation DRK (knock-in) a été générée par CRISPR/Cas9. Bien que les souris Ube2cKI/KI présentent un défaut de croissance et une létalité précoce similaire au modèle knock-out, validant ainsi la pathogénicité de la mutation, les reins sont normaux chez ces animaux. Nous avons donc émis l'hypothèse que le phénotype rénal résultait de la synergie entre les mutations IFT52 et UBE2C. Afin de tester cette hypothèse, des études de synergie ont été réalisées chez le poisson zèbre, par injection de morpholino ift52 dans des embryons issus du croisement d'animaux ube2c+/-. Cette approche n'a malheureusement pas permis d'induire un défaut rénal chez les embryons ube2c-/-. Ainsi soit le cas DRK présente une autre mutation pouvant expliquer le phénotype rénal, soit les modèles animaux (souris, poisson zèbre) ne sont pas appropriés à l'étude de l'implication de UBE2C dans le développement rénal humain. De manière inattendue, l'étude de IFT52 a permis de mettre en évidence un espacement anormal des centrioles composant le centrosome des cellules Ift52-/-. La cohésion du centrosome est maintenue par deux mécanismes : le lien protéique entre les parties proximales des centrioles, et la force des microtubules (MTs) qui s'exerce sur le centrosome. Aucune altération des principaux composants du lien protéique, notamment c-Nap1 et rootletine, n'a pu être observée dans les cellules Ift52-/-. En revanche, nous avons montré que Ift52 interagissait et co-localisait partiellement avec centrine au niveau de la partie distale du centrosome, suggérant un rôle de IFT52 dans le mécanisme des MTs. En effet, nous avons montré que les MTs présentaient un défaut d'ancrage au centrosome et qu'ils étaient moins dynamiques dans les cellules Ift52-/-. Nos résultats démontrent un rôle extra-ciliaire de IFT52 dans l'ancrage des MTs et la cohésion du centrosome, à la manière de son partenaire IFT88 au niveau des MTs mitotiques, ajoutant un autre mécanisme physiopathologique aux ciliopathies associées à IFT52.