Novel insights into the role of fetal hemoglobin in spleen function, red cell survival and ineffective erythropoiesis in sickle cell disease
Rôle de l'hémoglobine fœtale dans la fonction splénique, la survie des globules rouges et la dysérythropoïèse dans la drépanocytose
par Sara EL HOSS sous la direction de Wassim EL NEMER
Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Physiologie et physiopathologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le Tuesday 24 September 2019 à Université de Paris (2019-....)

Sujets
  • Drépanocytose
  • génétique
  • Hémoglobine foetale
  • métabolisme
  • physiologie
  • Rate
  • thérapie
  • Érythropoïèse

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Mots clés
Cellules irréversiblement falciformés, Séquestration splénique aiguë
Resumé
La drépanocytose est une maladie génétique héréditaire récessive causée par la substitution d'un acide aminé dans la chaîne β-globine aboutissant à la production d'hémoglobine anormale (HbS). Dans des conditions hypoxiques, l'HbS polymérise entraînant une falciformation et une perte de déformabilité des globules rouges (GR). Au cours de la drépanocytose, le dysfonctionnement splénique entraîne des complications potentiellement mortelles, en particulier chez les jeunes enfants. Généralement, une asplénie fonctionnelle précède la survenue d'une asplénie anatomique avec cependant une grande variabilité inter-individuelle du fait de facteurs modulateurs génétiques et environnementaux. L'hémoglobine fœtale (HbF) est le principal modulateur de la gravité de la maladie, car la présence d'HbF inhibe la polymérisation d'HbS, retardant et prévenant ainsi les complications graves, améliorant la qualité de vie des patients et augmentant leur survie. Il existe une hétérogénéité assez bien caractérisée de la concentration et de la distribution cellulaire d'HbF dans les GR circulants, mais le rôle de l'HbF au cours de l'érythropoïèse est mal documenté.Dans le but de mieux comprendre le rôle de l'HbF dans la perte de fonctionnalité splénique, la survie des GR et l'érythropoïèse inefficace, nous avons étudié 1) l'histoire naturelle du dysfonctionnement splénique chez les enfants drépanocytaires, 2) l'expression cellulaire et la distribution de l'HbF comparativement chez les enfants, chez les patients naïfs et ceux traités par hydroxycarbamide (HC) et 3) le rôle de l'HbF au cours de l'érythropoïèse terminale.Nous avons d'abord développé une méthode de cytométrie en flux à haut débit pour mesurer la fonction de filtration splénique et avons montré que la perte de fonction splénique est présente très tôt dans la vie, dès 3 à 6 mois chez les enfants drépanocytaires, puis diminue avec l'âge. Nous avons également mis en évidence que les cellules irréversiblement falciformées (ISC) jouaient un rôle dans la survenue de la séquestration splénique aiguë, laquelle entraîne à son tour une perte supplémentaire de fonction. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons mis en place une approche originale pour déterminer la distribution d'HbF à l'échelle cellulaire. En utilisant une cohorte longitudinale de patients traités par HC (inducteur d'HbF), nous avons montré que celui-ci avait un impact positif global sur les GR, en augmentant non seulement le contenu en HbF, mais également le volume de tous les GR, indépendamment de leur contenu en HbF. Nous avons par ailleurs montré que les cellules riches en HbF (High-F) étaient un marqueur précis d'efficacité de l'HC. Dans la dernière partie de la thèse, nous avons démontré pour la première fois une érythropoïèse inefficace chez les patients drépanocytaires et avons révélé un nouveau rôle de l'HbF au cours de l'érythropoïèse terminale, celui de protéger les érythroblastes de l'apoptose.En conclusion, ce travail montre que l'HbF a un effet bénéfique supplémentaire sur la drépanocytose en conférant non seulement une survie préférentielle des cellules F dans la circulation, mais en diminuant également l'érythropoïèse inefficace. Ce résultat suggère que la persistance d'HbF dans la drépanocytose serait davantage la conséquence d'un enrichissement en F-érythroblastes au cours de la différenciation érythroïde terminale survenant peu après la naissance plutôt qu'un retard du switch des hémoglobines.