Role of nucleotide metabolite transporters in erythropoiesis and red blood cell functions
Rôles des transporteurs de métabolites nucléotidiques dans l'érythropoïèse et dans le globule rouge mature
par Mahmoud MIKDAR sous la direction de Thierry PEYRARD
Thèse de doctorat en Hématologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le jeudi 17 septembre 2020 à Université Paris Cité

Sujets
  • Adénosine
  • Cellules souches hématopoïétiques
  • Érythrocytes
  • Érythropoïèse
  • Nucléotides cycliques
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Mots clés
ENT1, ABCC4, Transport de nucléosides, Transport de nucléotides, Antigènes de groupes sanguins
Resumé
De récents travaux ont montré que les voies métaboliques sont fortement impliquées dans la régulation de l'engagement et la différentiation des cellules souches hématopoïétiques (CSHs) vers les différentes lignées hématopoïétiques. Les nucléosides sont des métabolites et précurseurs indispensables pour la biosynthèse des nucléotides, et dont la disponibilité intracellulaire dépend de leur transport à travers la membrane plasmique. Cependant, le rôle des transporteurs de nucléosides et de nucléotides dans l'engagement érythroïde des CSHs reste mal défini. Au cours de ma thèse, l'analyse fonctionnelle des cellules sanguines de patients déficitaires de ENT1 ou ABCC4 a démontré pour la première fois que le transport des nucléosides (ENT1) et nucléotides (ABCC4) est essentiel pour maintenir (i) le métabolisme des nucléotides cycliques et désoxynucléotide, (ii) une morphologie et une déformabilité normales des globules rouges, (iii) la phosphorylation des protéines de la membrane érythrocytaire ainsi que l'organisation du cytosquelette, (iv) la physiologie plaquettaire et (v) l'érythropoïèse ex vivo. De plus, nos expériences mécanistiques ont démontré que ENT1 joue un rôle crucial dans l'engagement des CSHs vers la lignée érythroïde en contrôlant le métabolisme des nucléotides cycliques et l'activation des facteurs de transcriptions érythroïdes. Ce travail a également montré qu'une mutation compensatoire dans le gène ABCC4, retrouvée chez deux patients ENT1null, diminuait les altérations érythroïdes chez ces patients, ce qui confirme le rôle de ces deux transporteurs dans la régulation intracellulaire de l'AMP cyclique. De plus, ce résultat a été confirmé par un modèle souris Ent1-/- puisque le traitement de ces souris avec un inhibiteur de ABCC4 augmente l'engagement érythroïde des CSHs, l'érythropoïèse et l'hématocrite. En outre, une étude protéomique et génomique sur des sujets PEL-négatif a montré qu'une large délétion dans le gène ABCC4 est responsable de ce groupe sanguin. L'inactivation du gène ABCC4 dans une lignée cellulaire par CRISPR-Cas9 a confirmé que l'antigène de groupe sanguin PEL est portée par la protéine ABCC4. Contrairement à ENT1, l'absence totale de ABCC4 est associée à une altération de la fonction plaquettaire sans anomalie de la lignée érythroïde et dont le mécanisme de compensation n'implique pas ENT1. En conclusion, mon travail de thèse dévoile un nouveau mécanisme moléculaire régulant l'érythropoïèse, et démontre le rôle important du métabolisme des nucléotides dans l'engagement des CSHs et dans la biologie érythroïde. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies thérapeutiques pour le traitement de l'anémie basées sur la disponibilité intracellulaire des nucléosides et des nucléotides.