Trouble du neurodéveloppement, Syndrome de Rubinstein-Taybi, Modèles neuronaux dérivés d'iPSC, Voie de signalisation du stress, Imagerie à haut contenu, Analyse transcriptomique, Édition du génome

Les troubles neurodéveloppementaux (TND) touchent environ 10 % des enfants et constituent une source majeure d'invalidité tout au long de la vie. Caractérisés par un développement défectueux du cerveau et une grande variabilité du tableau clinique des patients, qui compromet le diagnostic et l'émergence de solutions thérapeutiques, ils représentent un coût humain, sociétal et économique important. L'objectif de ce projet est de mieux comprendre une caractéristique commune des TND - la dérégulation des voies de réponse au stress - qui constituerait une clef de lecture pour comprendre ces pathologies. L'intégration des processus déclenchés par le stress est régie par les facteurs de transcription du choc thermique (HSF), qui sont fortement dérégulés dans plusieurs TND. Cela a deux conséquences : une altération de la réponse au stress des cellules neurales qui entraîne des défauts dans le développement du cerveau. Nous avons participé a montré que ces HSF sont essentiels au bon développement du cerveau. Plus précisément, l'équipe a démontré que HSF2 joue un rôle clef dans la régulation de la prolifération des cellules progénitrices et la migration neuronale dans le cortex en modulant l'expression de gène impliqués dans l'adhésion cellulaire. La modulation pharmacologique de cette voie pourrait donc offrir de nouvelles possibilités thérapeutiques. Dans une première étude, les mécanismes sous-jacents à la dérégulation des HSF ont été étudiés dans les cellules de patients atteints du syndrome de Rubinstein-Taybi (RSTS), un TND rare d'origine génétique causé par des mutations dans les gènes CREBBP ou EP300. Notre étude a montré une diminution des niveaux protéiques de HSF2 dans les fibroblastes et dans les modèles neuraux (2D et 3D) dérivés à partir de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) provenant de patients RSTS. Cette diminution des niveaux protéiques de HSF2 résultait d'un défaut d'acétylation par CBP ou EP300, conduisant à l'ubiquitination et à la dégradation par le protéasome. En conséquence, les cellules RSTS présentaient une altération de la réponse au stress et une réduction de l'expression de gènes essentiels au développement neural, en particulier la N-cadhérine. La restauration des niveaux de HSF2, soit par l'inhibition du protéasome, soit par des mutations imitant l'acétylation, a permis de rétablir à la fois la réponse au stress et l'expression des gènes du neurodéveloppement. Nous avons constaté que la perturbation de la voie CBP/EP300-HSF2-N-cadhérine est récapitulée dans les modèles neuraux RSTS, qui présentent des anomalies de prolifération liées à une altération de l'adhésion cellule-cellule, en particulier dans la voie de la N-cadhérine. Sur la base de ces résultats et en collaboration avec Ksilink, mon projet de thèse CIFRE vise à développer un modèle cellulaire de TND basé sur les patients RSTS. Ce modèle permettra d'explorer comment les perturbations de la voie HSF pourraient contribuer à divers TND. Pour atteindre cet objectif, j'ai d'abord généré un mutant HSF2 qui mime la forme acétylée de la protéine dans les iPSC dérivés de fibroblastes de patients RSTS. En utilisant ce modèle isogénique comme référence, j'ai développé et validé un modèle de culture neural bidimensionnel et identifié de nouvelles cibles et phénotypes dépendants de HSF2 via une approche multiparamétrique allant de la transcriptomique à haut débit à des analyses morphologiques des cellules. Cette approche a permis d'identifier le facteur pro neuronal, ASCL1, et un phénotype morphologique, la formation de rosettes, comme clefs de lecture pour l'analyse par imagerie à haut contenu. Sur la base de ces deux phénotypes, j'ai utilisé le modèle neural pour cribler une sélection de molécules à potentiel thérapeutique par imagerie à haut contenu. Ces travaux ouvriront la voie à de nouvelles approches thérapeutiques visant à moduler les voies de réponse au stress, offrant ainsi de nouvelles possibilités de traitement des TND.