Modélisation pathologique pour la neurofibromatose de Type 1 : développement d’un test d’étude et applications pour la découverte de molécules actives

par Deborah Aubin

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Brigitte Onteniente.

Le président du jury était Bénédicte Sturbois.

Le jury était composé de Gilles Lemaître, Béatrice Parfait, Frank Yates.

Les rapporteurs étaient Nadège Bondurand, Morad Bensidhoum.


  • Résumé

    La neurofibromatose de type 1 (NF1) représente la maladie génétique autosomale dominante la plus fréquente en France, après la mucovisidose, avec une incidence de 1 individu sur 3500. Il s'agit d'une pathologie multi-systémique présentant un tableau clinique varié. Parmi la pléthore de symptôme, sont comptées des manifestations neurocutanées telles que les taches « café-au-lait » (zone d'hyperpigmentation localisée) et les neurofibromes (tumeurs bénignes de la gaine périphérique de la myéline) mais également des défauts osseux et des troubles cognitifs. La pénétrance de NF1 est complète mais la manifestation et la sévérité des symptômes peuvent varier d'un individu à l'autre. Le gène NF1 responsable de la maladie, localisé sur le chromosome 17, est un gène suppresseur de tumeur qui code pour la neurofibromine. Dans le but de développer un modèle cellulaire humain pertinent pour l'étude des défauts osseux associés à NF1, nous avons utilisé des cellules souches induites à la pluripotence porteuse de la mutation causale NF1 (hiPS-NF1). Dans ces travaux, nous avons montré qu'une perte d'expression de la neurofibromine dans les ostéoblastes dérivés de hiPS-NF1 reproduisait le phénotype d'ostéogénèse réduite et qu'il était possible d'améliorer la capacité des hiPS-NF1 à se différencier en ostéoblaste à l'aide de molécules pharmacologiques. Toujours dans le but de proposer un modèle cellulaire humain le plus relevant possible, nous avons développé des lignées isogéniques avec la technologie CRISPR/Cas 9 afin d'étudier l'impact d'une perte partielle ou totale de l'expression de la neurofibromine sur le phénotype osseux. En parallèle, afin de pouvoir étudier un autre phénotype associé à NF1, un protocole de différenciation de cellules de Schwann sous culture définie en utilisant des facteurs de croissance et des molécules de signalisation, a partir des hiPS a été développé. Des cellules de Schwann-like ont été obtenues en 30 jours en engagement la différenciation des cellules souches vers la crête neurale afin d'induire l'émergence de précurseurs de cellules de Schwann par l'action de molécules telles que le récepteur de type I du TGF-ß (SB431542), l'hereguline ß1, l'IGF1, le FGF2 et un activateur de WNT3a (CHIR99021). L'analyse par q-PCR montre une augmentation des marqueurs de différents stades de différenciation de la cellule de Schwann : crête neurale (SOX10, ERBB3), cellules de Schwann précurseurs (MPZ, CAD19) et cellules de Schwann immatures (S100) au bout de 30 jours de différenciation. Ces résultats ont été complétés par l'analyse protéique des cellules différenciées et par la mise en co-culture de ces cellules avec des motoneurones différenciés à partir d'hiPS. L'ensemble de ce travail a permis de valider la pertinence de l'utilisation des cellules souches pluripotentes porteuses de mutation dans la modélisation de pathologie génétique. Permettant à plus long terme la recherche de molécules actives par des approches de de criblage pharmacologique ou par des approches de thérapie cellulaire.

  • Titre traduit

    Neurofibromatosis disease modelling : development of a test study and applications for the discovery of active molecules


  • Résumé

    Neurofibromatosis type 1 (NF1) is an autosomal genetic disease with an incidence of 1 in 3,500 individuals. This is a multi-systemic disorder with a plethora of various symptoms. Among with we find neurocutaneous manifestations such as "café-au-lait" spots (zone of localized hyperpigmentation) and neurofibromas (benign tumors of the peripheral sheath of myelin), but also bone defects and cognitive disorders. The penetrance of NF1 is complete but the manifestation and severity of symptoms may vary from one individual to another. The NF1 gene responsible for the disease, located on chromosome 17, is a tumor suppressor gene that encodes neurofibromin. In order to develop a relevant human cellular model for the study of bone defects associated with NF1, we used pluripotency-induced stem cells that carry the NF1 causal mutation (hiPS-NF1). In this work, we have shown that loss of neurofibromin expression in osteoblasts derived from hiPS-NF1 reproduces the reduced osteogenesis phenotype. We have also shown that pharmacological molecules can improve the ability of hiPS-NF1 to differentiate in osteoblast. In order to propose the most relevant human cell model, we have developed isogenic lines with CRISPR / Cas 9 technology to study the impact of a partial or total loss of neurofibromin on the bone phenotype. Simultaneously, a Schwann cells differentiation protocol from hiPS was developed under culture defined using growth factors and signaling molecules. Schwann-like cells were obtained in 30 days by the use of molecules such as the type I receptor TGF-β (SB431542), heregulin β1, IGF1, FGF2 and activator of WNT3a (CHIR99021). The q-PCR analysis shows an increase in Schwann cell markers: neural crest (SOX10, ERBB3), precursor Schwann cells (MPZ, CAD19) and immature Schwann cells (S100). These results were confirmed by protein analysis of the differentiated cells and by the co-culture analysis of these cells with differentiated motoneurons from hiPS. All of this work validated the relevance of pluripotent stem cells in the modeling of genetic pathology.


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Informations

  • Sous le titre : Modélisation pathologique pour la neurofibromatose de Type 1 : développement d'un test d'étude et applications pour la découverte de molécules actives
  • Détails : 1 vol. (217 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 187-216.
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