Caractérisation fonctionnelle de mutations somatiques compensatrices d'elF6 dans le contexte du syndrome de Shwachman- Diamond

Functiona! characterization ofsomatic genetic rescue-associated e!F6 mutants in the context o f Shwachman-Diamond syndrome

• Auteur / Autrice : Alexis Bertrand
• Direction : Patrick Revy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Soutenance le 27/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Génétiques (Paris) - Imagine - Institut des maladies génétiques
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Soulier, Lionel Blanc, Lydie Da Costa, Christine Allmang-Cura, Pierre-Emmanuel Gleizes
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Soulier, Lionel Blanc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution clonale

Ribosomes

CRISPR-Cas9

Syndrome de Shwachman-Diamond

Mots clés libres

Maturation ribosomique

Syndrome de Shwachman Diamond

Mutations somatiques compensatrice

'fitness' clonal

Eif6

CRISPR/Cas9

Ribosomal maturation

Shwachman-Diamond syndrome

Somatic genetic rescue

Clonal fitness

Eif6

CRISPR/Cas9

Résumé

Le syndrome de Shwachman Diamond (SDS) est une ribosomopathie génétique rare entraînant une altération de la synthèse protéique associée à de nombreux symptômes, notamment une insuffisance médullaire et une neutropénie pouvant évoluer vers un syndrome de myélodysplasie ou une leucémie myéloïde aiguë. Les mutations bialléliques du gène SBDS sont responsables de plus de 90 % des cas de SDS et nous avons récemment identifié des mutations bialléliques EFL1 comme une nouvelle cause génétique de SDS. SBDS et EFL1 évincent le facteur elF6 de la sous-unité ribosomale pré60S, permettant à cette dernière d'interagir avec la sous-unité 40S pour former le ribosome mature 80S. L'acquisition naturelle d'événements génétiques somatiques au fil du temps participe au développement des maladies liées à l'âge et au développement des cancers. Cependant, dans les maladies mendéliennes, ces événements peuvent, dans de rares cas, contrer l'effet délétère de la mutation germinale et conférer un avantage sélectif aux cellules somatiquement modifiées, un phénomène appelé sauvetage génétique somatique (SGR). Nous avons récemment montré que plusieurs événements génétiques somatiques affectantl'expression ou la fonction d'elF6 sont fréquemment détectés dans les clones sanguins de patients atteints de SDS mais pas chez les individus sains, suggérant un mécanisme de SGR. Alors que la plupart de ces mutations somatiques induisent une déstabilisation de elF6 ou une haploinsuffisance d'EIF6, une mutation récurrente (N106S) n'affecte pas l'expression/stabilité d'elF6 mais réduit sa capacité à interagir avec la sous-unité 60S. Afin d'étudier plus en détail les conséquences fonctionnelles de l'haploinsuffisance de EIF6 et de la mutation N106S dans un contexte de SDS, j'ai introduit via CRISPR/Cas9 ces mutations dans des lignées fibroblastiques immortalisées de patients SDS et de contrôle. Ces modèles cellulaires originaux ont permis de déterminer l'impact de la mutation N106S sur la la localisation et la fonction d'elF6 mais aussi de préciser les effets de ces mutations sur plusieurs aspects du « fitness » cellulaire, notamment la biogenèse des ribosomes, le taux de traduction et la prolifération cellulaire. Dans l'ensemble, le développement de ce modèle a aidé à caractériser comment la mutation N106S et l'haploinsuffisance somatique de elF6 confèrent un avantage sélectif dans les cellules déficientes en SBDS ou EFL1.

Shwachman Diamond syndrome (SDS) is a rare genetic ribosomopathy leading to impaired protein synthesis, which causes numerous symptoms including bone marrow failure and neutropenia that can evolve to myelodysplasia syndrome or acute myeloid leukaemia. Biallelic mutations in the SBDS gene are responsible of above 90% of the SDS cases and we recently identified biallelic EFL1 mutations as a novel cause of SDS. SBDS together with EFL1 remove the anti-association factor elF6 from the pre60S ribosomal subunit, allowing its interaction with the 40S subunit to form the mature ribosome 80S. Natural acquisition of somatic genetic events over time participâtes to age-related diseases and cancer development. However, in Mendelian diseases these events can, in rare case, counteract the deleterious effect of the germline mutation and provide a sélective advantage to the somatically modified cells, a phenomenon dubbed Somatic Genetic Rescue (SGR). We recently showed that several somatic genetic events affecting the expression or function of elF6 are frequently detected in blood clones from SDS patients but not in healthy individuals, suggesting a mechanism of SGR. While most of these somatic mutations induce elF6 destabilization or EIF6 haploinsufficiency, one récurrent mutation (N106S) did not affect the expression of elF6 but rather impact its ability to interact with the 60S subunit. In order to further investigate the functional conséquences of ElF6 haploinsufficiency and N106S mutation in a context of SDS, I introduced via CRISPR/Cas9 these mutations in immortalized fibroblastic cell line from SDS patients and control. These original cellular models hâve made it possible to détermine the impact of the N106S mutation on the localisation and function of elF6 and also to clarify the effects of these mutations on several aspects of cellular fitness, in particular ribosome biogenesis, translation rate and cell prolifération. Overall, the development of these cellular models has helped to characterise how the somatic N106S mutation and elF6 haploinsufficiency confer a sélective advantage in cells déficient in SBDS or EFL1.