Contrôle de l' ostéogénèse membranaire par le facteur de transcription Twist : implication de FGFR2 et de l'ubiquitine ligase Cbl

Control of membranous osteogenesis by transcriptor factor Twist : implication of FGFR2 and ubiquitin ligase Cbl

• Auteur / Autrice : Hind Guenou
• Direction : Pierre Marie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie ostéo-articulaire, biomécanique et biomatériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ubiquitin-protein ligases

Protéine oncogène v-cbl

Récepteur FGFR2

Protéine-1 apparentée à Twist

Ostéogenèse

Craniosténose

Os -- Croissance

Résumé

L'analyse du génotype et du phénotype au niveau de la voûte crânienne dans les craniosténoses a montré l'implication de plusieurs gènes tels que Twist et les FGFRs. L'utilisation de modèles cellulaires de sujets mutés a permis d'identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans le physiopathologie de: craniosténoses induites par des mutations du FGFR2 et du facteur de transcription Twist. Ce travail de thèse révèle de nouveaux mécanismes par lesquels l'haploinsuffisance de Twist altère le phénotype ostéoblastique dans le syndrome de Sathre-Chotzen. Dans une première partie, nous montrons les conséquences de l'haploinsuffisance de Twist sur l'expression des transcrits de FGFR2. La diminution df l'expression de Twist induit une inhibition de l'expression du FGFR2 dans les ostéoblastes. La correction de l'expression de Twist corrige celle du FGFR2 et des gènes ostéoblastiques. Ces données ont mis en évidence un double mécanisme moléculaire du contrôle d'expression de FGFR2 par Runx2 et Twist. Ce modèle nous permet en outre de suggérer un mécanisme impliquant un rôle de FGFR2 et de Runx2 dans l'altération du phénotype induit par l'haploinsuffisance de Twist dans les ostéoblastes. Dans la seconde partie, nous montrons que l'expression de l'ubiquitine ligase Cbl est altérée par l'haploinsuffisance de Twist dans les ostéoblastes. La diminution d'expression de Cbl induit la diminution de la dégradation de la PI3K. L'accumulation de PI3K et l'augmentation de son activité induisent l'augmentation de la prolifération des cellules ostéoblastiques. Ainsi Cbl et la voie PI3K/Akt jouent un rôle dans l'altération du phénotype ostéoblastique dans le syndrome de Saethre-Chotzen.

The role of the transcription factor Twist in cranial osteogenesis remains largely unknown. We analysed the phenotype of Twist mutant cranial osteoblasts showing a Twist mutation inducing Twist haploinsufficiency in the Saethre-Chotzen syndrome (SCS). In a first study, we investigated the role of FGFR2 in the abnormal osteoblast differentiation in SCS. We showed decreased Fgfr2mRNA levels associated with decreased expression of Runx2 and markers of differentiated osteoblasts, compared with wild-type osteoblasts. Transfection, EMSA and ChIP analyses demonstrated that Twis regulates Fgfr2 in osteoblasts, which results in downregulation of osteoblast genes in Twist mutant osteoblasts. Thus, Twist haploinsufficiency downregulates Fgfr2 mRNA expression, which in turn reduces Runx2 and downstream osteoblast-specific genes in human calvarial osteoblasts. This provides genetic and biochemical evidence for a role of Fgfr2 acting upstream of Runx2 in the altered osteoblast phenotype induced by Twist haploinsufficiency. In a second study, we showed that Twist haploinsufficiency decreased the expression of the E3 ubiquitin ligase Cbl and réduction of ubiquitin-mediated degradation of phosphatidyl inositol 3 kinase (PI3K). This reduction induces increased PI3K/Akt levels and signaling, and increased cell proliferation, but not differentiation. Thus, Twist haploinsufficiency reduces Cbl-mediated PI3K degradation in osteoblasts, causing PI3K accumulation and activation of PI3K-dependent osteoblast growth. Overall, these results reveal novel mechanisms controlling osteoblastogenesis and provide additional insighs into the molecular mechanisms in the abnormal osteoblast in SCS.