Exploration des mécanismes physiopathologiques des mucopolysacharidoses et de la maladie de Fabry par approches ''omiques'' et modulation de l'autophagie.

Mucopolysaccharidosis and Fabry disease investigation using omics approaches and autophagy modulation

• Auteur / Autrice : Lénaïg Abily-Donval
• Direction : Soumeya Bekri, Stéphane Marret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 19/11/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Cancer and Brain Genomics (Rouen ; 2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Ausseil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Laquerrière, Bruno Gonzalez
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cyril Goizet, François Maillot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métaomique

Marqueurs biologiques

Autophagie

Angiokératome diffus de Fabry

Maladies lysosomiales congénitales

Mots clés libres

Pathologies lysosomales

Autophagie

Sciences omiques

Biomarqueurs

Lysosomal diseases

Omics techniques

Biomarkers

Autophagy

Résumé

Les pathologies lysosomales sont des maladies liées au déficit quantitatif ou qualitatif d’une hydrolase ou d’un transporteur à l’origine d’une atteinte multiviscérale potentiellement sévère. Certaines de ces pathologies sont accessibles à des traitements mais ces thérapeutiques sont uniquement symptomatiques et ne guérissent pas les patients. Même si le phénomène de surcharge peut expliquer entre autres la symptomatologie observée, la physiopathologie de ces maladies est complexe et non précisément connue. Une meilleure connaissance de ces pathologies pourrait permettre d’améliorer leur prise en charge globale. L’objectif de ce travail était dans un premier temps d’appliquer des techniques « omiques » dans deux groupes de maladies : les mucopolysaccharidoses et la maladie de Fabry. Cette étude a permis la mise en place d’une méthodologie métabolomique non ciblée basée sur une stratégie analytique multidimensionnelle comportant la spectrométrie de masse à haute résolution couplée à la chromatographie liquide ultra-haute performance et la mobilité ionique. Dans les mucopolysaccharidoses, l’étude des voies métaboliques a mis en évidence des modifications dans le métabolisme de plusieurs acides aminés et du système oxydatif du glutathion. Dans la maladie de Fabry, des modifications ont été observées dans l’expression de l’interleukine 7 et du facteur de croissance FGF2. La deuxième partie du travail s’est intéressée à la modulation de l’autophagie dans la maladie de Fabry. Notre étude a montré une diminution du flux autophagique avec un retard d’adressage de l’enzyme au lysosome dans les cellules Fabry. L’inhibition de l’autophagie permet de diminuer l’accumulation du substrat accumulé (Gb3) et améliore l’efficacité de l’enzymothérapie substitutive. En conclusion ce travail a permis une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques des pathologies lysosomales et a montré la complexité du fonctionnement du lysosome. Ces données permettent d’espérer l’amélioration des stratégies thérapeutiques et diagnostiques dans ces maladies.

Lysosomal diseases caused by quantitative or qualitative hydrolase or transporter defect induce multiorgan features. Some specific symptomatic treatments are available but they do not cure patients. Pathophysiological bases of lysosomal disease are poorly understood and cannot be due to storage only. A better knowledge of these pathologies could improve their management. The first aim of this study was to apply “omics” strategies in mucopolysaccharidosis and in Fabry disease. This thesis allowed the implementation of an untargeted metabolomic methodology based on a multidimensional analytical strategy including high-resolution mass spectrometry coupled with ultra-high-performance liquid chromatography and ion mobility. Analysis of metabolic pathways showed a major remodeling of the amino acid metabolisms as well as oxidative stress via glutathione metabolism. In Fabry disease, changes were observed in expression of interleukin 7 and FGF2. The second study focused on modulation of autophagy in Fabry disease. In this work, we have shown a disruption of the autophagic process and a delay in enzyme targeting to the lysosome in Fabry disease. Autophagic inhibition reduced accumulation of accumulated substrate (Gb3) and improved the efficiency of enzyme replacement therapy. This work allowed a better knowledge of the physiopathological mechanisms implicated in lysosomal diseases and showed the complexity of lysosome. These data could ameliorate management of these disease and are associated with hope for patients.