Microcéphalie et anomalie de l'hématopoïèse : étude d'un modèle de souris Mcph1 knock-out

Microcephaly and impaired hematopoiesis : study of a Mcph1 knockout mouse model

• Auteur / Autrice : Yoann Vial
• Direction : Hélène Cavé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 10/12/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hématopoïèse normale et pathologique : émergence, environnement et recherche translationnelle (Paris ; 2014-2024)
• Jury : Président / Présidente : Gaëtan Lesca
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gaëtan Lesca, Franck Toledo, Philippe Ravassard, Valeria Naim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Franck Toledo, Philippe Ravassard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tétraploïdie

génétique

Cytocinèse

Gène p53

Anémies dysérythropoïétiques congénitales

Microcéphalie

Mots clés libres

Mcph1

Anémie congénitale

Microcéphalie

P53

Défaut de cytokinèse

Cellules tétraploïdes

Mcph1

Microcephaly

Anemia

P53

Cytokinesis failure

Tetraploid cells

Résumé

La fréquence des associations syndromiques entre anomalie du développement cérébral et anomalie du développement hématologique suggère l'existence de voies communes et limitantes dans la neurogenèse et l'hématopoïèse. Pour tenter d'identifier des mécanismes physiopathologiques communs à ces 2 voies, nous nous sommes intéressés aux aspects hématologiques d'un modèle murin de microcéphalie primaire Mcph1 knock-out. Mcph1 code pour la microcéphaline, une protéine centrosomale indispensable au maintien de l'intégrité génomique au cours de la progression mitotique des neuroprogéniteurs. Les souris Mcph1 déficientes présentent dès le stade E12.5 une anémie macrocytaire, une poïkilocytose et des érythroblastes fréquemment binucléés. La caractérisation par cytométrie en flux des sous-populations érythrocytaires montrent une diminution drastique des précurseurs tardifs. Les analyses du cycle cellulaire mettent en évidence la présence d'un nombre élevé d'érythroblastes ayant un contenu en ADN supérieur à 4N et confirment la présence de cellules polyploïdes témoignant d'un défaut de cytokinèse dans ces cellules. Bien que les données de RNA-Seq, montrant une surexpression de p21, suggèrent que l'absence de Mcph1 induit une réponse p53, le défaut de cytokinèse et l'anémie qui en résulte ne sont pas corrigés par l'inactivation de p53 dans un modèle double knock-out Mcph1-/-;p53-/-. Dans cette étude, nous montrons donc pour la première fois que l'inactivation constitutionnelle de Mcph1 altère la différentiation érythroïde terminale pendant le développement fœtal aboutissant à une anémie dysérythropoïétique congénitale. Nos résultats mettent en évidence le rôle crucial de Mcph1 dans la cytokinèse et confirment l'implication du défaut de cytokinèse dans le mécanisme physiopathologique des anémies.

The frequency of syndromic associations between abnormal brain development and abnormal hematological development suggests the existence of common and limiting pathways in neurogenesis and hematopoiesis. In an attempt to identify shared pathophysiological mechanisms, we focused on the hematological aspects of a Mcph1 knock-out mouse model of primary microcephaly. Mcph1 encodes microcephalin, a centrosomal protein essential for the maintenance of genomic integrity during mitotic progression of neuroprogenitors. Mcph1-deficient mice show macrocytic anemia, poikilocytosis and frequently binucleated erythroblasts from the E12.5 stage. Flow cytometry characterization of erythrocyte subpopulations shows a drastic decrease of late precursors. Cell cycle analysis revealed a high number of erythroblasts with a DNA content greater than 4N and confirmed the presence of polyploid cells, indicating a defect in cytokinesis in these cells. Although RNA-Seq data showed overexpression of p21, suggesting that the absence of Mcph1 induces a p53 response, the cytokinesis defect and resulting anemia were not rescued by p53 inactivation in a Mcph1-/-;p53-/- double knock-out model. In this study, we show for the first time that constitutional inactivation of Mcph1 alters terminal erythroid differentiation during fetal development leading to congenital dyserythropoietic anemia. Our results highlight the crucial role of Mcph1 in cytokinesis and confirm the involvement of the cytokinesis defect in the pathophysiological mechanism of anemias.