Modélisation du Syndrome d'Alström à partir de cellules souches pluripotentes humaines pour l'identification de cibles moléculaires d'intérêt thérapeutique

Alström Syndrome modeling based on human pluripotent stem cells to identify molecular targets of therapeutic interest

• Auteur / Autrice : Elie Frank
• Direction : Karim Ben M'Barek, Christelle Monville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 21/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Cellules Souches pour le Traitement et l’Etude des maladies Monogéniques (Evry, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université d'Évry Val d'Essonne
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Santé et médicament (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Muriel Perron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Bohl, Afsaneh Gaillard, Jean-Michel Rozet, Frank Yates
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Bohl, Afsaneh Gaillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules souches pluripotentes induites

Syndrome d'Alström

CRISPR-Cas9

Mots clés libres

Syndrome d'Alström

Ciliopathie

CSPh

Organoïdes neuro-Rétiniens

CRISPR/Cas9

Modélisation pathologique

Alström Syndrome

Ciliopathy

Hpsc

Neuroretinal organoids

CRISPR/Cas9

Disease modeling

Résumé

Le syndrome d'Alström (SA) est une maladie monogénique récessive multi-systémique, caractérisée notamment par une perte de l'audition et de la vue, une obésité, un diabète de type 2, une cardiomyopathie et une insuffisance hépatique et rénale progressive. Les symptômes affectant la vision se développent dès les premières semaines après la naissance et mènent progressivement à une perte totale de la vue. À l'heure actuelle, aucun traitement ne permet de soigner cette maladie et seules des solutions permettant de réduire les effets des symptômes peuvent être proposées.L'objet de la thèse est de mettre au point un modèle cellulaire du SA dans le but de comprendre les mécanismes moléculaires entrainant la maladie et d'identifier des cibles thérapeutiques.Nous avons obtenu différents clones présentant des mutations pathologiques ou de novo à l'aide de systèmes d'édition génomique associés à CRISPR/Cas9. Nous avons caractérisé ces clones modèles en cherchant à identifier des marqueurs phénotypiques particuliers au sein des CSPih. Les mutations engendrées ne provoquent pas de changement des propriétés de ces cellules.Dans un second temps, toujours dans le but d'identifier un phénotype pathologique, nous avons différencié les lignées de CSPih modèles en cellules de l'EPR. Là encore, nous n'avons pas identifié de marqueur phénotypique spécifique. Enfin, nous avons différencié les lignées de CSPih modèles en organoïdes neuro-rétiniens afin d'étudier le développement des cellules rétiniennes au sein de ces structures avec une attention particulière apportée aux photorécepteurs. Nous avons ainsi pu constater une absence ou une réduction d'expression des opsines caractéristiques des cônes et des bâtonnets dans les organoïdes issus de CSPih mutées dans ALMS1. De plus, ces organoïdes présentent une mortalité cellulaire accrue par rapport aux organoïdes issus des lignées de CSPih saines. Ces éléments laissent penser que les photorécepteurs dégénèrent durant leur différenciation au sein des organoïdes. Les mécanismes par lesquels les mutations dans ALMS1 entrainent cette dégénérescence ne sont pas élucidés à l'heure actuelle.Les modèles cellulaires du SA présentés dans cette thèse reproduisent donc un phénotype pathologique et seront des outils précieux pour la compréhension des mécanismes responsables des symptômes visuels de la maladie et pavent la voie à des stratégies de criblage visant à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Alström syndrome (AS) is a monogenic recessive multi-systemic disease characterized by hearing and vision loss, obesity, type 2 diabetes, cardiomyopathy and progressive liver and kidney failure. Symptoms affecting vision develop in the first few weeks after birth and gradually lead to total loss of sight. At present, there is no cure for this disease, and only solutions that reduce the effects of the symptoms can be proposed.The aim of this thesis is to develop a cellular model of AS with a view to understanding the molecular mechanisms driving the disease and identifying therapeutic targets.We obtained different clones with pathological or de novo mutations using genome-editing systems associated with CRISPR/Cas9. We characterized these model clones by seeking to identify specific phenotypic markers within the hiPSCs. The mutations generated did not change the properties of these cells.In a second step, still with the aim of identifying a pathological phenotype, we differentiated the model iPSC lines into RPE cells.Again, no specific phenotypic marker was identified. Finally, we differentiated our model hiPSC lines into neuroretinal organoids to study retinal cells development within these structures with a particular focus on photoreceptors. We were able to observe the absence or reduced expression of opsins characteristic of cones and rods in organoids derived from ALMS1-mutant hiPSCs. In addition, these organoids showed increased cell death compared with organoids derived from healthy hiPSC lines. This suggests that photoreceptors degenerate during differentiation within organoids. The mechanisms by which mutations in ALMS1 lead to this degeneration remain unclear.The cellular models of AS presented in this thesis therefore reproduce a pathological phenotype and will be invaluable tools for understanding the mechanisms responsible for the visual symptoms of the disease, and pave the way for screening strategies aimed at identifying new therapeutic targets.