Contribution des microARNs miR-140-5p / miR-140-3p et d’autres ARNs non codants à la physiopathologie de la Progeria de Hutchinson-Gilford

Contribution of miR-140-5p / miR-140-3p microRNAs and other non-coding RNAs to the pathophysiology of Hutchinson-Gilford Progeria

• Auteur / Autrice : Léa Toury
• Direction : Patrice Roll, Elise Kaspi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance en 2025
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Recherches Biomédicales
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MMG - Marseille Medical Genetics
• Jury : Président / Présidente : Martin Krahn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Roll, Véronique Paquis, Elise Kaspi, Jean-Marc Brondello, Corinne Vigouroux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Paquis, Jean-Marc Brondello

Mots clés

Mots clés libres

ARNs non codants

Progeria

MicroARN

Vieillissement

Stress oxydatif

Cellules souches pluripotentes induites

Non-coding RNAs

Progeria syndrome

MicroRNA

Aging

Oxidative stress

Induced pluripotent stem cells

Résumé

La Progeria de Hutchinson-Gilford (HGPS) est une maladie génétique rare causée par la production d'une lamine A anormale appelée progérine, qui s'accumule dans le noyau de la cellule où elle exerce une toxicité dose-dépendante. Cela entraîne une sénescence cellulaire prématurée contribuant au vieillissement accéléré des patients, les premiers symptômes apparaissant vers l'âge d'un an. La maladie s'aggrave avec le temps et conduit au décès vers l'âge de 14 ans. Les patients atteints de HGPS présentent de nombreux signes cliniques caractéristiques du vieillissement, notamment des raideurs articulaires, des lésions osseuses importantes et de l'athérosclérose. Nous avons identifié par séquençage haut débit (NGS), deux microARNs (miARNs) surexprimés provenant du même précurseur, les miR-140-5p et miR-140-3p, dans les fibroblastes dermiques de patients atteints de HGPS. En particulier, le miR-140-5p est connu pour cibler des gènes impliqués dans la différenciation des chondrocytes et des ostéoblastes, ainsi que dans la régulation du stress oxydatif par la voie NRF2. Afin d'étudier le rôle potentiel de ces miARNs dans la Progeria, nous avons utilisé divers modèles humains et murins. Ceux-ci comprennent la manipulation in vitro de ces miARNs par transfection de fibroblastes de patients et de témoins, la différenciation en chondrocytes et ostéoblastes de cellules souches mésenchymateuses (MSCs) provenant de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) de HGPS et de témoins, l'isolement de chondrocytes et d'ostéoblastes de souris nouveau-nées témoins et HGPS (modèle KI LmnaG609G/G609G), et la collecte de tissus de ces souris à différents âges. Mes résultats mettent en évidence une altération de l'expression de NRF2 associée à la surexpression du miR-140-5p dans les fibroblastes HGPS, conduisant à une augmentation du stress oxydatif et à une inhibition de la fonction mitochondriale. Mes travaux montrent également une augmentation de l'expression des deux miARNs dans les VSMC isolées de l'aorte de jeunes souris HGPS (1 mois), alors que leur expression diminue dans l'aorte, le tissu adipeux et les os de souris HGPS très âgées (4 mois). Mes résultats suggèrent une contribution de la famille des miR-140 à la physiopathologie de la Progeria de Hutchinson-Gilford. La compréhension des mécanismes par lesquels ces deux miARNs exercent un contrôle épigénétique doit permettre d'améliorer significativement notre connaissance de la physiopathologie de la Progeria et potentiellement d'ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques.

Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome (HGPS) is a rare genetic disorder caused by the production of an abnormal form of lamin A, known as progerin, which accumulates in the cell nucleus and exerts dose-dependent toxicity. This leads to premature cellular senescence, contributing to the accelerated aging observed in patients, with symptoms typically appearing around the age of one. The disease worsens over time and usually results in death by the age of 14. Patients with HGPS exhibit many clinical signs characteristic of aging, such as joint stiffness, significant bone lesions, and atherosclerosis. Through high-throughput sequencing (NGS), we identified two overexpressed microRNAs (miARNs), miR-140-5p and miR-140-3p, originating from the same precursor in the dermal fibroblasts of HGPS patients. Notably, miR-140-5p is known to target genes involved in chondrocyte and osteoblast differentiation, as well as in oxidative stress regulation via the NRF2 pathway. To investigate the potential role of these microRNAs in Progeria, we utilized various human and mouse models. These included the in vitro manipulation of these microRNAs by transfecting fibroblasts from patients and controls, differentiation into chondrocytes and osteoblasts from HGPS and control induced pluripotent stem cells (iPSC) -derived mesenchymal stem cells (MSCs), isolation of chondrocytes and osteoblasts from newborn mice (wild-type and HGPS KI LmnaG609G/G609G models), and tissue collection from these mice at different ages. My findings highlight altered NRF2 expression associated with the overexpression of miR-140-5p in HGPS fibroblasts, leading to increased oxidative stress and mitochondrial dysfunction. Furthermore, my work shows an increased expression of both microRNAs in VSMCs isolated from the aortas of young HGPS mice (1 month old), while their expression decreases in the aorta, adipose tissue, and bones of very old HGPS mice (4 months old). These results suggest that the miR-140 family contributes to the pathophysiology of Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome. Understanding the mechanisms through which these two microRNAs exert epigenetic control could significantly enhance our knowledge of the disease's pathophysiology and potentially open new therapeutic avenues.