Implication de l'empreinte parentale en physiologie humaine et conséquences physiopathologiques. Développement de modèles cellulaires pour la compréhension de la physiopathologie du syndrome de Silver-Russell

L'empreinte parentale est un mécanisme épigénétique responsable de l'expression monoallélique d'environ 1% des gènes en fonction de leur origine parentale. Ces gènes, soumis à empreinte parentale, jouent un rôle crucial dans la croissance, le métabolisme et le développement. Cette expression monoallélique est régulée par la méthylation différentielle de régions spécifiques appelées ICRs (Imprinting Control Regions). La dérégulation de ces gènes est impliquée dans une dizaine de syndromes développementaux connus sous le nom de pathologies liées à l'empreinte parentale (ImpDis). Parmi ces pathologies, le syndrome de Silver-Russell (SRS) est une maladie rare, dont la prévalence est estimée à 1 sur 16 000 naissances. Le SRS se caractérise notamment par un retard de croissance intra-utérin qui persiste en période postnatale, des troubles métaboliques et des traits phénotypiques dysmorphiques spécifiques. Une cause moléculaire fréquemment identifiée dans le SRS est la perte de méthylation au niveau de l'ICR H19/IGF2 : IG-DMR, ce qui entraîne une réduction de l'expression de l'IGF2 (Insulin Growth Factor 2), un facteur de croissance essentiel, et une expression biallélique de l'ARN non-codant H19. Néanmoins, les mécanismes moléculaires responsables du phénotype clinique de ces patients, notamment en ce qui concerne la croissance, restent largement méconnus en raison de l'absence de modèles humains pertinents pour les étudier. L'objectif de ce travail de thèse est donc de développer des modèles cellulaires afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires sous-jacents aux anomalies de croissance observées chez les patients SRS. Dans un premier temps, ce travail a permis de mettre en place une nouvelle méthode de quantification de l'expression allèle-spécifique des gènes soumis à empreinte. Ensuite, un modèle de cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) a été développé à partir de cellules mononuclées du sang périphérique de patients atteints du SRS, constituant ainsi le premier modèle iPSCs pour cette pathologie. Ce modèle a offert une nouvelle perspective sur les mécanismes de maintien des marques d'empreinte dans les iPSCs des patients SRS, en particulier sur l'implication de ZFP57, une protéine clé dans la maintenance des profils de méthylation. Enfin, ce travail a abouti à l'adaptation d'un modèle tridimensionnel in vitro mimant la plaque de croissance à partir d'iPSCs, afin d'étudier les anomalies de croissance des patients SRS. Les analyses réalisées sur ce modèle ont révélé que la dynamique d'expression du système des facteurs de croissance insulinomimétiques (IGFs), comprenant IGF1, IGF2 et IGF1R, est comparable à celle observée dans les plaques de croissance de modèles animaux in vivo. Notamment, IGF2 s'est révélé être le plus exprimé dans la zone proliférative de la plaque de croissance, suggérant un rôle clé dans la prolifération des chondrocytes. Bien que l'impact précis de la diminution d'IGF2 n'ait pas été totalement élucidé, ce modèle a montré une corrélation entre les dérégulations d'expression observées, variant selon les patients SRS étudiés et le phénotype clinique des patients, le rendant potentiellement prédictif de leur trajectoire de croissance. Ces résultats soulignent la complexité des mécanismes de retard de croissance associés au SRS et mettent en lumière la nécessité d'approches personnalisées. En conclusion, ce travail de thèse a permis de développer des modèles cellulaires innovants pour l'étude des mécanismes physiopathologiques du syndrome de Silver-Russell, offrant de nouvelles perspectives sur l'implication de l'empreinte parentale et des anomalies épigénétiques dans la croissance. Ces modèles constituent une base prometteuse pour approfondir notre compréhension du SRS et ouvrir la voie à des approches thérapeutiques plus ciblées et personnalisées.