Physiopathological mechanisms of two congenical platelet disorders : filaminopathy-A and ANKRD26-related - Thrombocytopenia 5THC2

Mécanismes physiopathologiques des deux thrombopénie héréditaires : filaminopathie a et thrombopénie liée à l’ankrd26 (thc2)

Alessandro Donada (1)

1 (UMR_S1131 / U1131) - Hématopoïèse normale et pathologique : émergence, environnement et recherche translationnelle [Paris]

Inherited thrombocytopenias are a class of congenital haematological disorders affecting primarily the megakaryocytic lineage and accomunated by a decrease in platelet numbers. Almost 50 different genes have been associated to inherited platelet disorders, and huge differences exist between each disorder, in regard to clinical manifestation and pathobiology. My research interest have been focused on two different congenital thrombocytopenias: Filaminopathy A and Thrombocytopenia 2. The first disease is a X-linked syndrome associated to mutations in the gene FLNA (Filamin A), and patients display a mild to severe macrothrombocytopenia, associated with a lifelong bleeding tendency. The second disorder is an automal dominant condition caused by mutations in the 5’ UTR of the ANKRD26 gene. It is associated with dysmegakaryopoiesis, mild to severe thrombocytopenia and an increased risk to develop myeloid malignancies. To study the physiopathology of those two rare diseases, we have exploited the induced pluripotent stem cell technology to develop several patient specific cell lines. Those experimental tools revealed invaluable for the understanding of the disease physiopathology, and allowed us to describe in great details the molecular mechanisms underlying the reduction in proplatelet formation for Filaminopathy A and the predisposition to leukemia for Thrombocytopenia 2. To perform such studies, we devised a robust differentiation protocol, recapitulating efficiently the haematopoietic differentiation and easily adapted to the in vitro differentiation of multiple cell lineages. Furthermore, we exploited a genome editing technique to introduce efficiently different protein mutants, in order to dissect the molecular role of Filamin A in megakaryopoiesis. In regard of Filaminopathy A, we have been able to describe an original and novel relationship between a membrane integrin (IIb3), Filamin A and a crucial signalling pathway (RhoA) for megakaryopoiesis. Our data support a model where the absence of FLNa induces an abnormal activity of the RhoA pathway, in response to the integrin IIb3 binding to fibrinogen. Concerning the thrombocytopenia 2, we described a novel mechanism that associated the increased expression of ANKRD26 to a deregulated activity of the G-CSF-dependent signalling pathway. This anomaly impacts the normal granulopoiesis and lead to an abnormal amplification of this cell lineage, possibly increasing the risk of acquiring other mutational hits and progress towards a myeloid malignancy.In conclusion, with this work we offer a proof of concept of the potentiality of disease modeling via induced pluripotent stem cells. Our results pave the way for further studies that could advance our understanding of the physiopathology of inherited platelet disorders.

Les thrombopénies héréditaires sont une classe de maladies hématologiques congénitaux affectant principalement la lignée mégacaryocytaire. Elle s’accompagnant d'une diminution du nombre de plaquettes. Près de 50 gènes différents ont été associés à des thrombopénies héréditaires, et d'énormes différences existent entre chaque maladie, en ce qui concerne la manifestation clinique et la pathobiologie. Mes recherches ont porté sur deux thrombopénies héréditaires différentes: Filaminopathie A et THC2. La première maladie est un syndrome X-linked, associé à des mutations dans le gène FLNA (Filamine A). Ces patients, sur le point de vue hématologique, présentent une macrothrombopénie associée à une tendance à saigner toute la vie. La seconde maladie est transmise selon une mécanisme autosomale dominante, et elle est provoquée par des mutations dans le 5’ UTR du gène ANKRD26. Les patients montre une dysmégacaryopoïèse, une thrombopénie et un risque accru de développer des tumeurs malignes myéloïdes. Pour étudier la physiopathologie de ces deux maladies rares, j'ai exploité la technologie des cellules souches pluripotentes induites, pour développer plusieurs lignées cellulaires spécifiques au patient. Ces outils expérimentaux ont permis la compréhension de la physiopathologie pour les deux maladies, et m'ont permis de décrire en grand détail les mécanismes moléculaires sous-tendant le defaut de la formation de proplaquettes pour la Filaminopatie A, et la prédisposition à la leucémie pour la THC2. Pour effectuer de telles études, nous avons conçu un protocole de différenciation robuste, récapitulant efficacement la différenciation hématopoïetique et facilement adapté à la différenciation in vitro des plusieurs lignées cellulaires. En plus, nous avons exploité une technique de modification du génome pour introduire efficacement différents mutants, afin de disséquer le rôle moléculaire de la FLNa dans la mégacaryopoïèse.En ce qui concerne la filaminopathie A, nous avons pu décrire une relation originale entre une intégrine membranaire (IIb3), la Filamine A et une voie de signalization curciale (RhoA) pour la mégacaryopoïèse. Nos données supportent un modèle où l’absence de la FLNa induit une activité anormale de la voie RhoA, en réponse au lien entre l'intégrine IIb3 et le fibrinogène. Concernant la THC2, nous avons décrit un nouveau mécanisme associant l'augmentation de l'expression de ANKRD26 à une activité dérégulée de la voie de signalisation dépendante du G-CSF. Cette anomalie affecte la granulopoïèse et conduit à une amplification anormale de cette lignée cellulaire, augmentant éventuellement le risque d'acquisition d'autres mutations et de progression vers une leucémie myéloïde.En conclusion, avec ce travail, nous offrons une preuve de concept de la potentialité de cellules souches pluripotentes induites pour la modélisation de maladies. Nos résultats ouvrent la voie à d'autres études susceptibles de faire progresser notre compréhension de la physiopathologie des troubles plaquettaires héréditaires

Mots clés: Inherited thrombocytopenias

Mots clés: Thrombopénies héréditaires

Domaines: Médecine humaine et pathologie

Alessandro Donada. Physiopathological mechanisms of two congenical platelet disorders : filaminopathy-A and ANKRD26-related - Thrombocytopenia 5THC2. Human health and pathology. Université Sorbonne Paris Cité, 2018. English. ⟨NNT : 2018USPCC250⟩. ⟨tel-02888804v2⟩