Résumé
L'hématopoïèse, processus qui génère toutes les cellules sanguines, est hautement régulée par des facteurs de transcription, des cytokines, des facteurs épigénétiques et la niche hématopoïétique. Des avancées récentes ont également mis en évidence l'importance du métabolisme comme régulateur crucial de l’hématopoïèse en régissant l'engagement et la différenciation des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Au sein de l'hématopoïèse, la différenciation des progéniteurs érythroïdes en globules rouges (GR) représente 84% des cellules humaines. L'une des caractéristiques de l'érythropoïèse terminale est que les cellules générées à chaque division sont fonctionnellement et morphologiquement distinctes de leur cellule-mère. Notre groupe a préalablement mis en évidence le rôle du métabolisme, et en particulier de la glutaminolyse et de la biosynthèse des nucléotides, dans la spécification érythroïde, mais l'impact du métabolisme dans la régulation des étapes de l'érythropoïèse n'était que partiellement compris au début de ma thèse.Mes recherches ont porté sur les bases métaboliques de la spécification/ différenciation hématopoïétique et érythropoïétique. J’ai focalisé mon attention sur 1) le rôle de la vitamine C (vit C) dans l'hématopoïèse néonatale et adulte et 2) l'impact du catabolisme de l'arginine sur la différenciation érythroïde via l'hypusination, une modification post-traductionnelle du facteur d'initiation eucaryote 5A (eIF5A) régulant la traduction protéique.L'impact de la vit C sur l'hématopoïèse périnatale comparativement à l'hématopoïèse adulte a été difficile à évaluer dans des modèles animaux, puisque seuls les primates supérieurs, les cobayes, et les chauves-souris frugivores ont perdu la capacité de synthétiser la vit C à partir du glucose, en raison de l'inactivation de la L-gulonolactone oxydase (GULO). Pour évaluer la dépendance de l’hématopoïèse néonatale vs adulte à la vit C, nous avons utilisé un modèle de souris Gulo-/- et avons constaté que l'hématopoïèse périnatale était nettement plus affectée par la carence en vit C. Il est important de noter que les progéniteurs avaient une sensibilité différente aux niveaux de vit C : les progéniteurs myéloïdes sont relativement peu affectés par une carence en vit C, alors que les lymphocytes B et les progéniteurs mégacaryocytes/érythroïdes étaient nettement réduits. En outre, en conditions de privation de vit C, les souris adultes présentaient une capacité réduite à répondre à une anémie hémolytique. Ainsi, nos données révèlent un rôle crucial de la vit C dans l'hématopoïèse néonatale et soulignent son importance dans l’induction d’une érythropoïèse de stress en réponse à une anémie.Les acides aminés contribuent de plusieurs façons au métabolisme des érythroblastes. Au cours de ma thèse, nous avons découvert que le transport de l’arginine via SLC7A1/CAT1 et son catabolisme en polyamine spermidine régulent l'érythropoïèse humaine. La spermidine est nécessaire pour l'hypusination d'eIF5A et nous avons déterminé qu'une atténuation de l’hypusination abroge la différenciation érythroïde, mais pas myéloïde. L'analyse protéomique a révélé la traduction mitochondriale et des protéines ribosomales mitochondriales comme des cibles majeures d'eIF5A et en conséquence les progéniteurs érythroïdes avec une hypusination réduite ont montré une diminution significative de la phosphorylation oxydative. L’importance critique de la synthèse protéique dans l'érythropoïèse a été mise en évidence par la découverte que des mutations dans les gènes de protéines ribosomales sous-tendent l'anémie hypoplasique associée à l'anémie de Diamond Blackfan et au syndrome myélodysplasique del(5q). Nous avons notamment montré que l'hypusination d'eIF5A est altérée dans les progéniteurs érythroïdes de ces patients. Ainsi, nos données révèlent un rôle régulateur de la synthèse protéique dépendante d'eIF5A hypusiné au cours de l’érythropoïèse physiologique et pathologique.