ANR - Conséquences métaboliques et développementales de l'épimutation Cobalamine-C

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Les erreurs héréditaires du métabolisme de la cobalamine (Cbl, vitamine B12) (IECM) constituent une catégorie importante de maladies métaboliques rares. La plupart d'entre elles entraînent une diminution de la synthèse de méthionine et, par conséquent, une diminution de la concentration de S-adénosylméthionine (SAM), le donneur universel des groupements méthyls nécessaire aux mécanismes épigénomiques/épigénétiques, du fait de mutations de gènes impliqués dans le métabolisme intracellulaire de la Cbl, notamment MMACHC (IECM de type cblC). Les IECM provoquent une décompensation cardiométabolique néonatale sévère, parfois fatale, une anémie mégaloblastique, des anomalies neurologiques et une démyélinisation (1, 2) Récemment, nous avons découvert un nouveau type d'IECM, que nous avons nommé epi-cblC, chez sept patients européens et américains (3). L'épi-cblC est due à une épimutation du promoteur de MMACHC. Grâce au profil du méthylome, nous avons identifié cette épimutation sur trois générations et dans le sperme des pères des patients. La méthylation et l'extinction du gène MMACHC ont été partiellement inversées par le traitement des fibroblastes des patients avec de la 5-azacytidine. MMACHC appartient à un trio de gènes où il est flanqué de CCDC163P et PRDX1 en orientation inverse (trio inverse (R1)/direct (F2)/inverse (R3)) (Figure 1). Nous avons identifié une mutation dans PRDX1 induisant une transcription antisens englobant le promoteur de MMACHC, ce qui entraîne une marque d'histone H3K36me3 et la génération de l'épimutation. À notre connaissance, il s'agit du premier exemple d'épimutation secondaire conservée dans les spermatozoïdes et transmise sur trois générations chez l'humain. L'Epi-cblC a ensuite été diagnostiquée dans 15 autres cas à travers le monde, dont 11 cas issus du dépistage néonatal en Toscane, région italienne où elle représente la deuxième cause la plus fréquente d'IECM après cblC (4), 2 cas en Chine (5) et 2 cas non publiés en France. La maladie epi-cblC représentait environ 13 % des nouveau-nés présentant un phénotype cblC en Toscane et en Ombrie au cours de la période d'étude de 10 ans, constituant la deuxième cause la plus fréquente d'IECM identifiée par le dépistage néonatal dans ces deux régions italiennes. La plupart des cas présentaient un tableau clinique composite avec une mutation MMACHC sur un allèle et l'épimutation et la mutation PRDX1 en trans sur l'autre allèle. Parmi les cas italiens, un cas présentait une épimutation homozygote de MMACHC liée à une mutation homozygote PRDX1 c.515-1G>T. Les deux parents étaient hétérozygotes ; ni le patient ni les parents ne présentaient de mutation de l'ADN dans MMACHC (4). Parmi les deux cas publiés en Chine, l'un présentait une épimutation de MMACHC sans mutation de PRDX1, suggérant d'envisager l'hypothèse d'un déclenchement non génétique de cette épimutation (6). De même, la lignée cellulaire de mélanome MeWo-LC1 présente une méthylation complète du promoteur de MMACHC et un phénotype métabolique similaire à celui des fibroblastes epi-cblC, malgré l'absence de toute mutation de PRDX1. La transcription de PRDX1 est élevée dans les spermatogonies, mais indétectable dans les spermatides. Ces données suggèrent que l'épimutation pourrait être maintenue dans les spermatides et les cellules différenciées, indépendamment de la transcription de PRDX1. PRDX1 joue un rôle clé dans la défense cellulaire contre le stress, notamment dans les cellules souches et germinales. Nos résultats préliminaires montrent que l'exposition cellulaire à des inducteurs de stress, tels que l'arséniate et le choc osmotique, augmente la transcription normale et aberrante de PRDX1. La fréquence de méthylation du promoteur MMACHC a été estimée à 0,5 × 10⁻³ dans notre population témoin (7) et, plus récemment, à 1,05 × 10⁻³ dans une étude des profils de méthylation à l'échelle de l'épigénome portant sur 23 116 individus (8). Elle est 10 fois supérieure à la fréquence de la mutation PRDX1 qui produit l'épimutation epi-cblC. Ces données suggèrent que des facteurs environnementaux induisant un stress cellulaire pourraient activer la transcription aberrante de PRDX1 et contribuer à la génération de l'épimutation(6). Par ailleurs, sur un modèle conditionnel de carence en B12 (Mtr-KOc) il existe de perturbations du profil de méthylation, et sont corrélées à des altérations métaboliques notamment l'altération du cycle de Krebs, une diminution de l'expression de Sirt1 et une perturbation de la signalisation de Wnt, conduisant à de déficits cognitifs(9).

spécialité

Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE

laboratoire

NGERE - Nutrition-Génétique et Exposition aux Risques Environnementaux