Erythroid terminal differentiation couples sequential cell divisions with progressive reductions in cell size. The erythropoietin receptor (EpoR) is essential for erythroblast survival, but its other functions are not well characterized. I used Epor−/− mouse erythroblasts endowed with survival signaling to identify novel non-redundant EpoR functions. I found that, paradoxically, EpoR signaling increases red cell size while also increasing the number and speed of erythroblast cell cycles. Specifically, I found that high levels of EpoR signaling increase the size and shorten the cycle of early erythroblasts, which are amongst the fastest cycling somatic cells. I confirmed the effect of erythropoietin (Epo) on red cell size in human volunteers, whose mean corpuscular volume (MCV) increases following Epo administration. Our work shows that EpoR signaling alters the expected inverse relationship between cell cycle length and cell size. Further, diagnostic interpretations of increased MCV should now include high Epo levels and hypoxic stress. The ability of EpoR signaling to increase cell size in rapidly cycling early erythroblasts suggests that these cells have exceptionally efficient EpoR-driven mechanisms for growth. I found evidence for this in ongoing work, where Epor−/− and Stat5−/− single-cell transcriptomes show dysregulated expression of ribosomal proteins and rRNA transcription and processing genes. Global rates of ribosomal rRNA transcription and protein synthesis increase in an EpoR dependent manner during a narrow developmental window in early ETD, coincident with the time of cell cycle shortening. Our work therefore suggests EpoR-driven regulation of ribosome biogenesis and translation orchestrating rapid cycling and cell growth during early ETD.

L’érythropoïèse est le processus de différentiation d’un progéniteur érythroïde multipotent en globules rouges. La différentiation érythroïde est essentiellement contrôlée par le récepteur à l’érythropoïétine (EPOR). Nous avons montré que le récepteur à la transferrine de type 2 (TFR2) est un membre important du complexe formé par l’EPOR. Le TFR2 présente, comme l’EPOR une expression restreinte qui dépend du type cellulaire. Ainsi son expression n’a pu être détectée que dans le foie, l’érythron et l’intestin grêle. Le rôle du TFR2 a été exploré dans les hépatocytes et il a été montré qu’il joue le rôle d’un senseur de fer dans cette lignée et de ce fait contribue à l’homéostasie du fer. Nous avons déterminé le rôle du TFR2 dans les érythroblastes et montré que TFR2 est une protéine escorte de l’EPOR qui contribue à l’érythropoïèse in vitro et in vivo. De plus, nos travaux montrent que le TFR2 est requis pour la production de GDF15 (Growth Differentiation Factor 15) dans les érythroblastes. D’autre part nous avons démontré que la production de GDF15 est augmentée par l’EPO, la déplétion intracellulaire en fer et l’activité transactivatrice de P53. L’inhibition de l’expression de P53, réalisée au cours de l’étude de son rôle dans la production de GDF15, a révélé son implication dans l’érythropoïèse normale. Nous avons mis en évidence l’existence de plusieurs formes du TFR2. Deux d’entre elles résultent de l’utilisation de sites distincts d’initiation de la traduction. Ces deux isoformes sont régulée différemment au cours de la maturation des érythroblastes. La troisième isoforme, appelée TFR2 soluble (sTFR2), est relargée dans le plasma suite au clivage du TFR2. Nous avons montré que la production du sTFR2 est inhibée en présence du ligand de TFR2, la transferrine saturée en fer (holoTF) alors que le TFR2 est stabilisé dans ces mêmes conditions. Les rôles spécifiques des trois formes du TFR2 doivent encore être élucidés. / Erythropoiesis is the differentiation process of a multipotent erythroid progenitor into red blood cells. Erythroid differentiation is primarily controlled by the erythropoietin receptor (EPOR). We showed that the Transferrin receptor 2 (TFR2) is an important member of the EPOR complex. TFR2 has like EPOR a lineage-restricted expression and can solely be detected in the liver, erythron and small intestine. TFR2 function has been explored in hepatocytes where it plays the role of an iron sensor and contributes to iron homeostasis. We determined the role of TFR2 in erythroblasts and showed that TFR2 is an escort protein for EPOR that contributes to optimal erythropoiesis in vitro and in vivo. Moreover we evidenced that TFR2 is absolutely required for the production of Growth differentiation factor 15 (GDF15) in erythroblasts. We further demonstrated that GDF15 production is increased by EPO levels, by intracellular iron depletion as well as by P53 trans-activation activity. The inhibition of P53 expression, realized for the study of its role in GDF15 production, revealed its implication in normal erythropoiesis. We evidenced that TFR2 is expressed under several forms, two of which result from the utilization of distinct translational initiation sites. These two isoforms are differently regulated during erythroid maturation. The third form called soluble TFR2 (sTFR2) is released in the plasma after TFR2 cleavage. We showed that sTFR2 production is inhibited in the presence of TFR2 ligand, iron loaded transferrin (holoTF) whereas cell surface TFR2 expression is stabilized by holoTF. The specific roles of the three forms of TFR2 expressed by erythroblasts remain to be elucidated.