Citopenia é um importante sinal de falência medular, sendo um achado comum de várias doenças, dentre as quais se destacam as mielodisplasias e a anemia aplástica. As mielodisplasias correspondem a um grupo de alterações hematopoéticas de natureza clonal, cuja principal característica é a hematopoese ineficaz, clinicamente manifesta como uma medula óssea celular, porém associada a citopenias. Já a anemia aplástica apresenta uma medula hipo ou acelular sem evidência de infiltração neoplásica, sendo substituída por tecido gorduroso. O gene GATA2 é um fator regulador da hematopoese, atuando também na manutenção e proliferação do pool de células-tronco e progenitoras hematopoéticas. Recentemente, mutações constitucionais no gene GATA2 foram descritas na síndrome de monocitopenia e infecção micobacteriana (MonoMac), que eventualmente cursa com outras citopenias, medula hipocelular ou mesmo mielodisplasia. Entretanto, a contribuição de mutações no gene GATA2 para o desenvolvimento de anemia aplástica adquirida e síndrome mielodisplásica não é conhecida. Neste trabalho, propomos pesquisar mutações no gene GATA2 em pacientes com anemia aplástica adquirida e síndrome mielodisplásica, por meio de sequenciamento direto do DNA. Adicionalmente, também avaliaremos as subpopulações linfocitárias no sangue periférico e níveis de citocinas plasmáticas no intuito de correlacionar a presença de mutação do GATA2 a um perfil imunológico. / Cytopenia is an important signal of marrow failure, being commom to various diseases, among them myelodysplasia and aplastic anemia. Myelodysplasia is a group of hematopoietic clonal disorders, with inneficient hematopoiesis, cellular bone marrow with associated cytopenias. The aplastic anemia presents a hypo or even acellular bone marrow without any evidence of neoplastic infiltration with the stem cells being substituted by fat. The GATA2 gene is a key regulator of hematopoiesis, also acting on the maintenance and proliferation of stem and progenitor cells. Recently, constitutional mutations in the GATA2 gene were described in MonoMAC syndrome, which eventually presents cytopenias, hypocellular marrow or even myelodysplasia. However, the contribution of GATA2 mutations for the development of acquired aplastic anemia or myelodysplasia is not known. In this work we aim to search for GATA2 gene mutations in patients with acquired aplastic anemia and myelodysplasia through Sanger sequencing. Also, we will evaluate the levels of subpopulations of lymphocytes and the plasmatic levels of cytokines to establish a correlation between the presence of mutation in the GATA2 and a specific immune profile

Citopenia é um importante sinal de falência medular, sendo um achado comum de várias doenças, dentre as quais se destacam as mielodisplasias e a anemia aplástica. As mielodisplasias correspondem a um grupo de alterações hematopoéticas de natureza clonal, cuja principal característica é a hematopoese ineficaz, clinicamente manifesta como uma medula óssea celular, porém associada a citopenias. Já a anemia aplástica apresenta uma medula hipo ou acelular sem evidência de infiltração neoplásica, sendo substituída por tecido gorduroso. O gene GATA2 é um fator regulador da hematopoese, atuando também na manutenção e proliferação do pool de células-tronco e progenitoras hematopoéticas. Recentemente, mutações constitucionais no gene GATA2 foram descritas na síndrome de monocitopenia e infecção micobacteriana (MonoMac), que eventualmente cursa com outras citopenias, medula hipocelular ou mesmo mielodisplasia. Entretanto, a contribuição de mutações no gene GATA2 para o desenvolvimento de anemia aplástica adquirida e síndrome mielodisplásica não é conhecida. Neste trabalho, propomos pesquisar mutações no gene GATA2 em pacientes com anemia aplástica adquirida e síndrome mielodisplásica, por meio de sequenciamento direto do DNA. Adicionalmente, também avaliaremos as subpopulações linfocitárias no sangue periférico e níveis de citocinas plasmáticas no intuito de correlacionar a presença de mutação do GATA2 a um perfil imunológico. / Cytopenia is an important signal of marrow failure, being commom to various diseases, among them myelodysplasia and aplastic anemia. Myelodysplasia is a group of hematopoietic clonal disorders, with inneficient hematopoiesis, cellular bone marrow with associated cytopenias. The aplastic anemia presents a hypo or even acellular bone marrow without any evidence of neoplastic infiltration with the stem cells being substituted by fat. The GATA2 gene is a key regulator of hematopoiesis, also acting on the maintenance and proliferation of stem and progenitor cells. Recently, constitutional mutations in the GATA2 gene were described in MonoMAC syndrome, which eventually presents cytopenias, hypocellular marrow or even myelodysplasia. However, the contribution of GATA2 mutations for the development of acquired aplastic anemia or myelodysplasia is not known. In this work we aim to search for GATA2 gene mutations in patients with acquired aplastic anemia and myelodysplasia through Sanger sequencing. Also, we will evaluate the levels of subpopulations of lymphocytes and the plasmatic levels of cytokines to establish a correlation between the presence of mutation in the GATA2 and a specific immune profile

Depuis 2011, des mutations hétérozygotes germinales du gène GATA2 ont été identifiées chez des patients et familles, associées à des maladies hématologiques (myélodysplasie (MDS), leucémie aiguë myéloblastique (LAM)), immunologiques (déficit en cellules B, NK et monocytes (DMLC syndrome)) et vasculaires (syndrome d'Emberger, associant MDS et lymphœdème) 1-3. Le gène GATA2 code pour un facteur de transcription comportant 2 doigts de zinc, essentiel dans la régulation de la prolifération et de la différenciation des cellules progénitrices et des cellules souches hématopoïétiques (CSH). De nombreuses mutations différentes du gène GATA2 ont été identifiées (mutations ponctuelles non-sens ou faux sens, larges délétions, délétions focales d'un enhancer dans l'intron 4) sans claire corrélation entre le génotype et le phénotype. Nous avons d'abord retrouvé, par séquençage des phases codantes (exome) au sein d'une famille de 4 patients suivis à Toulouse, une mutation GATA2 R396Q. Dans un second temps, l'analyse d'une cohorte nationale a permis d'identifier des patients porteurs de mutations GATA2 présentant des phénotypes cliniques de type DMLC, LAM et/ou MDS 4. Actuellement, plus de 80 patients ont été identifiés au niveau national. Au niveau fonctionnel, nous avons initié l'analyse de 2 mutations ayant des conséquences clairement distinctes : la mutation R204X qui conduit à un codon stop dans le domaine précédant le premier doigt de zinc et la mutation ponctuelle R396Q, faux sens, située à la fin du deuxième doigt de zinc. Les modèles de différenciation in vitro en milieu semi-solide à partir de progéniteurs hématopoïétiques transduits par un vecteur rétroviral ont montré que les cellules transduites avec le mutant R396Q restent bloquées à un stade précoce de différenciation granulo-monocytaire, confirmé par l'analyse cytologique (aspect de myéloblastes). Le mutant R204X ne montre aucun effet différentiel en comparaison des cellules transduites par GATA2 sauvage. Le mutant R396Q, à la différence du mutant R204X, peut induire une transformation leucémique des cellules in vitro lors de réensemencements sériels des progéniteurs transduits. Ces cellules peuvent être cultivées indéfiniment en milieu liquide sans cytokines, initiant une lignée leucémique. La localisation cellulaire de ces 2 protéines mutantes est distincte, nucléaire pour le mutant R396Q (identique à la protéine normale) et cytoplasmique pour le mutant R204X par perte probable du signal de localisation nucléaire. L'analyse transcriptomique a retrouvé un ensemble de gènes différentiellement exprimés entre le mutant R396Q et le gène sauvage. Différents modèles animaux sont développés. Deux modèles murins, un de reconstitution hématopoïétique après transduction et un modèle knock-in inductible, sont en cours. La première expérience de reconstitution hématopoïétique n'a pas permis de mettre en évidence de phénotype leucémique après 6 mois de suivi, par probable rétention intramédullaire et différenciation terminale des cellules transduites. Nous avons également initié une collaboration permettant d'analyser l'effet des mutations de GATA2 ou équivalents ontogéniques (serpent, pannier) dans la drosophile. Les protéines GATA sont ainsi très conservées au cours de l'évolution et dans la drosophile, les protéines de la famille GATA ont un rôle essentiel dans la différenciation du système hématopoïétique de cet animal. / Since 2011, heterozygous germline GATA2 mutations have been identified in patients and families associated with hematological (myelodysplasia (MDS), acute myelogenous leukemia (AML)), immunological (B cells, NK cells and monocytes deficiency (DMLC syndrome)) and vascular diseases (Emberger syndrome, combining MDS and lymphedema) 1-3. The GATA2 gene encodes a transcription factor containing two zinc fingers critical for the regulation of the proliferation and differentiation of progenitor and hematopoietic stem cells (HSCs). Many different GATA2 mutations were identified (nonsense or missense point mutations, large deletions, focal deletions of an enhancer in intron 4) without clear correlation between genotype and phenotype. We first identified a R396Q mutation of GATA2 by sequencing the coding frames (exome) of cells in a family of 4 patients followed in Toulouse. Then the analysis of a national cohort identified additional patients carrying GATA2 mutations with various clinical phenotypes such as DMLC, AML and/or MDS 4. Currently, over 80 patients have been identified at the national level. Functionally, we initiated the analysis of 2 specific mutations with very distinct consequences: R204X a mutation leading to a stop codon before the first zinc finger and the R396Q a missense mutation located at the end of the second zinc finger. In vitro differentiation in semi-solid medium of hematopoietic progenitors transduced with a retroviral vector have shown that the cells transduced with the mutant R396Q remain blocked at an early stage of granulo-monocytic differentiation confirmed by cytological analysis (myeloblasts). The R204X mutant shows no differential effect compared to cells transduced with wild type GATA2. The R396Q mutant, unlike the R204X, can induce leukemic transformation of cells in vitro after serial re-seeding of transduced progenitors. These cells may be grown in liquid media without cytokines indefinitely, initiating a leukemia cell line. The cellular localization of these two mutant proteins is distinct, nuclear for the R396Q mutant (identical to the wild type protein) and cytoplasmic for the R204X mutant by probable loss of the nuclear localization signal. Transcriptomic analyses have shown differential gene expression between R396Q mutant and the normal gene. Various animal models are developed. Two mice models, one of hematopoietic reconstitution after retroviral transduction and one inducible knock-in model, are ongoing. The first hematopoietic reconstitution experiment failed to demonstrate leukemic phenotype after 6 months of follow-up, likely by intramedullary retention and terminal differentiation of transduced cells. We have also initiated collaboration to analyze the effect of mutations of GATA2 or equivalent ontogenetic genes (serpent, pannier) in Drosophila. GATA proteins are very well conserved during evolution and in Drosophila, the GATA family proteins have a critical role in the differentiation of the hematopoietic system.

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Le récepteur hypophysaire de la GnRH (RGnRH) joue un rôle crucial dans le contrôle de la fonctionde reproduction. Dans le promoteur distal du Rgnrh, j'ai caractérisé un élément de réponsebifonctionnel répondant aux protéines LIM à homéodomaine ISL1/LHX3 et à GATA2. D'autre part,deux motifs TAAT situés dans la région plus proximale confèrent à ce gène la capacité de répondreaux facteurs Paired-like PROP1 et OTX2. Tous ces facteurs, exprimés précocement au cours del'ontogenèse hypophysaire, pourraient participer à l'émergence de l'expression du Rgnrh. Hors del'hypophyse, j'ai découvert que le Rgnrh est exprimé au cours du développement postnatal dansl'hippocampe de rat, où il module la plasticité synaptique. Par ailleurs, j'ai identifié deux nouveauxsites d'expression, la rétine et la glande pinéale. Ces résultats mettent en lumière l'importancefonctionnelle de ce récepteur et de son ligand et les rôles multiples qu'il ont acquis au cours del'évolution des Vertébrés.

Notre projet porte sur l'étude fonctionnelle du facteur de transcription GATA2 qui contrôle la mise en place de certaines populations neuronales. Mon travail de thèse est basé sur l'étude de sa fonction dans la moelle épinière.<br />Dans la moelle épinière ventrale embryonnaire, les motoneurones et 4 classes d'interneurones V0, V1, V2 et V3 sont générés dans des territoires distincts. Les V2 sont spécifiés dans un territoire adjacent à celui des motoneurones et sont subdivisés en V2a et V2b. Notre but est de déterminer le rôle de Gata2 durant la spécification des V2 et son l'influence sur la prolifération des progéniteurs neuraux.<br />Par une approche de perte et gain de fonction, nous avons montré que :<br />1. Gata2 inhibe la prolifération des progéniteurs neuraux avec un effet cellulaire-non autonome, en induisant un inhibiteur du cycle et en réprimant la voie Notch. Ce contrôle peut être découplé de la différenciation neuronale et ne nécessite pas d'activité proneurale.<br />2. Gata2 joue favorise l'émergence des V2 et réprime la différenciation des motoneurones, par la modulation des voies Shh et TGF-Β. Gata2 participe à la dichotomie des V2 car il favorise la différenciation des V2b et inhibe celle des V2a. Nous avons montré que les V2a sont glutamatergiques et les V2b sont GABAergiques.<br />Cette étude a mis en évidence la complexité des mécanismes moléculaires à l'origine de la diversité neuronale.

Le récepteur hypophysaire de la GnRH (RGnRH) joue un rôle crucial dans le contrôle de la fonctionde reproduction. Dans le promoteur distal du Rgnrh, j’ai caractérisé un élément de réponsebifonctionnel répondant aux protéines LIM à homéodomaine ISL1/LHX3 et à GATA2. D’autre part,deux motifs TAAT situés dans la région plus proximale confèrent à ce gène la capacité de répondreaux facteurs Paired-like PROP1 et OTX2. Tous ces facteurs, exprimés précocement au cours del’ontogenèse hypophysaire, pourraient participer à l’émergence de l’expression du Rgnrh. Hors del’hypophyse, j’ai découvert que le Rgnrh est exprimé au cours du développement postnatal dansl’hippocampe de rat, où il module la plasticité synaptique. Par ailleurs, j’ai identifié deux nouveauxsites d’expression, la rétine et la glande pinéale. Ces résultats mettent en lumière l’importancefonctionnelle de ce récepteur et de son ligand et les rôles multiples qu’il ont acquis au cours del’évolution des Vertébrés. / In the pituitary, the GnRH receptor (GnRHR) plays a crucial role in the neuroendocrine control ofreproductive function. Within the distal region of the Gnrhr promoter, I have characterized abifunctional response element modulated by the LIM homeodomain proteins ISL1/LHX3 and byGATA2. Besides, in the proximal region of the promoter, two TAAT motifs conferred response toPaired-like factors PROP1 and OTX2. All these factors are expressed during pituitary ontogenesis andcould participate in the onset and regulation of Gnrhr expression. Outside of the pituitary, I havediscovered that the Gnrhr was expressed during postnatal development in the rat hippocampus, whereit modulated synaptic plasticity. Furthermore, I have identified two novel sites of Gnrhr expression, theretina and the pineal gland. Altogether, these data highlight the functional importance of this receptorand its ligand as well as the multiple roles they have acquired during vertebrate evolution.

L’importance des modificateurs de la chromatine dans la régulation de l’hématopoïèse et des hémopathies malignes est illustrée par l’histone méthyltransférase Mixed-Lineage Leukemia (MLL) qui est essentielle au maintien des cellules souches hématopoïétiques (CSH) et dont le gène correspondant, MLL, est réarrangé dans plus de 70% des leucémies du nourrisson. Les histones déméthylases (HDM), récemment découvertes, sont aussi impliquées dans le destin des CSH et des hémopathies malignes. Le but de ce projet est d’étudier l’expression des HDM dans les cellules hématopoïétiques normales et leucémiques afin d’identifier de potentiels régulateurs de leur destin. Nous avons réalisé un profil d'expression génique des HDM par qRT-PCR et par séquençage du transcriptome (RNA-seq) dans des cellules de sang de cordon (cellules CD34+ enrichies en CSH et cellules différenciées) et des cellules de leucémie aiguë myéloïde (LAM) avec réarrangement MLL. Les deux techniques montrent une expression différentielle des HDM entre les populations cellulaires. KDM5B et KDM1A sont surexprimés dans les cellules CD34+ par rapport aux cellules différenciées. De plus, KDM4A et PADI2 sont surexprimés dans les cellules leucémiques par rapport aux cellules normales. Des études fonctionnelles permettront de déterminer si la modulation de ces candidats peut être utilisée dans des stratégies d’expansion des CSH, ou comme cible thérapeutique anti-leucémique. Nous avons aussi développé et validé un nouveau test diagnostique pour détecter les mutations de GATA2 qui code pour un facteur de transcription clé de l’hématopoïèse impliqué dans les LAM. Ces travaux soulignent l’importance des facteurs nucléaires dans la régulation de l’hématopoïèse normale et leucémique. / The importance of chromatin modifiers in regulation of hematopoiesis and hematologic malignancies is illustrated by the Mixed-Lineage Leukemia (MLL) histone methyltransferase, which is essential to maintain hematopoietic stem cells (HSC) and whose corresponding gene, MLL, is rearranged in over 70% of infant leukemia. The recently discovered histone demethylases (HDM) are also involved in HSC fate and in hematologic malignancies. The purpose of this project is to study the expression of HDM in normal and leukemic hematopoietic cells to identify potential regulators of their fate. We performed a comprehensive gene expression profile of HDM by qRTPCR and transcriptome sequencing (RNA-seq) in cord blood cells (CD34+ cells enriched in HSC and differentiated cells) and in acute myeloid leukemia (AML) cells with MLL rearrangement. Both techniques revealed differential expression of HDM between these cell populations. KDM5B and KDM1A are overexpressed in CD34+ cells compared to differentiated cells. Moreover, KDM4A and PADI2 are overexpressed in leukemic cells compared to normal cells. Functional studies will determine whether modulation of these candidates can be used in HSC expansion strategies or as anti-leukemic drug target. We have also developed and validated a new diagnostic test to detect mutations of GATA2, a gene encoding a key transcription factor involved in hematopoiesis and in AML. This work highlights the importance of nuclear factors in the regulation of normal and leukemic hematopoiesis.