Thèse soutenue le 24 octobre 2023 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Grenoble Alpes - Spécialité : Biologie cellulaire

Résumé :
BMP9 et BMP10 jouent un rôle central dans l'homéostasie vasculaire, en agissant sur les cellules endothéliales (CE) par l'intermédiaire de récepteurs à haute affinité (ALK1, BMPRII et Endogline). Des mutations dans cette voie de signalisation sont associées à deux maladies vasculaires rares, la télangiectasie hémorragique héréditaire (HHT) et l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), pour lesquelles il n’existe pas de traitement curatif. Les mécanismes moléculaires à l'origine de la pathogenèse de ces maladies ne sont pas clairs. Jusqu'à présent, seule la voie de signalisation canonique SMAD en réponse aux BMP, a été étudiée en détails, alors que l'activation de voies alternatives reste mal comprise, en particulier dans les CE.
L'objectif de ce travail est d'étudier les modifications phosphoprotéomiques précoces dans les CE en réponse à une stimulation à court terme avec BMP9 et BMP10. La découverte de nouvelles cibles phosphorylées et de nouvelles voies activées par ces ligands améliorerait notre compréhension des mécanismes moléculaires régissant leur rôle dans l'homéostasie vasculaire, et permettrait l’identification de cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies vasculaires.
J'ai effectué une analyse phosphoprotéomique par spectrométrie de masse des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC), stimulées ou non par BMP9 ou BMP10 pendant 30 minutes. Les phosphosites différentiellement régulés ont été analysés à l'aide de différents outils bioinformatiques afin d’identifier les voies de signalisation régulées. Le traitement par BMP9 ou BMP10 ont induit des profils phosphoprotéomiques très similaires, permettant l'identification de 289 protéines différentiellement phosphorylées. Parmi celles-ci, nous avons identifié la phosphorylation des résidus activateurs de SMAD1, substrat direct d'ALK1, validant ainsi notre approche phosphoprotéomique. De plus, nous avons identifié un rôle central de la voie MAPK (MEKK4/P38) conduisant à la phosphorylation de Eps15-S796 et HSP27-S78/82. J'ai aussi montré que l'activation de P38 induite par BMP10 joue un rôle important dans la régulation d'un sous-ensemble de gènes cibles de BMP10. L'activation de P38 induite par BMP10 nécessite une étape transcriptionnelle via l'expression de GADD45β. J'ai également découvert que BMP10 régulait la phosphorylation du facteur de transcription endothélial ERG. Nos analyses phosphoprotéomiques ont aussi mis en évidence une réduction de l'activité CDK4/6 et du cycle cellulaire. J'ai ensuite montré que BMP10 induit un arrêt du cycle cellulaire en G1 dans les CE, confirmant son rôle de facteur de quiescence vasculaire. De plus, nos données ont mis en évidence une interaction entre les voies de signalisation BMP9/10 et JAK/STAT3 par le biais de la phosphorylation de gp130, un corécepteur des cytokines de la famille IL-6. Des données préliminaires provenant de modèles murins dont la signalisation Bmp9/10 est altérée suggèrent un rôle immunomodulateur de cette voie.
Ce travail montre que BMP9 et BMP10 peuvent activer des voies de signalisation de manière directe et indirecte (par l’intermédiaire d’une étape de transcription) dans les CE. La voie directe implique une activation rapide des SMAD, essentielle pour induire les gènes cibles de la BMP. Parmi ceux-ci, j'ai identifié GADD45β, qui conduit à l'activation indirecte de P38, et SOCS3, qui inhibe la signalisation IL-6/STAT3. Étant donné le rôle crucial d'IL-6 dans l'inflammation, et le rôle potentiel de l’inflammation dans l’HHT et l’HTAP, cette étude pourrait permettre le développement de nouvelles approches thérapeutiques pour ces maladies. D’autres cibles qui semblaient intéressantes n’ont pas pu être explorées, en raison du manque d'outils (phospho-anticorps). J’espère qu’avec le développement futur de tels outils, cette étude de phosphoprotéomique en réponse BMP9/10 sera utile à la communauté de la biologie vasculaire et fera avancer les connaissances sur ces maladies vasculaires.

Jury :
Président : Franck Vandermoere
Rapporteur : Aristidis Moustakas
Examinateur : Philippe Frachet
Examinatrice :  Anne-Clémence Vion
Directrice de thèse : Sabine Bailly
Co-encadrante de thèse : Claire Bouvard

Mots clés :
BMP, ALK1, phosphoprotéomique, HHT, HTAP

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