Les chercheuses et chercheurs
de l’IRCM

Le GFI1 est un potentiel biomarqueur de la leucémie myéloïde
Nous avons découvert un allèle variant du gène humain lié aufacteur de transcription du doigt de zinc GFI1 ( Growth factor independence 1 ). Cet variant GFI1 a une fonction réduite et est associé à la leucémie aiguë lymphoblastique(LAL). La progression du syndrome myélodysplasique (MDS) vers la LAL, le développement de LAL de novo et des maladies myéloprolifératives étaient accélérés chez les souris exprimant ce variant ou des niveaux réduits de GFI1. Le variant GFI1 ou knockdown GFI1 a aussi modifié la réponse des cellules leucémiques aux médicaments qui ont un effet sur l’acétylation des histones (Exp. Hematology, 2016, Leukemia, 2016 et Leukemia, 2019). Impact : Le variant GFI1 et les niveaux d’expression de GFI1 sont des facteurs de pronostic et peuvent prédire la réponse aux thérapies épigénétiques.

La méthylation du facteur de réparation d’ADN MRE11 est facilitée par GFI1
Nous avons identifié les protéines de réparation d’ADN MRE11 (Recombinaison méiotique homologue 1), de la protéine de liaison p53 (53BP1) »), et la méthyltransférase PRMT1 comme nouveaux partenaires de liaison de GFI1. Le GFI1 recrute PRMT1 à MRE11 ou 53BP1 et permet leur modification post-traductionnelle par méthylation. Ceci indique que le GFI1 a aussi des rôles non transcriptionnels lui permettant de réguler les protéines associées à la réparation d’ADN. Une déficience en GFI1 retarde la réparation de l’ADN dans les lymphocytes et les rend fortement sensibles aux dommages à l’ADN (Nature Communications, 2018). Impact : La réponse cellulaire contre les médicaments qui endommagent l’ADN ou l’irradiation dépend de l’activité ainsi que du niveau d’expression de GFI1, et la surexpression de GFI1 pourrait avoir un lien avec la résistance à la thérapie.

Le GFI1 régule une voie de réponse   à l’ADN endommagé qui dépend de p53
L’ablation génétique du facteur de transcription GFI1 retarde la lymphomagénèse par activation d’une voie de réponse  à l’ADN endommagé dépendant de p53, indiquant que le GFI1 est un facteur « onco-nécessaire ». Il existe une régulation réciproque entre GFI1 et p53 qui contrôle l’induction d’apoptose dans les cellules T. Ici, GFI1 prévient l’induction de l’apoptose dépendante de p53, en recrutant la lysine déméthylase KDM1A (LSD1) à p53, ce qui mène à la déméthylation de son domaine C-terminal et change son activité de régulation (Cancer Cell, 2013, Scientific Reports, 2019). Impact : Ces observations suggèrent qu’une faible expression de GFI1 peut rendre les patients atteints de leucémie lymphoïde plus sensibles aux thérapies fondées sur la réponse à l’ADN endommagé. 

Le GFI1B contrôle la quantité de cellules souches hématopoïétique et la production de plaquettes
Les souris déficientes en GFI1B (Growth factor independence 1B , un paralogue au GFI1) augmentent le nombre de cellules souches hématopoïétiques (HSCs) et de précurseurs de mégacaryocytes (MK), mais n’ont pas de plaquettes. Le GFI1B contrôle l’organisation du cytosquelette dépendante de l’intégrine, la propagation et la migration des MKs, ainsi que la formation des proplaquettes dépendantes de l’α- tubuline (Haematologica, 2017). En utilisant BioiD, nous avons découvert que le GFI1B forme des complexes avec la β-caténine, certains de ses cofacteurs, et LSD1. Des analyses ChIP-Seq ont montré que les complexes tripartites β-caténine/GFI1B/LSD1 existent, occupent et régulent les gènes cibles de Wnt/β-caténine. Cela suggère que le GFI1B contrôle à la fois la cellularité et l’intégrité fonctionnelle des HSCs et des précurseurs de MKs en régulant la voie de signalisation Wnt/β-caténine (Nature Communications, 2019). Impact : 1.) meilleure compréhension de la méthode de contrôle du nombre de cellules HSC, ce qui est critique puisque l’utilisation des cellules souches provenant du sang de cordon ombilical utilisées en thérapie de transplantation de cellules souches dépend de la capacité à augmenter le nombre de HSCs in vitro. 2.) Des données probantes démontrant que la production de plaquettes nécessite le GFI1, et offrant ainsi un lien mécanique  vers la maladie hémorragique héréditaire  thrombocytopénie liée au GFI1B .

La souris modèle pour la thrombocytopénie liée au GFI1B (GFI1B-RT) La thrombocytopénie liée au GFI1B (GFI1B-RT) est une maladie hémorragique héréditaire rare causée par la présence d’allèles variants du gène GFI1B qui produisent les protéines tronquées GFI1B ayant des propriétés dominantes-négatives (DN). Les membres affectés de la famille montrent de faibles numérations plaquettaires, une expansion des mégacaryocytes et de légères anomalies érythroïdes. Nous avons utilisé CRISPR-Cas9 afin de générer des souris qui portent de tels allèles Gfi1b dominants négatifs (DN), et nous avons montré que ces animaux ont des numérations plaquettaires réduites et une expansion des mégacaryocytes semblables aux patients GFI1B-RT. Les souris Gfi1b-DN récupéraient tardivement après la suppression de plaquettes, ce qui indique un défaut dans la thrombocytopïèse en réponse au stress. L’injection des souris Gfi1b-DN avec la romiplostim, un super agoniste du récepteur de la thrombopoïétine utilisé en clinique, a augmenté le nombre de plaquettes même au-delà du niveau normal. Impact : Nos données prouvent le lien de cause à effet entre les mutations DN dans le GFI1B et la thrombocytopénie héréditaire, et suggèrent que les patients souffrant de GFI1B-RT pourraient être traités avec succès à l’aide d’agonistes de la thrombopoïétine. (Haematologica, 2020).

Rôle du GFI1 dans l’inflammation
Nous avons utilisé des souris knockin présentant une mutation P2A dans la région codante de GFI1, ce qui l’empêche de se lier à LSD1 et aux enzymes modifiant les histones comme les HDACs, afin d’étudier les conséquences de la perturbation de ces complexes. Nous avons observé que les souris GFI1P2A meurent prématurément et montrent un nombre accru de lymphocytes T effecteurs mémoires et de lymphocytes T régulateurs dans la rate, accompagnés d’une inflammation systémique sévère présentant des taux sériques élevés de IL-6, de TNFa et de IL-1b, ainsi qu’une surexpression du gène codant la cytokine oncostatine M (OSM). Nous avons identifié les macrophages alvéolaires de poumons, les cellules T CD8 de la rate ainsi que les éosinophiles et monocytes du thymus comme sources de ces cytokines chez les souris GFI1P2A. Impact : Nous avons démontré que la modification d’histones par LSD1, qui est facilitée par GFI1, est critique pour le contrôle des voies inflammatoires. Puisque les inhibiteurs de LSD1 sont utilisés en thérapie expérimentale anti-cancer dans les études cliniques, nos résultats soulignent des complications possibles avec ces médicaments (J. Immunol., 2021, sous presse).    

Le GFI1 comme composante du remodelage du nucléosome et du complexe histone déacétylase (NuRD) 
En utilisant BioId et des techniques de spectrométrie de masse, nous avons montré que le GFI1 interagit avec la chromodomaine hélicase CHD4 et d’autres composantes du complexe du remodelage du nucléosome et deacetylase (NuRD). Dans les précurseurs granulo-monocytiques, les GFI1, CHD4 ou complexes GFI1/CHD4 occupent les sites ouverts de chromatine enrichie de marqueurs d’histones associés à la transcription active, suggérant que le GFI1 recrute le complexe NuRD pour cibler les gènes régulés par promoteurs actifs ou bivalents, et amplificateurs actifs. Nous avons démontré que les complexes GFI1/CHD4 régulent de façon différentielle l’ouverture de la chromatine et les modifications d’histones afin de favoriser la régulation des gènes cibles qui ont un effet sur les voies de signalisation de la réponse immunitaire, ou de l’organisation du nucléosome, ou des processus métaboliques cellulaires. Impact : Nos données suggèrent que le GFI1 n’occupe pas exclusivement des sites de chromatine fermée, mais pourrait aussi prendre part dans la régulation des amplificateurs positionnés et des promoteurs actifs au cours de la différenciation des précurseurs hématopoïétiques hâtifs (BioRXiv, 2021).