Le trouble de la formation des organisateurs embryonnaires entraîne une dysplasie multiorganique dans le syndrome de Down

May 26, 2023

Cell Death & Disease volume 13, Article number: 1054 (2022) Citer cet article

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Malgré la forte prévalence du syndrome de Down (DS) et l'identification précoce de la cause (trisomie 21), sa pathogenèse moléculaire est mal connue et les traitements spécifiques sont par conséquent pratiquement indisponibles. Un certain nombre de conditions médicales dans tout le corps associées au DS nous ont incités à étudier son étiologie moléculaire du point de vue de l'organisateur embryonnaire, qui peut diriger le développement des cellules environnantes dans des organes et des tissus spécifiques. Nous avons établi un modèle de poisson zèbre DS en surexprimant le gène humain DYRK1A, un gène hautement haploinsuffisant situé dans la « région critique » en 21q22. Nous avons constaté que l'organisateur embryonnaire et l'axe du corps étaient significativement altérés au début de l'embryogenèse, produisant des anomalies des systèmes nerveux, cardiaque, viscéral et sanguin, similaires à celles observées avec DS. L'analyse quantitative du phosphoprotéome et les tests associés ont démontré que les embryons de poisson zèbre surexprimés par DYRK1A présentaient une phosphorylation anormale de la β-caténine et de Hsp90ab1, entraînant une amélioration de la signalisation Wnt et une inhibition du TGF-β. Nous avons trouvé un mécanisme moléculaire ectopique découvert présent dans les amniocytes de fœtus diagnostiqués avec DS et des cellules souches hématopoïétiques isolées (CSH) de patients DS. Il est important de noter que la prolifération anormale des DS HSC pourrait être récupérée en inversant l'équilibre entre la signalisation Wnt et TGF-β in vitro. Nos découvertes fournissent un nouveau mécanisme pathogène moléculaire dans lequel le Wnt ectopique et le TGF-β conduisent à une dysplasie physique DS, suggérant des thérapies ciblées potentielles pour DS.

Le syndrome de Down (DS), qui touche 1 bébé sur 600 à 800 nés dans toutes les populations, est l'anomalie chromosomique la plus fréquente chez l'homme [1]. Un certain nombre de conditions médicales sont associées à DS. La déficience intellectuelle, les malformations cardiaques, la leucémie, les problèmes gastro-intestinaux, les problèmes de vision et d'audition, les problèmes dentaires, les maladies thyroïdiennes, l'apnée obstructive du sommeil, l'épilepsie et la maladie d'Alzheimer sont les affections les plus courantes. Les caractéristiques physiques des nourrissons atteints de DS à la naissance sont distinctives, notamment un cou court, de petites oreilles, un pont nasal plat, des plis épicanthiques, des taches de brousse, un seul pli palmaire, une petite bouche avec une grande langue saillante, un souffle cardiaque, une hypotonie, un faible effort respiratoire, une mauvaise succion, distension abdominale et vomissements [2]. Des malformations cardiaques congénitales sont observées chez la moitié des bébés atteints de SD, impliquant le septum ventriculaire, la tétralogie de Fallot et le canal auriculo-ventriculaire [3]. Des anomalies gastro-intestinales congénitales existent également chez 12 % des bébés atteints de DS, notamment le reflux gastro-œsophagien, la fistule trachéo-œsophagienne de la maladie cœliaque, le diverticule de Meckel, l'atrésie de l'œsophage ou du duodénum, ​​l'anus imperforé, la sténose du pylore et la maladie de Hirschsprung [4].

Les organisateurs, définis comme des groupes de cellules capables d'ordonner aux cellules adjacentes de se différencier en états spécifiques, représentent un principe clé de la biologie du développement. Dans le contexte d'un embryon, ce sont des groupes de cellules capables de diriger le destin et la morphogenèse des cellules environnantes, orientant leur développement dans des organes et des tissus spécifiques. En conséquence, les organisateurs peuvent positionner des tissus et des organes spécifiques les uns par rapport aux autres [5]. Par conséquent, les problèmes de santé supplémentaires associés au DS nous ont incités à étudier son étiologie du point de vue des organisateurs embryonnaires.

L'hypothèse gène-dosage est la théorie la plus acceptée pour la pathogenèse du SD ; c'est-à-dire que le syndrome est causé par la trisomie du chromosome 21 dans les cellules somatiques, provoquant une expression accrue des gènes du chromosome 21 en raison du dosage des gènes [1, 6, 7]. Les données de souris transgéniques suggèrent que seuls certains gènes sur le chromosome 21, en particulier ceux de la "région critique" en 21q22, peuvent être impliqués dans les phénotypes de DS, certains produits géniques étant plus sensibles au déséquilibre de dosage génique que d'autres [8, 9]. De plus, lorsque la sensibilité à l'haploinsuffisance (c'est-à-dire l'intolérance aux allèles hétérozygotes de perte de fonction) est utilisée pour classer les gènes codant pour les protéines du chromosome 21 humain (HSA21), plusieurs gènes de haut rang, tels que DYRK1A, ont déjà été associés à caractéristiques cliniques spécifiques du DS. Il a été avancé que les gènes codant pour la protéine du chromosome 21 humain (HSA21) avec des scores d'haploinsuffisance élevés sont plus sensibles à trois copies; par conséquent, ils peuvent être considérés comme des candidats pour contribuer aux phénotypes DS [10].

En effet, plusieurs études ont montré que la surexpression de DYRK1A, en 21q22, contribue aux phénotypes DS [10,11,12]. La surexpression de Dyrk1A chez la souris, mBACTgDyrk1A (Dyrk1A+/++), est suffisante pour produire des troubles comportementaux significatifs, des déficits cognitifs, des anomalies motrices, des altérations neuronales, des anomalies rétiniennes, des anomalies vasculaires, des anomalies du tractus gastro-intestinal, des anomalies de la réponse immunitaire, une maturation anormale du thymus , et une altération de la fonction des lymphocytes T [13,14,15] qui récapitulent celles détectées dans la trisomie 21 humaine [16,17,18]. La biologie du poisson zèbre permet un accès facile à tous les stades de développement, et la clarté optique des embryons et des larves permet une imagerie en temps réel des pathologies en développement [19]. Sur la base de ces données et du modèle de souris décrit ci-dessus, nous avons établi un modèle de poisson zèbre DS en surexprimant le gène DYRK1A humain.

L'organisateur embryonnaire du poisson zèbre a été perturbé par la surexpression de DYRK1A, et l'axe du corps, associé à des troubles multi-organes au début du développement, a également été perturbé. Notre caractérisation moléculaire de ce modèle a démontré que la signalisation Wnt et TGF-β changeait de manière significative. Nous avons vérifié ce mécanisme dans les amniocytes et isolé les cellules souches hématopoïétiques (CSH) des fœtus et des patients diagnostiqués avec DS. Nous avons également testé la commutation simultanée de la signalisation Wnt et TGF-β pour sauver ces anomalies dans les embryons de poisson zèbre et les CSH de patients DS, fournissant des conseils potentiels pour les thérapies DS. Nous fournissons également un nouveau mécanisme moléculaire pour la formation des organisateurs embryonnaires et le développement de l'axe du corps.

Nous avons injecté de l'ARNm de DYRK1A humain ou de dyrk1a de poisson zèbre dans des embryons de poisson zèbre. Lorsque des quantités plus élevées d'ARNm (~ 100 pg) étaient injectées, les ARNm de DYRK1A provoquaient une mort fréquente d'embryons 24 h après la fécondation (hpf) (Extended Data Fig. 1). Cependant, lorsque nous avons réduit le niveau d'ARNm à environ 50 pg, nous avons observé un taux de mortalité embryonnaire plus faible avec de graves anomalies embryonnaires dans le développement de l'axe corporel, notamment un axe raccourci/incurvé et une fusion des yeux (Fig. 1a, b).

a Morphogenèse d'embryons témoins vivants (injection d'ARNm de GFP) et d'embryons surexprimés par DYRK1A (injection d'ARNm de DYRK1A). Les pointes de flèches indiquent la face dorsale de l'embryon. b La fusion des yeux causée par la surexpression de DYRK1A ressemblait au phénotype de l'injection d'ARNm lefty1. c Expression du marqueur de la couche germinale détectée par WISH pendant la gastrulation. Orientation : ntla, sox17 et otx2, vues dorsales avec un pôle animal vers le haut ; d'autres, vues du pôle animal avec dorsale à droite. Les nombres indiqués sur chaque image sont le nombre (à gauche) d'embryons affectés avec un phénotype similaire à ce qui est montré sur l'image et le nombre total (à droite) d'embryons observés. Le même numéro d'étiquetage a été utilisé par la suite.

Nous avons ensuite construit une lignée de poisson zèbre transgénique en utilisant le système Gal4-UAS pour surexprimer DYRK1A. Nous avons établi deux lignées Gal4 : gsc:Gal4 et β-actine ; et Gal4, pour surexprimer DYRK1A à partir d'un élément UAS dans des cellules organisatrices spécifiques ou de manière omniprésente dans les embryons. Semblable au phénotype obtenu à partir de l'injection d'ARNm de DYRK1A, les embryons Tg (gsc: Gal4; UAS: DYRK1A) et Tg (β-actine: Gal4; UAS: DYRK1A) présentaient des axes corporels raccourcis / incurvés et une fusion des yeux (Extended Data Fig . 2).

Nous avons ensuite évalué les défauts tissulaires dans notre modèle embryonnaire DS. Nous avons constaté que le système des cellules nerveuses, cardiaques, sanguines et germinales [20] dans les embryons présentait une dysplasie importante (données étendues Figs. 3 et 4). À 24 hpf, nous avons observé une diminution significative des niveaux d'expression du marqueur de cellules souches nerveuses neurog et du marqueur neuronal du cerveau postérieur pax2a. La plaque neurale, marquée par le gène sox3, était désordonnée dans le modèle embryonnaire DS (Extended Data Fig. 3a). À 48 hpf, les embryons surexprimés en DYRK1A avaient des tubes cardiaques défectueux situés sur la ligne médiane et à droite (marqués par myl7), tandis que le niveau d'expression des marqueurs de limite auriculo-ventriculaire bmp4 et has2 était diminué chez les embryons surexprimés en DYRK1A (Extended Data Fig .3b). À 72 hpf, le gène marqueur intestinal fabp10a a également montré une expression réduite (Extended Data Fig. 3c). De plus, les embryons surexprimés par DYRK1A ont présenté de graves anomalies hématopoïétiques. Les niveaux d'expression des gènes marqueurs de cellules souches hématopoïétiques runx1 (28 hpf) et cmyb (48 hpf), ainsi que ceux des gènes marqueurs de cellules progénitrices hématopoïétiques scl et gata1 (13 hpf), ont été significativement augmentés dans les embryons modèles (Extended Data Fig. 4a, c). Cependant, les gènes marqueurs des lymphocytes T rag1 et rag2 (4 dpf), le gène marqueur des macrophages csf1ra et le gène marqueur primitif des neutrophiles mpx (24 hpf) ont montré une expression réduite (Extended Data Fig. 1b et S4d). De plus, nous n'avons pas détecté de changements dans l'expression des gènes marqueurs des vaisseaux sanguins (Extended Data Fig. 4e). Ces troubles multi-organes étaient cohérents avec ceux observés chez les patients atteints de DS.

Dans notre étude précédente, nous avons montré que l'ARNm et la protéine dyrk1a du poisson zèbre étaient exprimés dans toutes les cellules blastodermiques et l'axe de manière omniprésente au début de l'embryogenèse, suggérant un rôle potentiel de dyrk1a dans le développement de l'axe corporel. Fait intéressant, l'ARNm de dyrk1a du poisson zèbre était concentré du côté de l'organisateur dorsal au stade du bouclier (Fig. 2 et Fig. S1 supplémentaire dans l'article de Liu) [20], suggérant un rôle potentiel de dyrk1a dans la formation de l'organisateur. Par conséquent, ces résultats nous donnent également une raison d'étudier l'étiologie du DS du point de vue de l'organisateur embryonnaire et de l'axe corporel.

une analyse d'enrichissement basée sur Gene Ontology (GO) des sites de phosphorylation régulés des protéines sur l'ontologie des processus biologiques, des composants cellulaires et des fonctions moléculaires. b Les sites de phosphorylation quantifiés de la β-caténine et de Hsp90ab1 ont été détectés par analyse du phosphoprotéome dans des embryons surexprimés par DYRK1A. c La régulation des sites de phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1 a été vérifiée à l'aide d'un test Western blot sur des embryons de poisson zèbre. d L'immunocoloration complète de la β-caténine au stade 512 cellules a montré que la β-caténine nucléaire augmentait dans l'embryon surexprimé par DYRK1A. Les embryons entiers ont été aplatis et visualisés depuis le pôle animal par microscopie confocale. Le modèle d'embryon DS bloque la phosphorylation de Smad2/3 détectée par western blot. f DYRK1A a amélioré l'expression du journaliste Wnt TopFlash dans les cellules HEK-293T. ( g ) DYRK1A a diminué l'activité SBE-luc induite par le TGF-β dans les cellules HEK-293T.

Ensuite, nous avons quantifié l'expression de plusieurs gènes marqueurs liés à l'axe de l'organisateur et de la couche germinale. Par hybridation in situ (WISH) à montage entier, les niveaux d'expression des marqueurs organisateurs dorsaux gsc et chd se sont avérés significativement augmentés dans les embryons surexprimés par DYRK1A au stade du bouclier. Les niveaux d'expression des marqueurs ventraux bmp4 et eve1 ont également augmenté. Conformément à l'expression gsc et chd, le mésoderme axial, marqué par l'expression ntla, est devenu plus large et plus court. La population de cellules précurseurs axiales marquée par sox17 a également montré un schéma plus large. L'expression du marqueur endodermique sox17, du marqueur neuroectodermique antérieur otx2 et du marqueur épidermique gata2a a tous diminué pendant la période de la gastrula (Fig. 1c). Ces données suggèrent que notre modèle embryonnaire de DS établi par la surexpression du gène DYRK1A de la "région critique" de DS induit des anomalies du développement de l'axe du corps, y compris l'organisateur et les trois couches germinales, correspondant à un certain nombre de conditions médicales associées à la DS.

Pour déterminer si l'expression accrue des marqueurs organisateurs gsc et chd dans DYRK1A surexprimée était une conséquence de la prolifération accrue des cellules organisatrices, nous avons analysé les cellules organisatrices à l'aide d'un anticorps phospho-histone H3 (pH3) et contre-coloration avec GFP dans un Tg (gsc :GFP) lignée de poisson transgénique. Nous avons observé une augmentation significative du nombre de cellules proliférantes dans l'organisateur (Extended Data Fig. 2), suggérant que les embryons surexprimés par DYRK1A induisaient une prolifération cellulaire aberrante des cellules organisatrices embryonnaires.

Prises ensemble, ces données suggèrent que dans le modèle d'embryon DS, il y a la prolifération ectopique des cellules organisatrices et du mésoderme qui a conduit à une diminution de la différenciation de l'ectoderme et de l'endoderme.

Étant donné que DYRK1A (tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A à double spécificité) est une protéine kinase [21], nous avons utilisé le marquage TMT et l'enrichissement par affinité de phosphorylation suivis d'une LC-MS/MS haute résolution pour quantifier les changements dans l'ensemble du phosphoprotéome des embryons de poisson zèbre. au stade d'épibolie à 50 % dans des embryons injectés avec de l'ARNm de DYRK1A et de GFP humaine (voir la figure 5a dans la référence [20] pour la procédure). Des niveaux accrus d'expression de la protéine DYRK1A dans les embryons injectés avec l'ARNm de DYRK1A ont été montrés précédemment [20]. Malgré la forte proportion de protéines jaunes dans les embryons précoces, 951 sites de phosphorylation dans 553 groupes de protéines ont été identifiés, dont 226 sites dans 115 protéines ont été quantifiés en réponse à l'injection d'ARNm de DYRK1A et GFP (tableau supplémentaire 1). Le seuil de changement de pli a été défini de manière à ce que les protéines avec des rapports quantitatifs supérieurs à 1,2 ou inférieurs à 0,83 soient jugées significatives. Parmi les protéines quantifiées, 86 sites de phosphorylation sur 52 étaient hyperphosphorylés et 46 sites de phosphorylation sur 33 protéines étaient hypophosphorylés par rapport au témoin (tableau supplémentaire 2).

Pour caractériser la fonction de ces altérations dans la phosphorylation des protéines, une classification basée sur Gene Ontology (GO) de l'ontologie des composants cellulaires, des fonctions moléculaires et des processus biologiques a été réalisée, ce qui a révélé des distributions très différentes entre les embryons surexprimés par DYRK1A et les embryons témoins (tableau supplémentaire 3). Les protéines dont l'expression est altérée dans les embryons surexprimés par DYRK1A ont été enrichies en complexe MCM, partie de chromosome nucléaire, fourche de réplication, chromosome, complexe protéique, fourche de réplication nucléaire, membrane enduite et revêtement membranaire. L'analyse d'enrichissement basée sur la fonction moléculaire a identifié l'activité de l'oxydoréductase, l'activité de l'hélicase de l'ADN, la liaison du cofacteur, l'activité du transporteur lipidique, l'activité du transporteur spécifique au substrat et l'activité de la nucléoside-triphosphatase dans les protéines régulées. Pour les processus biologiques, l'oxydo-réduction, l'initiation de la réplication de l'ADN, la réplication de l'ADN dépendante de l'ADN, le transport des lipides, la localisation des lipides, la réplication de l'ADN, la localisation des macromolécules, la localisation d'un seul organisme, le transport de substances organiques, le transport d'un seul organisme, le transport médié par les vésicules ont été enrichis dans les protéines régulées (Fig. 2a).

a Co-immunoprécipitation (Co-IP) de DYRK1A endogène et de β-caténine/Hsp90ab1 dans des embryons de poisson zèbre. b Co-localisation de DYRK1A et β-caténine/Hsp90ab1 dans l'embryon de poisson zèbre. Les pointes de flèche indiquent les sites colocalisés. c Co-IP montre que l'interaction de DYRK1A avec la β-caténine est abolie par les mutations T551A et S552A. d L'analyse par immunofluorescence dans les cellules HEK293 montre la localisation réduite des mutants β-caténine T551A et S552A avec DYRK1A. e Co-IP montre que l'interaction de DYRK1A avec Hsp90ab1 est altérée par les mutations S225A et S254A. f L'analyse par immunofluorescence dans les cellules HEK293 montre que les mutants Hsp90ab1 S225A et S254A sont moins co-localisés avec DYRK1A. g L'analyse Co-IP/western blot dans les cellules HEK293 montre que la surexpression de DYRK1A diminue l'interaction protéine-protéine entre Hsp90ab1 et le récepteur TGF-β. h Les sites Hsp90ab1 S225 et S254 sont nécessaires à son interaction avec le récepteur TGF-β. Les pointes de flèches rouges dans (c, e, g, h) indiquent la diminution de l'interaction des protéines.

a L'injection d'ARNm sqt de la légende TGF-β et le traitement de l'inhibiteur de Wnt-β-caténine ICG-001 sauvent simultanément le phénotype anormal de l'embryon surexprimé par DYRK1A. L'ARNm b sqt et l'ICG-001 récupèrent également l'expression ectopique des gènes marqueurs organisateurs gsc et chd dans l'embryon surexprimé par DYRK1A.

Fait intéressant, nous avons constaté que les niveaux de phosphorylation au niveau des résidus T551 et S552 de la β-caténine étaient significativement augmentés par l'ARNm de DYRK1A (Fig. 2b). La β-caténine, effecteur clé de la signalisation canonique Wnt dans les futurs blastomères dorsaux, joue un rôle essentiel dans la formation de l'organisateur et de l'axe antéropostérieur [22]. Au contraire, la surexpression de DYRK1A a provoqué la fusion des yeux dans les embryons à 24 hpf, ressemblant aux résultats de l'injection d'ARNm lefty1 (Fig. 1b et données étendues Fig. 2), qui ont été causées par une signalisation nodale insuffisante dans la voie TGF-β. [23]. Par conséquent, en nous concentrant sur les facteurs régulateurs de la signalisation nodale dans nos données sur le phosphoprotéome, nous avons constaté que la phosphorylation de S225 et S254 de Hsp90ab1 était diminuée dans les embryons injectés d'ARNm DYRK1A (Fig. 2b). Hsp90 est un chaperon moléculaire qui facilite le repliement et la stabilisation de nombreuses protéines kinases et molécules de signalisation intracellulaires. L'inhibition de la fonction Hsp90 bloque la signalisation et les réponses transcriptionnelles induites par le TGF-β. De plus, l'inhibition de la fonction Hsp90 augmente l'ubiquitination et la dégradation du récepteur TGF-β, qui dépend de l'ubiquitine E3 ligase Smurf2 [24]. Il convient de noter que les sites T551 et S552 de la β-caténine et S225 et S254 de Hsp90ab1 sont conservés entre l'homme et le poisson zèbre (Extended Data Fig. 6), ce qui suggère l'importance de ces sites protéiques chez les vertébrés.

Pour valider le rôle de DYRK1A dans la régulation de la phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1, nous avons effectué des tests de kinase in vivo et in vitro. Dans les embryons de poisson zèbre injectés et les cellules HEK293T transfectées, la surexpression de DYRK1A a modifié les niveaux de phosphorylation des résidus β-caténine S552 et Hsp90ab1 S225/S254. En revanche, le double mutant catalytiquement inactif (K188R et D287N) [25] n'a pas réussi à modifier la phosphorylation au niveau de ces trois sites, comme le détectent les anticorps phosphospécifiques qui reconnaissent les sites β-caténine S552 et Hsp90ab1 S225/S254 (Fig. 2c, Extended Data Fig. 7a et Données étendues Fig. 8a).

La phosphorylation au niveau de Ser552 induit l'accumulation de β-caténine dans le noyau et augmente son activité transcriptionnelle [26]. Fait intéressant, nos expériences IF ont montré que la β-caténine était présente dans les noyaux de moins de cellules blastomères dans les embryons témoins injectés de GFP au stade 512 cellules ; cependant, le niveau d'expression nucléaire de la β-caténine a augmenté dans l'embryon surexprimé par DYRK1A (Fig. 2d et Données étendues Fig. 7b), ce qui suggère que les cellules organisatrices ectopiques ont été induites par une activité accrue de la β-caténine. De plus, nous avons examiné l'effet de la surexpression de DYRK1A sur l'activité de la luciférase TopFlash induite par Wnt3a dans les cellules HEK293 et ​​avons observé une amélioration significative (Fig. 2f), compatible avec le rôle de DYRK1A dans la régulation de la signalisation Wnt. Pris ensemble, ces résultats suggèrent un rôle important pour DYRK1A dans la formation de l'organisateur dépendant de Wnt et le développement de l'axe corporel.

Au contraire, selon Wrighton et al. [24], nous avons évalué les niveaux d'expression de la protéine Smad, la phosphorylation de Smad et le récepteur TGF-β. Le transfert Western de lysats de cellules entières a révélé que la surexpression de DYRK1A réduisait de manière significative la phosphorylation induite par le TGF-β de Smad2 / 3 endogène (mais pas l'expression de la protéine Smad2 / 3) et le récepteur du TGF-β dans les deux embryons de poisson zèbre (Fig. 2e et Extended Data Fig. 7c) et les cellules HEK293 (Données étendues Fig. 8b). Nous avons également observé une diminution de l'accumulation nucléaire de Smad2 lors de la stimulation du TGF-β1 dans les cellules HEK293 surexprimant DYRK1A (Extended Data Fig. 9). Nous avons ensuite évalué l'effet de la surexpression de DYRK1A sur les réponses au TGF-β dans les cellules HEK293 à l'aide du gène rapporteur synthétique sensible au TGF-β SBE-luc, qui dépend de l'activation de Smad. Dans les cellules témoins, le TGF-β a augmenté l'activité SBE-luc dans les cellules HEK293. Cependant, l'expression de DYRK1A a altéré de manière significative les réponses induites par le TGF-β (Fig. 2g). Nous avons également détecté une expression réduite du ligand TGF-β sqt dans les embryons modèles de poisson zèbre DS (Extended Data Fig. 10). En résumé, la surexpression de DYRK1A a diminué la signalisation du TGF-β en déphosphorylant les résidus Hsp90ab1 S225 et S254.

Étant donné que DYRK1A catalyse la phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1, nous avons recherché si DYRK1A se lie à ces deux protéines. Des expériences de co-immunoprécipitation ont démontré que DYRK1A interagit avec la β-caténine et Hsp90ab1 à des niveaux endogènes dans les embryons de poisson zèbre (Fig. 3a) et dans les cellules HEK293T transfectées (Fig. 3c, e). De plus, l'immunomarquage complet d'embryons de poisson zèbre a révélé la colocalisation de DYRK1A avec la β-caténine et Hsp90ab1, la majorité de la colocalisation étant détectée dans le cytoplasme (Fig. 3b). De même, DYRK1A et β-caténine / Hsp90ab1 exprimés de manière exogène ont été colocalisés dans des cellules HEK293 (Fig. 3d, f). De plus, l'interaction entre DYRK1A et la β-caténine/Hsp90ab1 a été validée par un test de liaison aux protéines in vitro (Extended Data Fig. 11).

Pour confirmer l'exigence de phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1 pour l'interaction entre DYRK1A et β-caténine/Hsp90ab1, nous avons construit des mutants de β-caténine/Hsp90ab1 en remplaçant la sérine (S) et la thréonine (T) par l'alanine (A). La co-immunoprécipitation et l'immunocoloration dans les cellules HEK293 ont montré que l'une ou l'autre des mutations annulait l'interaction entre ces deux protéines (Fig. 3c – f et Extended Data Fig. 12). La colocalisation de l'immunomarquage a été analysée à l'aide du logiciel de microscope confocal Olympus. Le paramètre "Overlap" est un indice clé, allant de -1 à 1, 1 indiquant 100 % de colocalisation. L'immunomarquage a montré que la β-caténine de type sauvage était localisée dans le noyau et chevauchait DYRK1A (chevauchement moyen 0, 8419), tandis que la β-caténine mutante T551A S552A se localisait dans la membrane cellulaire et montrait un chevauchement réduit avec DYRK1A (chevauchement moyen 0, 1241). Hsp90ab1 de type sauvage localisé dans le cytoplasme et chevauchant DYRK1A (chevauchement moyen 0,5378). Bien que l'emplacement exprimé du mutant S225A S254A Hsp90ab1 ait changé pour le noyau, son chevauchement avec DYRK1A a été significativement réduit (chevauchement moyen 0,1612). En bref, ces résultats suggèrent la nécessité d'une phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1 pour l'interaction DYRK1A-β-caténine/Hsp90ab1.

Nous avons ensuite déterminé si DYRK1A supprimait l'interaction entre Hsp90ab1 et le récepteur TGF-β. La co-immunoprécipitation a montré que l'interaction du récepteur 1 Hsp90ab1-TGF-β diminuait lorsque DYRK1A était surexprimé dans les cellules HEK293 et ​​les embryons de poisson zèbre (Fig. 3g et Extended Data Fig. 13). Ensuite, nous avons déterminé si les sites S225 et S254 de Hsp90ab1 jouent un rôle important dans l'interaction des récepteurs Hsp90ab1-TGF-β. Comme prévu, les mutants S225A et S254A de Hsp90ab1 ont montré une liaison réduite au récepteur TGF-β (Fig. 3h). Pris ensemble, DYRK1A a inhibé la signalisation du TGF-β en empêchant l'interaction de Hsp90ab1 avec le récepteur du TGF-β.

Sur la base des données décrites ci-dessus, nous avons émis l'hypothèse que les embryons surexprimés par DYRK1A pourraient être sauvés en régulant la signalisation Wnt/TGF-β. Étant donné que l'embryon surexprimé par DYRK1A améliore Wnt / β-caténine et inhibe la signalisation TGF-β, nous avons synthétisé l'ARNm sqt du ligand TGF-β et utilisé l'inhibiteur ICG-001 de Wnt / β-caténine pour traiter les embryons surexprimés par DYRK1A. Les embryons modèles injectés avec 0,1 pg m² d'ARNm et traités avec 10 μm d'inhibiteur de Wnt/β-caténine ICG001 ont simultanément démontré une diminution significative de la survenue d'anomalies ; de plus, l'axe corporel de la majorité des embryons surexprimés par DYRK1A a retrouvé sa longueur normale (Fig. 4a). Pendant ce temps, l'expression des marqueurs organisateurs gsc et chd dans l'embryon surexprimé par DYRK1A a été restaurée à des niveaux normaux (Fig. 4b). De plus, nous avons également détecté un niveau de phosphorylation réduit de DYRK1A et de β-caténine et un niveau de phosphorylation accru de Smad2 (données étendues Fig. 14). Ces résultats suggèrent que la régulation de la signalisation Wnt/TGF-β a le potentiel de traiter le DS pendant la période embryonnaire.

En raison de restrictions éthiques, nous n'avons pas pu obtenir d'embryons de patients atteints de SD pour la vérification des mécanismes moléculaires pertinents et l'exploration thérapeutique. Par conséquent, nous avons collecté des amniocytes de fœtus diagnostiqués avec DS et effectué des tests pour tester le mécanisme moléculaire découvert par les embryons de poisson zèbre DYRK1A surexprimés chez l'homme. Les amniocytes sont des cellules fœtales à écoulement libre présentes dans le liquide amniotique, qui proviennent des trois couches germinales du fœtus [27, 28] et sont utilisées en routine à des fins de diagnostic prénatal, y compris le diagnostic du SD. Conformément aux données de notre modèle de poisson zèbre, le transfert Western a montré une augmentation de la phosphorylation de la β-caténine et une diminution de la phosphorylation de Hsp90ab1 dans les amniocytes DS (Fig. 5a). Nous avons également détecté des modèles d'expression similaires de facteurs clés Wnt/TGF-β dans les amniocytes DS par qPCR. Les niveaux d'ARNm de C-MYC et LEF1, cibles bien caractérisées de la signalisation Wnt/β-caténine [29], ont été augmentés dans les amniocytes DS. Pendant ce temps, les niveaux d'expression des inhibiteurs de la kinase cycline-dépendante p15 et p21, induits par le TGF-β et la transcription médiée par Smad2/3 [24], ont diminué (Extended Data Fig. 15).

un test Western blot représentatif et les statistiques correspondantes pour détecter les sites de phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1 dans les amniocytes. b L'expression de DYRK1A était positivement corrélée au niveau de phosphorylation du site β-caténine Ser552 dans les CSH de patients DS. Les flèches montrent les HSC détectés, les pointes de flèches montrent la colocalisation de deux protéines. c L'expression de DYRK1A était négativement corrélée au niveau de phosphorylation du site Hsp90ab1 S225 dans les CSH de patients DS. Les pointes de flèches dans la zone 1 montrent la colocalisation de deux protéines, et les pointes de flèches dans la zone 2 montrent les HSC détectées.

Constamment, les travaux protéomiques de Cho et al. avec des amniocytes [28] ont également montré une régulation correspondante des voies liées à Wnt et TGF-β. Nous avons constaté que l'expression de protéines apparentées à Wnt, notamment PLCB4 (ratio 4,6108), SLC9A3R1 (NHERF1, ratio 2,6073), CAMK2G (CAMK-II, ratio 2,2733), PRKACB (PKA C-β, ratio 2,1884), NXN (ratio 1,72), ROCK2 (ratio 1,7158), PPP2CB (PP2Aβ, ratio 1,5833), ROCK1 (ratio 0,56493), DKK3 (ratio 0,29289) et PPP2R1B (ratio 0,26671) (Extended Data Fig. 16a) dans leurs travaux. La protéine PLCB4 (Phospholipase C Beta 4) appartient à un groupe d'enzymes qui hydrolysent les phospholipides [30]. L'expression de PLCB4 était significativement plus élevée dans les lignées cellulaires Wnt hautement activées. Le silence de l'ARNm de PLCB4 à l'aide d'ARNsi spécifiques a entraîné une diminution de l'activité basale de Wnt [31]. Le gène sodium-hydrogène antiporteur 3 régulateur 1 (SLC9A3R1) se compose de six exons et code pour le facteur régulateur 1 de l'échangeur Na+/H+ (NHERF1). Le domaine PDZ2 de NHERF1 a stabilisé sélectivement l'interaction entre la β-caténine et la E-cadhérine. En l'absence de NHERF1, l'association β-caténine/E-cadhérine est perturbée, entraînant une diminution des taux de β-caténine au niveau de la membrane plasmique [32]. PRKACB (PKA C-β) est un membre de la famille PKA des protéines kinases (PKA), qui phosphoryle le résidu S675 de la β-caténine et améliore son activité transcriptionnelle en favorisant sa stabilité [33]. Dickkopf (Dkk)-3, membre de la famille Dkk des antagonistes Wnt, peut réduire l'accumulation cytoplasmique de β-caténine dans les cellules d'ostéosarcome Saos-2 et inhiber l'activité du TCF-4 dans les cellules de phéochromocytome de rat PC12 [34]. Rock1 est un effecteur de RhoA et est impliqué dans de multiples fonctions cellulaires ; Les cardiomyocytes surexprimant la β-caténine ont montré une diminution de l'expression de ROCK1/PTEN à la fois au niveau de l'ARNm et des protéines [35].

La diminution de la protéine liée au TGF-β MAPK3 (ratio 0,051538), THBS1 (ratio 0,12663), THBS2 (ratio 0,15078), TGFBI (ratio 0,19756), COMP (ratio 0,2643), PPP2R1B (PP2A-Abeta, ratio 0,26671), TGFB1I1 ( rapport 0,39299), les niveaux de CTGF (rapport 0,4179) et ROCK1 (rapport 0,56493) peuvent également être trouvés dans leurs résultats (Extended Data Fig. 16b). MAPK3 est un facteur clé dans la signalisation Ras-MAPK ; Le TGF-β active la voie Ras/MAPK et module l'activation de la voie de signalisation Smad [36]. TGFβ1 induit l'expression de THBS1 (thrombospondine-1) via Smad3, qui contribue au comportement invasif lors de l'expansion du glioblastome [37] ; Le TGF-β stimule également la synthèse de THBS1 et de CISP/THBS2 par les cellules corticosurrénales bovines [38]. En revanche, l'activation du TGF-β par THBS1 est à la fois nécessaire et suffisante pour le développement de l'HTP chez les souris exposées à Schistosoma [39] et dans les fibroblastes d'épidermolyse bulleuse dystrophique récessive [40]. Le TGFBI (transforming growth factor beta-induced) est le gène dont l'expression est la plus réduite dans la lignée résistante aux taxanes ; c'est une protéine de la matrice extracellulaire dont la sécrétion est induite par la stimulation du TGF-β1. Ses fonctions comprennent l'adhésion cellulaire à l'ECM et la signalisation médiée par les intégrines [41]. La protéine de matrice oligomérique du cartilage (COMP) est une importante protéine de cartilage non collagène qui est essentielle à l'intégrité structurelle de la matrice extracellulaire du cartilage. Le TGF-β lié au COMP augmente la transcription dépendante du TGF-β et améliore la bioactivité [42]. Il a été démontré que la protéine phosphatase 2A (PP2A) interagit spécifiquement avec le TβRI activé, et PP2A est un composant d'une voie de transduction du signal induite par le TGF-β qui contrôle la traduction des protéines et la progression G1/S [43]. TGFB1I1 (transforming growth factor-β1-induced transcript 1) est un gène sensible au TGF-β impliqué dans la réponse cellulaire aux lésions vasculaires [44]. Le CTGF (connective tissue growth factor) est exprimé de manière constitutive dans les cellules étoilées hépatiques activées et agit en aval du TGF-β pour moduler la production de matrice extracellulaire dans le foie fibrotique [45]. Il a été démontré que le TGF-β1 régule à la hausse l'expression du CTGF dans les cellules de la granulosa de rat et de poule [46]. ROCK1 appartient à la voie Rho/Rho-associated coiled-coil-forming protein kinase (Rock) ; l'inhibiteur de TGF-β/Smad régule à la baisse l'expression de RhoA, RhoC et Rock1 dans le processus de transformation des fibroblastes pulmonaires en myofibroblastes [47]. Pris ensemble, ces résultats indiquent que notre modèle d'embryon de poisson zèbre DS établi convient à la recherche DS, avec des mécanismes moléculaires conservés entre le poisson zèbre et l'homme.

Il a été rapporté que le foie fœtal DS présente une expansion du nombre de CSH et que les CSH hépatiques fœtaux trisomiques 21 purifiées in vitro ont une expression génique biaisée par les mégacaryocytes érythroïdes ainsi qu'une expression réduite des gènes lymphoïdes. Conformément à cela, la fonction HSC du foie fœtal est également nettement anormale dans le SD. En particulier, les CSH du foie fœtal génèrent plus de mégacaryocytes et de cellules érythroïdes [18, 48]. Il est important de noter que la signalisation Wnt et TGF-β est essentielle pour l'homéostasie des CSH [49].

Semblable aux caractéristiques des HSC dans DS, notre modèle de poisson zèbre présentait une expression accrue du marqueur progéniteur hématopoïétique scl ; le marqueur progéniteur érythroïde gata1 au stade 8-somites au cours de l'hématopoïèse primitive ; augmenté de manière significative le niveau d'expression des marqueurs de cellules souches hématopoïétiques runx1 à 28 hpf et cmyb à 48 hpf pendant l'hématopoïèse définitive et réduit les niveaux d'expression des marqueurs de lymphocytes T rag1 et rag2 à 4 dpf (Extended Data Fig. 4). Par conséquent, la similitude de notre modèle de poisson zèbre avec DS nous a incités à nous demander si le mécanisme observé chez le poisson zèbre fonctionne également dans le système hématopoïétique des patients DS.

Ensuite, nous avons prélevé du sang périphérique chez des patients diagnostiqués avec DS et des CSH isolés. Sur la base des soins des patients, nous avons utilisé le sang périphérique restant après le diagnostic pour la détection expérimentale connexe, de sorte que le nombre de CSH isolées n'était pas suffisant pour la cytométrie en flux et le transfert Western. Par conséquent, nous avons utilisé l'immunofluorescence (IF) sur des frottis cellulaires pour la détection, puis avons finalement compté le contenu cellulaire.

Comme prévu, nous avons détecté une corrélation positive entre l'expression de DYRK1A et le niveau de phosphorylation du résidu β-caténine Ser552 (Fig. 5b et Extended Data Fig. 17a). Pendant ce temps, l'expression de DYRK1A était négativement corrélée au niveau de phosphorylation du résidu S225 de Hsp90ab1 dans des CSH isolées d'enfants atteints de SD (Fig. 5c et Extended Data Fig. 17b). Ces résultats étaient similaires à ceux obtenus à partir du modèle d'embryon DS de poisson zèbre, suggérant un mécanisme moléculaire conservé d'altération de la signalisation TGF-β/Wnt.

Ensuite, nous avons traité les DS HSC isolées avec 2 ng / ml de protéine TGF-β1 recombinante de ligand TGF-β et 10 μm d'inhibiteur Wnt / β-caténine ICG-001 simultanément. De manière encourageante, nous avons détecté une prolifération réduite des CSH en utilisant l'anticorps pH3 (Extended Data Fig. 18). Pris ensemble, ces résultats suggèrent que la régulation de la signalisation TGF-β/Wnt modifie l'état anormal des DS HSC, vérifiant le mécanisme moléculaire caractérisé dans le modèle du poisson zèbre.

Malgré la prévalence élevée du SD et l'identification précoce de sa cause, sa pathogenèse moléculaire est mal comprise, avec des traitements spécifiques pratiquement indisponibles [28]. L'approche actuelle pour comprendre les systèmes multi-systèmes et multi-organes anormaux, tels que ceux observés avec DS, consiste à étudier les anomalies d'un certain système ou organe, tels que les systèmes nerveux, reproducteur ou circulatoire. Il est peu probable que de telles recherches révèlent les causes profondes et les mécanismes moléculaires du développement anormal de plusieurs systèmes et de plusieurs organes. Notre recherche tente d'étudier les causes et les mécanismes moléculaires des anomalies multi-systèmes et multi-organes du DS du point de vue de la formation précoce des organisateurs embryonnaires.

Selon l'hypothèse du dosage des gènes et le rang d'haploinsuffisance, bien que HSA21 contienne plus de 300 gènes, seul un sous-ensemble contribue aux phénotypes DS. Fait intéressant, les gènes de la région critique DS impliqués dans les mécanismes de dosage des gènes sont des gènes de type sauvage ; ainsi, ce n'est qu'une augmentation de 50 % de l'expression qui produit des effets globaux [13]. Plusieurs études ont montré que dans certains tissus de modèles murins, l'expression accrue d'un seul allèle supplémentaire dans Hsa21, Dyrk1a, par exemple, est suffisante pour produire des changements dans le comportement des cellules souches/progénitrices, ce qui est en corrélation avec les observations phénotypiques cliniques, telles que la leucémie et troubles cognitifs [18].

La surexpression de Dyrk1a chez la souris entraîne des troubles comportementaux importants, des déficits cognitifs, des anomalies motrices, des altérations neuronales, des anomalies rétiniennes, des anomalies vasculaires, des anomalies du tractus gastro-intestinal, des anomalies de la réponse immunitaire, une maturation anormale du thymus et une altération de la fonction des lymphocytes T [13,14 , 15] qui récapitulent ceux associés à la trisomie 21 humaine, suggérant que la surexpression de cette kinase est suffisante pour produire ce phénotype dans un contexte génétique diploïde par ailleurs normal. Par conséquent, il peut être considéré comme la cause du phénotype DS observé [16, 17].

Il est particulièrement intéressant de noter que nous avons découvert que la protéine clé β-caténine de la voie Wnt présentait une phosphorylation anormalement élevée au niveau des résidus T551 et S552. Il a été démontré qu'une phosphorylation accrue de S552 améliore le transport de la β-caténine dans le noyau et les niveaux de transcription en aval [50], tandis que la fonction de phosphorylation de T551 n'a pas encore été rapportée. De plus, la phosphorylation des résidus S225 et S254 de la protéine régulatrice clé Hsp90ab1 dans la voie TGF-β a été anormalement réduite. A ce jour, seules la phosphorylation de ces deux sites et le complexe AhR [51] et l'expression de la P-gp [52] sont liés, et il n'y a pas de rapport d'interaction avec le récepteur TGF-β. Dans cette étude, nous avons démontré que la phosphorylation sur quatre sites de la β-caténine et de Hsp90ab1 était modifiée par DYRK1A et jouait probablement un rôle critique dans l'interaction des protéines avec DYRK1A, fournissant une nouvelle régulation moléculaire pour la transduction du signal.

Pris ensemble, nous avons tenté de comprendre la pathogenèse moléculaire du DS du point de vue de la formation de l'organisateur embryonnaire et du développement de l'axe corporel, afin d'expliquer pourquoi un certain nombre de conditions médicales diverses sont associées au DS. Sur la base de la théorie du dosage des gènes et du modèle de souris Dyrk1a+/++, nous avons établi un modèle surexprimé de DYRK1A chez le poisson zèbre. Nos données sont résumées graphiquement comme une signalisation modifiée de Wnt et de TGF-β par des modifications de la phosphorylation de la β-caténine et de Hsp90ab1 (données étendues Fig. 19). Notamment, la signalisation combinée Wnt et Nodal peut induire un organisateur humain [53]. La vérification du mécanisme moléculaire dans les amniocytes DS humains et les CSH isolées suggère une conservation mécaniste entre le poisson zèbre et l'homme et l'utilité de notre modèle de poisson zèbre. Plus important encore, l'altération simultanée de la signalisation Wnt et TGF-β peut présenter une nouvelle cible thérapeutique pour DS.

Les données sous-jacentes à cet article seront partagées sur demande raisonnable à l'auteur correspondant.

Kazemi M, Salehi M, Kheirollahi M. Syndrome de Down : situation actuelle, défis et perspectives d'avenir. Int J Mol Cell Med. 2016;5:125–33.

Google Scholar

Ivan DL, Cromwell P. Lignes directrices de pratique clinique pour la prise en charge des enfants atteints du syndrome de Down : Partie I. J Pediatr Health Care. 2014;28:105–10.

Article Google Scholar

Bittles AH, Glasson EJ. Implications cliniques, sociales et éthiques de l'évolution de l'espérance de vie dans le syndrome de Down. Dev Med Enfant Neurol. 2004;46:282–6.

Article CAS Google Scholar

Tracy J. Australiens atteints du syndrome de Down - problèmes de santé. Aust Fam médecin. 2011;40:202–8.

Google Scholar

Martinez Arias A, Steventon B. Sur la nature et la fonction des organisateurs. Développement 2018;145:dev159525.

Gardiner KJ. Base moléculaire des pharmacothérapies pour la cognition dans le syndrome de Down. Tendances Pharm Sci. 2010;31:66–73.

Article CAS Google Scholar

Megarbane A, Ravel A, Mircher C, Sturtz F, Grattau Y, Rethore MO, et al. Le 50e anniversaire de la découverte de la trisomie 21 : le passé, le présent et l'avenir de la recherche et du traitement du syndrome de Down. Genet Med. 2009;11:611–6.

Article Google Scholar

Hattori M, Fujiyama A, Taylor TD, Watanabe H, Yada T, Park HS, et al. La séquence d'ADN du chromosome humain 21. Nature. 2000 ;405 : 311–9.

Article CAS Google Scholar

Lyle R, Bena F, Gagos S, Gehrig C, Lopez G, Schinzel A, et al. Corrélations génotype-phénotype dans le syndrome de Down identifiées par le tableau CGH dans 30 cas de trisomie partielle et de monosomie partielle chromosome 21. Eur J Hum Genet. 2009;17:454–66.

Article CAS Google Scholar

Antonarakis SE. Le syndrome de Down et la complexité du déséquilibre de dosage du génome. Nat Rev Genet. 2017;18:147–63.

Article CAS Google Scholar

Conrad B, Antonarakis SE. Duplication de gènes : moteur de la diversité phénotypique et cause de maladies humaines. Annu Rev Genomics Hum Genet. 2007;8:17–35.

Article CAS Google Scholar

Becker W, Soppa U, Tejedor FJ. DYRK1A : une cible médicamenteuse potentielle pour plusieurs neuropathologies du syndrome de Down. Cibles des médicaments pour les troubles neurologiques du SNC. 2014;13:26–33.

Article CAS Google Scholar

Ortiz-Abalia J, Sahun I, Altafaj X, Andreu N, Estivill X, Dierssen M, et al. Le ciblage de Dyrk1A avec AAVshRNA atténue les altérations motrices de TgDyrk1A, un modèle murin du syndrome de Down. Suis J Hum Genet. 2008;83 :479–88.

Article CAS Google Scholar

Antonarakis SE, Epstein CJ. Le défi du syndrome de Down. Tendances Mol Med. 2006;12:473–9.

Article Google Scholar

Arron JR, Winslow MM, Polleri A, Chang CP, Wu H, Gao X, et al. Dérégulation de NFAT par une dose accrue de DSCR1 et DYRK1A sur le chromosome 21. Nature. 2006;441 :595–600.

Article CAS Google Scholar

Ruiz-Mejias M, Martinez de Lagran M, Mattia M, Castano-Prat P, Perez-Mendez L, Ciria-Suarez L, et al. La surexpression de Dyrk1A, un candidat au syndrome de Down, diminue l'excitabilité et altère les oscillations gamma dans le cortex préfrontal. J Neurosci. 2016;36:3648–59.

Article CAS Google Scholar

Kariyawasam D, Rachdi L, Carré A, Martin M, Houlier M, Janel N, et al. Souris transgénique DYRK1A BAC : un nouveau modèle de dysgénésie thyroïdienne dans le syndrome de Down. Endocrinologie. 2015;156:1171–80.

Article CAS Google Scholar

Liu B, Filippi S, Roy A, Roberts I. Dysfonctionnement des cellules souches et progénitrices dans les trisomies humaines. EMBO Rep. 2015;16:44–62.

Article Google Scholar

Lieschke GJ, Currie PD. Modèles animaux de maladies humaines : le poisson zèbre nage en vue. Nat Rev Genet. 2007;8:353–67.

Article CAS Google Scholar

Liu Y, Lin Z, Liu M, Wang H, Sun H. La surexpression de DYRK1A, un gène candidat du syndrome de Down, altère le maintien et la migration des cellules germinales primordiales chez le poisson zèbre. Sci Rep. 2017;7:15313.

Article Google Scholar

Arbones ML, Thomazeau A, Nakano-Kobayashi A, Hagiwara M, Delabar JM. DYRK1A et cognition : une relation qui dure toute la vie. Pharmacie Ther. Rév. 2019;194:199–2

Article CAS Google Scholar

Yan L, Chen J, Zhu X, Sun J, Wu X, Shen W, et al. Le Huluwa maternel dicte l'axe du corps embryonnaire via la bêta-caténine chez les vertébrés. Sciences 2018;362:eaat1045.

Cheng SK, Olale F, Brivanlou AH, Schier AF. Lefty bloque un sous-ensemble de signaux TGFbeta en antagonisant les corécepteurs EGF-CFC. PLoS Biol. 2004;2:E30.

Article Google Scholar

Wrighton KH, Lin X, Feng XH. Régulation critique de la signalisation TGFbeta par Hsp90. Proc Natl Acad Sci USA. 2008;105:9244–9.

Article CAS Google Scholar

Widowati EW, Ernst S, Hausmann R, Muller-Newen G, Becker W. Caractérisation fonctionnelle des variantes faux-sens DYRK1A associées à une forme syndromique de déficience intellectuelle et d'autisme. Biol Open 2018;7:bio032862.

He XC, Yin T, Grindley JC, Tian Q, Sato T, Tao WA, et al. Les cellules souches intestinales déficientes en PTEN initient une polypose intestinale. Nat Genet. 2007;39:189–98.

Article CAS Google Scholar

Underwood MA, Gilbert WM, Sherman MP. Liquide amniotique : plus seulement l'urine fœtale. J Perinatol. 2005;25:341–8.

Article Google Scholar

Cho CK, Drabovich AP, Karagiannis GS, Martinez-Morillo E, Dason S, Dimitromanolakis A, et al. L'analyse protéomique quantitative des amniocytes révèle des réseaux moléculaires potentiellement dérégulés dans le syndrome de Down. Clin Proteom. 2013;10:2.

Article Google Scholar

Gao C, Cao W, Bao L, Zuo W, Xie G, Cai T, et al. L'autophagie régule négativement la signalisation Wnt en favorisant la dégradation échevelée. Nat Cell Biol. 2010;12:781–90.

Article CAS Google Scholar

Ortiz-Cruz G, Aguayo-Gomez A, Luna-Munoz L, Munoz-Tellez LA, Mutchinick OM. Résultats de la corrélation génotype-phénotype du myéloméningocèle dans les voies de signalisation des cils, HH, PCP et WNT. Malformations congénitales Res. 2021;113:371–81.

Article CAS Google Scholar

Timmermans-Sprang E, Collin R, Henkes A, Philipsen M, Mol JA. Les mutations de la P-cadhérine sont associées à une activité Wnt basale élevée et à la souche dans les lignées cellulaires de tumeurs mammaires canines. Oncocible. 2019;10:2930–46.

Article Google Scholar

Kreimann EL, Ratajska M, Kuzniacka A, Demacopulo B, Stukan M, Limon J. Une nouvelle mutation d'épissage du gène SLC9A3R1 dans les tumeurs de patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire. Oncol Lett. 2015;10:3722–6.

Article CAS Google Scholar

Verheyen EM, Gottardi CJ. Régulation de la signalisation Wnt/bêta-caténine par les protéines kinases. Dev Dyn. 2010;239:34–44.

CAS Google Scholar

Yue W, Sun Q, Dacic S, Landreneau RJ, Siegfried JM, Yu J, et al. La régulation à la baisse de Dkk3 active la signalisation bêta-caténine/TCF-4 dans le cancer du poumon. Carcinogenèse. 2008;29:84–92.

Article CAS Google Scholar

Ban Q, Qiao L, Xia H, Xie B, Liu J, Ma Y, et al. la bêta-caténine régule les lésions d'ischémie/reperfusion du myocarde après une transplantation cardiaque hétérotopique chez la souris en modulant les voies PTEN. Suis J Transl Res. 2020;12:4757–71.

CAS Google Scholar

Mulder KM. Rôle de Ras et Mapks dans la signalisation TGFbeta. Cytokine Growth Factor Rev. 2000;11:23–35.

Article CAS Google Scholar

Daubon T, Leon C, Clarke K, Andrique L, Salabert L, Darbo E, et al. Déchiffrer le rôle complexe de la thrombospondine-1 dans le développement du glioblastome. Nat Commun. 2019;10:1146.

Article Google Scholar

Negoescu A, Lafeuillade B, Pellerin S, Chambaz EM, Feige JJ. Les facteurs de croissance transformants bêta stimulent à la fois la synthèse de thrombospondine-1 et de CISP/thrombospondine-2 par les cellules corticosurrénales bovines. Exp Cell Res. 1995;217:404–9.

Article CAS Google Scholar

Kumar R, Mickael C, Kassa B, Gebreab L, Robinson JC, Koyanagi DE, et al. L'activation du TGF-bêta par la thrombospondine-1 dérivée de la moelle osseuse provoque une hypertension pulmonaire induite par le schistosome et l'hypoxie. Nat Commun. 2017;8:15494.

Article CAS Google Scholar

Atanasova VS, Russell RJ, Webster TG, Cao Q, Agarwal P, Lim YZ, et al. La Thrombospondine-1 Est Un Activateur Majeur De La Signalisation TGF-bêta Dans L'épidermolyse Dystrophique Récessive Bullosa Fibroblasts. J Invest Dermatol. 2019;139:1497–1505 et1495.

Article CAS Google Scholar

Ahmed AA, Mills AD, Ibrahim AE, Temple J, Blenkiron C, Vias M, et al. La protéine de matrice extracellulaire TGFBI induit la stabilisation des microtubules et sensibilise les cancers de l'ovaire au paclitaxel. Cellule cancéreuse. 2007;12:514–27.

Article CAS Google Scholar

Haudenschild DR, Hong E, Yik JH, Chromy B, Morgelin M, Snow KD, et al. Activité accrue du facteur de croissance transformant beta1 (TGF-beta1) lié à la protéine de matrice oligomère du cartilage. J Biol Chem. 2011;286:43250–8.

Article CAS Google Scholar

Petritsch C, Beug H, Balmain A, Oft M. TGF-bêta inhibe la p70 S6 kinase via la protéine phosphatase 2A pour induire l'arrêt de G(1). Gènes Dév. 2000;14:3093–101.

Article CAS Google Scholar

Wang X, Hu G, Betts C, Harmon EY, Keller RS, Van De Water L, et al. Transforming growth factor-beta1-induced transcript 1 protein, un nouveau marqueur du phénotype contractile du muscle lisse, est régulé par le facteur de réponse sérique/protéine myocardine. J Biol Chem. 2011;286:41589–99.

Article CAS Google Scholar

Liu Y, Liu H, Meyer C, Li J, Nadalin S, Konigsrainer A, et al. L'expression du facteur de croissance du tissu conjonctif (CTGF) médiée par le facteur de croissance transformant bêta (TGF-bêta) dans les cellules étoilées hépatiques nécessite l'activation de la signalisation Stat3. J Biol Chem. 2013;288:30708–19.

Article CAS Google Scholar

Cheng JC, Chang HM, Fang L, Sun YP, Leung PC. TGF-beta1 Régule à la hausse l'expression du facteur de croissance du tissu conjonctif dans les cellules de la granulosa humaine par les voies de signalisation Smad et ERK1/2. PLoS ONE. 2015;10:e0126532.

Article Google Scholar

Ji H, Tang H, Lin H, Mao J, Gao L, Liu J, et al. Les échanges croisés Rho/Rock avec la voie du facteur de croissance transformant-bêta/Smad participent à la différenciation fibroblaste-myofibroblaste pulmonaire. Biomed Rep. 2014;2:787–92.

Article CAS Google Scholar

Roy A, Cowan G, Mead AJ, Filippi S, Bohn G, Chaidos A, et al. Perturbation du développement des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques du foie fœtal par la trisomie 21. Proc Natl Acad Sci USA. 2012;109:17579–84.

Article CAS Google Scholar

Emmrich S, Rasche M, Schoning J, Reimer C, Keihani S, Maroz A, et al. Les tricistrons miR-99a / 100 ~ 125b régulent l'homéostasie des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques en modifiant l'équilibre entre la signalisation TGFbeta et Wnt. Gènes Dév. 2014;28:858–74.

Article CAS Google Scholar

Hwang JR, Chou CL, Medvar B, Knepper MA, Jung HJ. Identification de protéines interagissant avec la bêta-caténine dans des fractions nucléaires de cellules natives du canal collecteur de rat. Suis J Physiol Ren Physiol. 2017;313:F30–F46.

Article CAS Google Scholar

Ogiso H, Kagi N, Matsumoto E, Nishimoto M, Arai R, Shirouzu M, et al. Analyse de la phosphorylation de la protéine de choc thermique de 90 kDa dans le complexe récepteur arylhydrocarbure cytosolique. Biochimie. 2004;43:15510–9.

Article CAS Google Scholar

Kim SW, Hasanuzzaman M, Cho M, Heo YR, Ryu MJ, Ha NY, et al. Phosphorylation médiée par la caséine kinase 2 (CK2) de Hsp90beta en tant que nouveau mécanisme d'expression de MDR1 induite par la rifampicine. J Biol Chem. 2015;290:17029–40.

Article CAS Google Scholar

Martyn I, Kanno TY, Ruzo A, Siggia ED, Brivanlou AH. Auto-organisation d'un organisateur humain par signalisation combinée Wnt et Nodal. Nature. 2018 ;558 : 132–5.

Article CAS Google Scholar

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Les auteurs tiennent à remercier l'académicien Anming Meng (Université Tsinghua) et le professeur Jing Chen (Hôpital de Chine occidentale, Université du Sichuan) pour avoir aimablement fourni la lignée de poisson transgénique Tg(gsc:GFP). Cette recherche a été soutenue par des subventions de la National Natural Science Foundation of China (82271692 et 81974365), de la Natural Science Foundation of Sichuan Province (2022NSFSC0782), du Sichuan Science and Technology Program (2020ZYD007) et des Fundamental Research Funds for the Central Universities ( SCU2022F4080).

Centre de diagnostic prénatal, Département de génétique médicale, Département d'obstétrique et de gynécologie, Laboratoire clé des malformations congénitales et des maladies connexes des femmes et des enfants (Université du Sichuan), Ministère de l'éducation, Hôpital universitaire de Chine occidentale, Université du Sichuan, Chengdu, 610041, People's République de Chine

Yanyan Liu, Xuan Zhang, Hongmei Zhu, Lili Zhang, Jiurong Chen, Min Luo, Dan Xie, Shanling Liu et He Wang

SCU-CUHK Joint Laboratory for Reproductive Medicine, Key Laboratory of Birth Defects and Related Diseases of Women and Children (Université du Sichuan), Ministry of Education, Department of Pediatrics, West China Second University Hospital, Sichuan University, Chengdu, 610041, République populaire de Chine

Ziyuan Lin, Yan Chen, Huijuan Liao, Mingfeng Liu, Xiaohu Zhang et Huaqin Sun

Département de cardiologie, Hôpital de Chine occidentale, Université du Sichuan, Chengdu, Province du Sichuan, 610041, République populaire de Chine

Ying Peng

Département de diagnostic prénatal, Hôpital populaire de Mianyang, Mianyang, 621000, Province du Sichuan, République populaire de Chine

Yan Jiang

Département d'obstétrique, Hôpital populaire de Mianyang, Mianyang, 621000, Province du Sichuan, République populaire de Chine

Xianghua Shu

Laboratoire de médecine translationnelle moléculaire, Centre de médecine translationnelle, Département d'obstétrique et de gynécologie, Laboratoire clé des malformations congénitales et des maladies connexes de la femme et de l'enfant (Université du Sichuan), Ministère de l'éducation, Deuxième hôpital universitaire de Chine occidentale, Université du Sichuan, Chengdu, 610041 , Les gens de la République de Chine

Bin Zhou

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HS et YL ont conçu et conçu les expériences ; HS, YL, ZL, ML et DX ont réalisé les expériences, avec l'aide de YC, HL et ML ; YJ, XZ, HZ, LZ, JC et XS ont recueilli des échantillons cliniques ; HS, YL, HW et BZ ont analysé les données ; YP, XZ et SL ont coordonné le projet. HS et YL ont rédigé l'article.

Correspondance avec Huaqin Sun.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Note de l'éditeur Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Edité par Mauro Piacentini

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Réimpressions et autorisations

Liu, Y., Lin, Z., Peng, Y. et al. Le trouble de la formation des organisateurs embryonnaires conduit à une dysplasie multiorganique dans le syndrome de Down. Mort cellulaire Dis 13, 1054 (2022). https://doi.org/10.1038/s41419-022-05517-x

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Reçu : 17 août 2022

Révisé : 8 décembre 2022

Accepté : 12 décembre 2022

Publié: 19 décembre 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41419-022-05517-x

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