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Expression des gènes de la globine humaine
L’expression séquentielle de différents gènes formant les loci de l’alpha- et de la beta-globine à différents stades du développement des mammifères s’appelle la commutation de l’hémoglobine. A l’heure actuelle, les mécanismes moléculaires régissant ce processus demeurent inconnus. Chez la souris transgénique, les gènes de la gamma-globine humaine s’expriment avec une spécificité tissulaire et temporelle. Nous avons démontré que les séquences responsables de la spécificité temporelle sont localisées dans les régions flanquantes (5') des gènes de la gamma-globine humaine. Ainsi, nous analysons les interactions moléculaires qui contrôlent la commutation de l’hémoglobine du stade foetal au stade adulte en employant des chromosomes artificiels de levure portant les loci de l’alpha et de la beta-globine en souris transgéniques.

Modèle transgénique de la drépanocytose
La drépanocytose est une maladie récessive qui affecte le globule rouge. Les patients drépanocytaires présentent une anémie chronique accompagnée d’épisodes douloureux de crises vaso-occlusives dues à l’obstruction de la microcirculation. L’absence d’un modèle animal nous empêchait d’étudier la physiopathologie de cette maladie et d’en rechercher un traitement spécifique. Nous avons produit un modèle murin de la drépanocytose en créant une hémoglobine modifiée capable de polymériser à faible concentration in vivo et in vitro. Nos résultats montrent que l’expression de cette hémoglobine chez les souris transgéniques provoque la formation de globules rouges falciformés irréversiblement in vivo, et in vitro, une falciformation de la majorité des globules rouges. De plus, la survie de ces souris est fortement diminuée. La présence in vivo de globules rouges falciformés, de polymères d’hémoglobine, d’hyperplasie érythrocytaire de la moelle osseuse et de la rate, d’hémosidérose, de glomérulopathie, de vaso-occlusions et thrombi vasculaires chez ces souris transgéniques reproduit un phénotype drépanocytaire. De plus, ces souris sur différents fonds génétiques de souris thalassémique ou de souris "nulles" pour le gène de l’alpha-globine et/ou de la beta-globine murine montrent un phénotype drépanocytaire plus sévère.

Nous avons développé des approches innovatrices pour évaluer le potentiel thérapeutique d’agents pharmaceutiques. Nous avons déjà démontré le potentiel de cette souris à répondre à des drogues spécifiques. Nous avons entrepris différentes approches de thérapies géniques qui pourraient se révéler utiles dans le traitement de la drépanocytose. De plus, nous étudions les mécanismes moléculaires qui régissent les vaso-occlusions survenant à la suite d'une adhésion anormale entre les cellules endothéliales vasculaires et le globule rouge.

Polykystose rénale
La polykystose rénale est la maladie héréditaire autosomale dominante la plus répandue chez l’humain (1/500). Nous en avons établi un modèle unique en ciblant spécifiquement l’expression du proto-oncogène c-myc dans le rein de souris transgéniques. Toutes les lignées de souris transgéniques générées reproduisent systématiquement la polykystose rénale. Le phénotype kystique est observé au stade foetal et mène à l’insuffisance rénale à l’âge adulte. Ce modèle murin constitue un outil essentiel pour analyser la pathogenèse de la maladie et éventuellement en rechercher un traitement. Par nos travaux, nous espérons déterminer la spécificité de c-myc et l’organospécificité des séquences régulatrices du transgène. De plus, nous avons déterminé que la prolifération anormale et une mort cellulaire programmée dérégulée sont responsables de la kystogenèse. Ce phénomène est régi par un mécanisme spécifique à c-myc et indépendant de p53. Nous avons montré qu’un mécanisme similaire prévalait dans la maladie humaine de la polykystose rénale. D’autre part, nous avons cloné le gène PKD1 murin et étudions son rôle in vivo ainsi que la voie de transduction du signal dans laquelle il est impliqué.

Fetal globin gene and hereditary persistence of fetal haemoglobin
Hemoglobin switching refers to the sequential expression of different genes within the alpha- and beta-globin gene clusters at different stages of mammalian development. Presently, the molecular mechanism underlying this switch still remains unknown. In transgenic mice, the human fetal gamma-globin genes are expressed in a tissue- and developmental-specific manner. We have demonstrated that the sequences responsible for the developmental specificity are localized in the 5'-flanking region of the human fetal gamma-globin genes. We are investigating the molecular interactions regulating the fetal to adult hemoglobin switch by using yeast artificial chromosome (YAC) carrying the entire alpha- and beta-globin loci in transgenic mice.

Transgenic model of sickle cell disease
Human sickle cell disease is an autosomal recessive disorder which affects the red blood cell. Sickle cell patients have chronic anemia associated with clogging of blood vessels which induces painful crises. One impediment to the understanding of the disease and the development of effective treatments has been the lack of an animal model for pathophysiological studies or drug testing in vivo. We have generated a murine sickle cell model with the expression of a modified hemoglobin which is able to polymerize in vivo and in vitro at low concentration. Our results show that, this transgenic mice display alterations characteristic of human sickle cell anemia, including in vivo irreversible sickle cells, sickling of most cells upon in vitro deoxygenation and a reduced survival rate. Furthermore, these transgenic mice show in vivo features typical of a sickle cell syndrome: sickling of red blood cells, formation of hemoglobin polymers, increased erythropoiesis of spleen and bone marrow, congestive splenomegaly, hemosiderosis, glomerulosclerosis, vascular occlusion and thrombosis. Additional matings with either a beta-thalassemic mouse mutant or alpha-globin and/or beta-globin null mice lead to a more severe sickle cell phenotype.

We have developed novel approaches to evaluate the potential therapeutic effects of pharmaceutical agents. Further we have demonstrated the potential of this mouse to respond to specific drugs. A study of different gene therapy approaches is being undertaken for the correction of this disease. Moreover, we are investigating the molecular mechanisms that control vaso-occlusions which occur upon abnormal adhesion between vascular endothelial cells and red blood cells.

Polycystic kidney disease
Adult polycystic kidney disease is believed to be the most frequent (1/500) inherited genetic disorder in humans. We have generated a genetic model of the disease in transgenic mice by introducing a deregulated proto-oncogene c-myc specifically expressed in the kidney. All transgenic lines produced develop reproducibly the adult polycystic kidney disease. The clinical phenotype observed in mice is present at birth and leads to renal insufficiency in adulthood. This murine model is an essential tool to understand the polycystic kidney disease pathogenesis and may allow to evaluate potential therapeutic agents. Our major aim is the analysis of the specificity of c-myc and of the regulatory sequences of the transgene conferring organospecificity in this murine model. We have also determined that abnormal proliferation and programmed cell death are responsible for cystogenesis. Furthermore, this phenomena is controled by a specific c-myc mechanism independent of the p53 pathway. We have shown that a similar mechanism also prevails in human autosomal dominant polycystic kidney disease. Additionnally, we have cloned the PKD1 gene and are determining its role in vivo as well as its signal transduction pathway.

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