Role of the genomic and epigenomic alterations in the molecular mechanisms at the origin of the pathologies associated with rare inborn errors of vitamin B12 metabolism

Les défauts génétiques du métabolisme de la vitamine B12 ou cobalamine (cbl) conduisent à une diminution de l’activité de la méthionine synthase, de la synthèse de la SAM et de l’index de méthylation SAM/SAH, qui pourraient être responsables d’altérations de la méthylation de nombreux substrats. Les patients présentent généralement un large spectre de pathologies suggérant que divers processus cellulaires pourraient être affectés. Cependant les mécanismes moléculaires à l’origine de leur développement ne sont pas connus. Afin de mieux comprendre ces mécanismes, nous avons utilisé des fibroblastes de patients atteints des troubles héréditaires cblC et cblG pour caractériser les modifications du transcriptome, l’épigénome et le protéome. Nos données montrent une modification de l’expression de nombreux gènes impliqués dans des processus développementaux, neurologiques, ophtalmologiques et cardiovasculaires. Ces associations sont cohérentes avec la présentation clinique des patients. Nous avons également mis en évidence des modifications de l’épissage alternatif de gènes ayant un rôle dans l'organisation du cytosquelette, de la réponse au stress, la méthylation et la liaison à l'ARN. L’étude des gènes différentiellement exprimés ou épissés a permis d’identifier un certain nombre de protéines de liaison aux ARN (RBP) notamment HuR et HNRNPL qui sont impliquées dans ces modifications. L’analyse de la méthylation de l’ADN a également révélé des modifications concernant des gènes impliqués dans des processus développementaux et neurologiques mais aucune variation de la méthylation des histones et de l’ARNm n’a été détectée. L’étude du protéome a confirmé que l’épissage alternatif était particulièrement affecté et a suggéré un dysfonctionnement du métabolisme mitochondrial. Nos résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine des pathologies associées aux défauts génétiques cblC et cblG et soulignent l’importance des RBP dans ces processus.Genetic defects of vitamin B12 or cobalamin (cbl) metabolism lead to a decrease of methionine synthase activity that could result in a decrease of S-adenosyl methionine (SAM) synthesis and in the methylation index SAM / SAH that could be responsible for methylation alterations of various substrates. Patients with inherited disorders of cbl metabolism generally have a wide spectrum of pathologies suggesting that various cellular processes may be affected. However, the molecular mechanisms responsible for the development of these disorders are not well known. In order to better understand these mechanisms, we have used fibroblasts of patients with cblC and cblG genetic defects to characterize the modifications of their transcriptome, methylome and proteome. Our data show a modification in the expression of many genes involved in developmental, neurological, ophthalmologic and cardiovascular processes. These associations are consistent with the clinical presentation of the patients. We have also provided evidence of abnormal splicing of genes important for cytoskeleton organization, stress response, methylation and RNA binding. The study of differentially expressed or spliced genes has allowed us to identify various RNA binding proteins (RBP) such as HuR and HNRNPL that are involved in these modifications. The study of DNA methylation also revealed modifications in genes playing a role in developmental and neurological pathologies. No variation in methylation of histones or mRNA has been detected. The proteome study has confirmed that alternative splicing was affected and has suggested that mitochondrial metabolism was also altered. Our results contribute to a better understanding of the molecular mechanisms at the origin of the pathologies associated with the cblC and cblG defects and highlight the crucial role of RBP in these processes