LncRNAs et hématopoïèse normale

L'hématopoïèse est le processus par lequel sont produits et renouvelés tous les éléments figurés du sang. Ce processus s'effectue au sein de la moelle osseuse par étapes successives à partir de la cellule souche hématopoïétique. En réponse à des signaux exogènes, ces cellules multi-potentes peuvent se différencier en érythrocytes (globules rouges), en cellules myéloïdes ou lymphoïdes (globules blancs) ou en thrombocytes (plaquettes). On distingue quatre compartiments le long de la différenciation hématopoïétique : les cellules souches hématopoïétiques, les progéniteurs s'engageant dans l'une ou l'autre lignée, les précurseurs qui se divisent et maturent, et les cellules matures différenciées et fonctionnelles. Ce processus nécessite un microenvironnement médullaire particulier avec l'intervention de facteurs de croissance pour s'engager dans les différents lignages comme l'IL-7 (Interleukine 7), l'EPO (Erythropoïétine), le TPO (ThromboPoïétine) et le GM-CSF. De plus, cette différenciation est sous la dépendance de facteurs de transcription spécifiques et nécessaire comme PAX5, PU-1 ou GATA-1.

102 A ce jour, il y a très peu d'exemples de lncRNAs intervenant dans l'hématopoïèse (Tableau). Je vais donc détailler les exemples les plus pertinents dans les différents lignages hématopoïétiques.

Lignages lncRNAs impliqués

Cellules souches hématopoïétiques H19 (Venkatraman et al., 2013) lncHSC-1 et 2 (Luo et al., 2015) Granulocytaire EGO (Wagner et al.,

2007)

HOXA-AS (Zhao et al.,

2013)

HOTAIRM1 (Zhang et

al., 2009) Dendritique lnc-DC (Wang et al.,

2014)

Erythrocyte EPS (Hu et al., 2011) EC7 (Alvarez-

Dominguez et al., 2014)

Lymphoïde linc-MAF-4 (Ranzani

et al., 2015)

GATA3-AS1 (TH2)

(Zhang et al., 2013)

NEST (TH1) (Collier et

al., 2014)

Tableau 5 : Liste des lncRNAs impliqués dans les différents lignages hématopoïétiques.

Dans les LT-HSCs (Long Term Hematopoietic Stem Cell), H19 est fortement exprimé puis son expression diminue dès le stade ST-HSCs (Short Term Hematopoietic Stem Cell). La perte de l'expression maternelle de H19 in vivo conduit à une diminution des LT-HSCs et une augmentation des ST-HSCs suggérant un impact de ce lncRNA dans le maintien de ces cellules hématopoïétiques. Les cellules souches hématopoïétiques déficientes en H19 entrent plus facilement en cycle, provoquant une augmentation de la prolifération et une perte de l'auto-renouvèlement (Venkatraman et al., 2013). Ainsi H19 semble nécessaire à la quiescence des cellules souches hématopoïétiques. Plus récemment, Luo et al. ont mis en évidence que les lncRNAs lncHSC-1 et 2 étaient impliqués dans l'auto- renouvèlement et l'engagement dans les différents lignages hématopoïétiques par des mécanismes de régulation épigénétique, impliquant des facteurs clés de l'hématopoïèse tel que E2A (Luo et al., 2015b).

Il existe plusieurs exemples de lncRNA impliqués dans la différenciation érythroïde. En 2011, Hu et al. ont identifié chez la souris le lncRNA EPS (Erythroid ProSurvival lncRNA) régulant positivement la différenciation terminale érythroïde. Ce lncRNA n'est pas exprimé dans les autres lignages hématopoïétiques et sa surexpression promeut la survie des érythrocytes en inhibant l'expression de gènes pro-apoptotiques Picard et Cideb chez la souris (Hu et al., 2011). D'autres études ont identifié des lncRNAs spécifiques et potentiellement régulateurs du lignage érythroïde chez la souris. Certains sont par ailleurs régulés par les facteurs de transcription érythroïdes comme GATA1,

103 TAL1 (T-cell acute lymphocytic leukemia 1) et KLF1 (Kruppel-like factor 1). On peut citer le lncRNA EC7 transcrit à partir de la région enhancer du gène SLC4A1, un transporteur membranaire des anions dans les globules rouges impliqués dans l'anémie hémolytique. La déplétion de EC7 inhibe l'expression de SLC4A1, la maturation des érythrocytes, la diminution de la taille cellulaire et l'énucléation ex vivo (Alvarez-Dominguez et al., 2014). Une deuxième étude similaire a identifié des lncRNAs spécifiques des érythroblastes humains (dont 4 en communs avec l'étude précédente), des mégacaryocytes, et des précurseurs mégacaryocyte/érythroïdes murins. Quelques-uns de ces lncRNAs sont également régulés par les facteurs de transcription, GATA1 et TAL1, et nécessaires à la différenciation terminale des érythrocytes. Cependant, seulement 15% des lncRNAs identifiés dans les érythrocytes murins sont conservés et exprimés chez l'homme (Paralkar et al., 2014).

Les seuls exemples de lncRNAs impliqués dans la différenciation myéloïde granulocytaire sont EGO, HOXA-AS2 et HOTAIRM1. EGO (Granule Ontogeny lncRNA) est un lncRNA anti-sens intronique du gène ITPR1 (Inositol 1,4,5-TrisPhosphate Receptor type 1), qui est exprimé à partir des progéniteurs hématopoïétiques CD34+ jusqu'aux cellules éosinophiles matures. Ce lncRNA permet l'expression de MBP (Major Basic Protein) et d'EDN (Eosinophil Derived Neurotoxin), des protéines nécessaires au bon fonctionnement des cellules éosinophiles (Wagner et al., 2007). HOXA-AS2 est un lncRNA surexprimé lors de la différenciation myéloïde de la lignée promyélocytaire NB4 induite par l'acide rétinoïque. Au cours de ce processus, il semble que ce lncRNA joue un rôle d'inhibiteur de l'apoptose (Zhao et al., 2013). HOTAIRM1 (HOXA transcript antisens RNA, Myeloid specific 1) est également un lncRNA anti-sens du cluster HOXA. Ce lncRNA a été identifié comme étant surexprimé lors de la différenciation granulocytaire induite par l'acide rétinoïque de lignées cellulaires LAP et de progéniteurs myéloïdes. La délétion de HOTAIRM1 dans la lignée LAP NB4 conduit à la sous expression de gènes HOX tels que HOXA1 et HOXA4 et de gènes intervenant dans la différenciation granulocytaire tels que CD11b et CD18 (Zhang et al., 2009). De plus, la sous expression de

HOTAIRM1 provoque un retard de la différenciation induite par l'acide rétinoïque in vitro, et une

diminution des gènes associés à l'activation granulocytaire, la défense immunitaire et la maturation (Zhang et al., 2014).

Des lncRNAs ont également été identifiés dans la différenciation des monocytes en cellules dendritiques (DC). Le lnc-DC est un lncRNA cytoplasmique régulé par PU.1, qui active le facteur de transcription nécessaire à la différenciation dendritique STAT3 (Signal transducer and activator of transcription 3). Dans ce processus, lnc-DC interagit directement avec STAT3 et empêche son inactivation par déphosphorylation médiée par SHP-1 (Src Homology region 2 domain-containing phosphatase-1). De plus, son inactivation conduit à un défaut de différenciation des cellules dendritiques in vitro, associé à la perte d'expression de facteurs nécessaires à leur fonction d'activateur des lymphocytes T comme les facteurs CD40, CD80, CD86, et HLA-DR pour la présentation de l'antigène (Wang et al., 2014b).

104 L'exemple le plus pertinent de lncRNA intervenant dans la lignée lymphocytaire est le lncRNA linc-MAF-4 impliqué dans la balance entre différenciation lymphocytaire TH1/TH2 (T Helper). Ce lncRNA est spécifiquement exprimé dans les lymphocytes TH1 dans lesquelles il semble réguler négativement les facteurs de transcription lymphocyte TH1-spéciques MAF par le biais du recrutement de LSD1 et PRC2. En effet, l'inhibition de linc-MAF-4 au cours de la différenciation lymphocytaire conduit à une différenciation biaisée vers un phénotype TH2 (Ranzani et al., 2015).

De manière intéressante, très peu de ces lncRNAs décrits comme intervenant dans le processus normal d'hématopoïèse ont été associés aux hémopathies.