Exploring the role of fibronectin in spondylometaphyseal dysplasia

Abstract

La fibronectine (FN), une glycoprotéine largement exprimée, a été associée à de nombreux processus biologiques fondamentaux, mais n’a jamais été impliquée dans des maladies osseuses. L’identification de mutations dans le gène qui code pour cette protéine chez des patients présentant un sous-type rare de dysplasie spondylométaphysaire (SMD) a révèlé un aspect inexploré de cette protéine. Des études récentes ont montré que ces mutations empêchent la sécrétion de la FN dans les cellules HEK293, mais comment ce défaut contribue mécanistiquement à la pathogenèse de la SMD est encore inconnu. Pour étudier les effets des mutations in vitro, un protocole de différenciation des chondrocytes a été optimisé et testé sur des cellules ATDC5. En outre, pour déterminer si les phénotypes des patients étaient dus à une réduction globale de la FN, des souris simples knock-out (KO) et double KO dépourvues de FN dans le foie et/ou le cartilage ont été générées. Les résultats révèlent que la suppression de la FN dans ces tissus ne nuit ni à la croissance ni à la viabilité. Aucune modification n'a été détectée dans le poids ni dans la longueur du corps des KO par rapport aux souris témoins, et aucune anomalie du squelette n'a été observée sur les radiographies. Ces résultats montrent que la suppression de FN dans ces deux tissus ne conduit pas aux phénotypes observés dans les SMD. De plus, le séquençage du gène FN1 chez des individus soupçonnés d’être atteints de SMD a permis l’identification d’une mutation de novo chez un patient. Cette découverte élargit les caractéristiques cliniques de cette maladie induit par FN1.

A widely expressed glycoprotein, fibronectin (FN), has been associated with many basic biological processes, but has never been implicated with skeletal disorders. Identification of mutations in the gene that encodes this protein in patients with a rare subtype of spondylometaphyseal dysplasia (SMD) reveals an unexplored aspect in the field. Recent studies have shown that these mutations impair FN secretion in HEK293 cells, but it is still not known how this defect mechanistically contributes to SMD pathogenesis. To investigate the effects of the mutations in vitro, a chondrocyte differentiation protocol was optimized and tested on ATDC5 cells. Furthermore, to determine if the patients’ phenotypes were caused by a global reduction of FN, single and double knockout (KO) mice that lack FN in the liver and/or the cartilage were generated. Results reveal that deletion of FN in these tissues does not impair growth or viability. No changes were detected in the body weight nor length in the KO compared to control mice, and no skeletal abnormalities were observed in radiographs. These results show that the deletion of FN in these two tissues does not lead to the phenotypes observed in SMD. Additionally, sequencing of the FN1 gene in individuals with suspected SMD identified a de novo mutation in one patient. This finding expands the clinical features of FN1-induced SMD.