Modularisation épistatique des loci à trait quantitatif associés à la pression artérielle et identification de gènes candidats pour l’hypertension

Problématique: L’hypertension artérielle essentielle, facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires, est un trait multigénique complexe dont les connaissances sur le déterminisme génétique nécessitent d’être approfondies. De nombreux loci à trait quantitatif (QTLs); soit des gènes responsables de faire varier la pression artérielle (PA), ont été identifiés chez l’humain et le modèle animal. Cependant, le mystère plane encore sur la façon dont ces gènes fonctionnent ensemble pour réguler la PA. Hypothèse et objectif: Plutôt qu’une addition de QTLs ayant chacun une action infinitésimale sur la PA, une interaction épistatique entre les gènes serait responsable du phénotype hypertendu. Ainsi, l’étude de cette épistasie entre les gènes impliqués, directement ou indirectement, dans l’homéostasie de la PA nous permettrait d’explorer de nouvelles voies de régulation moléculaire en cause dans cette maladie. Méthodes: Via la réalisation de souches congéniques de rats, où un segment chromosomique provenant d’une souche receveuse hypertendue (Dahl Salt Sensitive, SS/Jr) est remplacé par son homologue provenant d’une souche donneuse normotendue (Lewis, LEW), des QTLs peuvent être mis en évidence. Dans ce contexte, la combinaison de QTLs via la création de doubles ou multiples congéniques constitue la première démonstration fonctionnelle des interactions intergéniques. Résultats: Vingt-sept combinaisons au total nous ont menés à l’appréciation d’une modularisation des QTLs. Ces derniers ont été catégorisés selon deux principaux modules épistatiques (EMs) où les QTLs appartenant à un même EM sont épistatiques entre eux et participent à une même voie régulatrice. Les EMs/cascades agissent alors en parallèle pour réguler la PA. Grâce à l’existence de QTLs ayant des effets opposés sur la PA, nous avons pu établir l’ordre hiérarchique entre trois paires de QTLs. Cependant, lorsque cette suite régulatrice ne peut être déterminée, d’autres approches sont nécessaires. Nos travaux nous ont mené à l’identification d’un QTL situé sur le chromosome 16 du rat (C16QTL), appartenant au EM1 et qui révélerait une nouvelle voie de l’homéostasie de la PA. Le gène retinoblastoma-associated protein 140 (Rap140)/family with sequence similarity 208 member A (Fam208a), présentant une mutation non synonyme entre SS/Jr et LEW est le gène candidat le plus plausible pour représenter C16QTL. Celui-ci code pour un facteur de transcription et semblerait influencer l’expression de Solute carrier family 7 (cationic amino acid transporter, y+ system) member 12 (Slc7a12), spécifiquement et significativement sous exprimé dans les reins de la souche congénique portant C16QTL par rapport à la souche SS/Jr. Rap140/Fam208a agirait comme un inhibiteur de la transcription de Slc7a12 menant à une diminution de la pression chez Lewis. Conclusions: L’architecture complexe de la régulation de la PA se dévoile mettant en scène de nouveaux acteurs, pour la plupart inconnus pour leur implication dans la PA. L’étude de la nouvelle voie de signalisation Rap140/Fam208a - Slc7a12 nous permettra d’approfondir nos connaissances quant à l’homéostasie de la pression artérielle et de l’hypertension chez SS/Jr. À long terme, de nouveaux traitements anti-hypertenseurs, ciblant plus d’une voie de régulation à la fois, pourraient voir le jour.

Introduction: Essential hypertension, a major risk factor in the development of cardiovascular diseases, is a complex multigenic trait whose knowledge about genetic determinism require further study. Many quantitative trait loci (QTLs); genes responsible for varying blood pressure (BP), have been identified in humans and animal models. However, the mystery still lingers on how these genes work together to regulate the BP. Hypothesis and aim: Rather than an addition of QTLs, each with an infinitesimal effect on the BP, an epistatic interaction between genes would be responsible for the hypertensive phenotype. Thus, the study of this epistasis among genes involved directly or indirectly in the homeostasis of the BP allow us to explore new molecular regulatory pathways involved in this disease. Methods: Via the embodiment of rats congenic strains, where a chromosomal segment from a recipient hypertensive strain (Dahl Salt Sensitive, SS/Jr) is replaced by its homologue from a donor normotensive strain (Lewis, LEW); QTLs may be identified. In this context, the combination of QTLs by creating double or multiple congenics constitutes the first functional demonstration of intergenic interactions. Results: Twenty-seven combinations in total have led us to the assessment of a modularization of QTLs. These have been categorized according to two main epistatic modules (EMs) where QTLs belonging to the same EM are epistatic with each other and participate in the same regulatory pathway. The EMs / pathway then act in parallel to control the BP. Thanks to the existence of QTLs with opposite effects on BP, we were able to establish hierarchical order between three pairs of QTLs. However, when this regulatory sequence cannot be determined, other approaches are needed. Our work led us to the identification of a QTL on rat chromosome 16 (C16QTL) belonging to the EM1 revealing a new way of BP homeostasis. The retinoblastoma-associated protein gene 140 (Rap140) / family with sequence similarity 208 member A (Fam208a) having a nonsynonymous mutation between SS/Jr and LEW is the most plausible candidate gene to represent C16QTL. It encodes a transcription factor and appear to influence the expression of Solute carrier family 7 (cationic amino acid transport, y + system) member 12 (Slc7a12) specifically and significantly under expressed in the kidneys of the congenic strain carrying C16QTL compared to the strain SS/Jr. Rap140 / Fam208a acts as an inhibitor of Slc7a12 transcription leading to a BP decrease in the congenic strain. Conclusions: The complex architecture of the regulation of BP unveils featuring new players, mostly unknown to their involvement in the BP. The study of the new signaling pathway Rap140 / Fam208a - Slc7a12 will deepen our knowledge about the homeostasis of blood pressure and hypertension in SS/Jr. In the long term, new antihypertensive treatments, targeting more than one regulatory cascade at a time may emerge.