Recherche de la mutation ABCB1-1 chez des chiens exprimant des signes de toxicité subchronique suite à l'administration quotidienne de lactones macrocycliques

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Investigating the role of potential genetic markers that can predict risk for steroid refractory inflammatory bowel disease

Contexte - La variation interindividuelle de la réponse aux corticostéroïdes (CS) est un problème important chez les patients atteints de maladies inflammatoires d’intestin. Ce problème est bien plus accentué chez les enfants avec la prévalence de la corticodépendance extrêmement (~40 %) élevée. La maladie réfractaire au CS a des répercussions sur le développement et le bien-être physique et psychologique des patients et impose des coûts médicaux élevés, particulièrement avec la maladie active comparativement à la maladie en rémission, le coût étant 2-3 fois plus élevé en ambulatoire et 20 fois plus élevé en hôpital. Il est ainsi primordial de déterminer les marqueurs prédictifs de la réponse aux CS. Les efforts précédents de découvrir les marqueurs cliniques et démographiques ont été équivoques, ce qui souligne davantage le besoin de marqueurs moléculaires. L'action des CS se base sur des processus complexes déterminés génétiquement. Deux gènes, le ABCB1, appartenant à la famille des transporteurs transmembraneaux, et le NR3C1, encodant le récepteur glucocorticoïde, sont des éléments importants des voies métaboliques. Nous avons postulé que les variations dans ces gènes ont un rôle dans la variabilité observée de la réponse aux CS et pourraient servir en tant que les marqueurs prédictifs. Objectifs - Nous avons visé à: (1) examiner le fardeau de la maladie réfractaire aux CS chez les enfants avec la maladie de Crohn (MC) et le rôle des caractéristiques cliniques et démographiques potentiellement liés à la réponse; (2) étudier l'association entre les variantes d'ADN de gène ABCB1 et la réponse aux CS; (3) étudier les associations entre les variantes d'ADN de gène NR3C1 et la réponse aux CS. Méthodes - Afin d’atteindre ces objectifs, nous avons mené une étude de cohorte des patients recrutés dans deux cliniques pédiatriques tertiaires de gastroentérologie à l’Ottawa (CHEO) et à Montréal (HSJ). Les patients avec la MC ont été diagnostiqués avant l'âge de 18 ans selon les critères standard radiologiques, endoscopiques et histopathologiques. La corticorésistance et la corticodépendance ont été définies en adaptant les critères reconnus. L’ADN, acquise soit du sang ou de la salive, était génotypée pour des variations à travers de gènes ABCB1 et NR3C1 sélectionnées à l’aide de la méthodologie de tag-SNP. La fréquence de la corticorésistance et la corticodépendance a été estimée assumant une distribution binomiale. Les associations entre les variables cliniques/démographiques et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique en ajustant pour des variables potentielles de confusion. Les associations entre variantes génétiques de ABCB1 et NR3C1 et la réponse aux CS ont été examinées en utilisant la régression logistique assumant différents modèles de la transmission. Les associations multimarqueurs ont été examinées en utilisant l'analyse de haplotypes. Les variantes nongénotypées ont été imputées en utilisant les données de HAPMAP et les associations avec SNPs imputés ont été examinées en utilisant des méthodes standard. Résultats - Parmi 645 patients avec la MC, 364 (56.2%) ont reçu CS. La majorité de patients étaient des hommes (54.9 %); présentaient la maladie de l’iléocôlon (51.7%) ou la maladie inflammatoire (84.6%) au diagnostic et étaient les Caucasiens (95.6 %). Huit pourcents de patients étaient corticorésistants et 40.9% - corticodépendants. Le plus bas âge au diagnostic (OR=1.34, 95% CI: 1.03-3.01, p=0.040), la maladie cœxistante de la région digestive supérieure (OR=1.35, 95% CI: 95% CI: 1.06-3.07, p=0.031) et l’usage simultané des immunomodulateurs (OR=0.35, 95% CI: 0.16-0.75, p=0.007) ont été associés avec la corticodépendance. Un total de 27 marqueurs génotypés à travers de ABCB1 (n=14) et NR3C1 (n=13) ont été en l'Équilibre de Hardy-Weinberg, à l’exception d’un dans le gène NR3C1 (rs258751, exclu). Dans ABCB1, l'allèle rare de rs2032583 (OR=0.56, 95% CI: 0.34-0.95, p=0.029) et génotype hétérozygote (OR=0.52, 95% CI: 0.28-0.95 p=0.035) ont été négativement associes avec la dépendance de CS. Un haplotype à 3 marqueurs, comprenant le SNP fonctionnel rs1045642 a été associé avec la dépendance de CS (p empirique=0.004). 24 SNPs imputés introniques et six haplotypes ont été significativement associés avec la dépendance de CS. Aucune de ces associations n'a cependant maintenu la signification après des corrections pour des comparaisons multiples. Dans NR3C1, trois SNPs: rs10482682 (OR=1.43, 95% CI: 0.99-2.08, p=0.047), rs6196 (OR=0.55, 95% CI: 0.31-0.95, p=0.024), et rs2963155 (OR=0.64, 95% CI: 0.42-0.98, p=0.039), ont été associés sous un modèle additif, tandis que rs4912911 (OR=0.37, 95% CI: 0.13-1.00, p=0.03) et rs2963156 (OR=0.32, 95% CI: 0.07-1.12, p=0.047) - sous un modèle récessif. Deux haplotypes incluant ces 5 SNPs (AAACA et GGGCG) ont été significativement (p=0.006 et 0.01 empiriques) associés avec la corticodépendance. 19 SNPs imputés ont été associés avec la dépendance de CS. Deux haplotypes multimarqueurs (p=0.001), incluant les SNPs génotypés et imputés, ont été associés avec la dépendance de CS. Conclusion - Nos études suggèrent que le fardeau de la corticodépendance est élevé parmi les enfants avec le CD. Les enfants plus jeunes au diagnostic et ceux avec la maladie coexistante de la région supérieure ainsi que ceux avec des variations dans les gènes ABCB1 et NR3C1 étaient plus susceptibles de devenir corticodépendants.

ABCB1 (MDR1) rs1045642 is associated with increased overall survival in plasma cell myeloma

Multi-drug resistance (MDR) may compromise the successful management of haematological malignancies, impairing the effectiveness of chemotherapy. The P-glycoprotein (P-gp) drug efflux pump, encoded by the gene ABCB1 (MDR1), is the most widely studied component in MDR. A single nucleotide polymorphism (SNP) has been identified within ABCB1, rs1045642 (C3435T), which may alter P-gp substrate specificity and have an impact on the effectiveness of treatment, and hence overall survival (OS). We estimated the frequency of this SNP in the Northern Irish population and investigated its impact on the OS of patients with plasma cell myeloma (PCM). There was no significant difference in the frequency of rs1045642 between the PCM cohort and an age- and gender-matched control population. Findings within the PCM cohort suggest that rs1045642 genotype influences OS (p = 2 x 10(-2)). If confirmed in larger studies, these results suggest that genotyping rs1045642 may be a useful predictor of outcome in PCM and could indicate modified treatment modalities in certain individuals.

Influence of ABCB1 polymorphisms and haplotypes on tacrolimus nephrotoxicity and dosage requirements in children with liver transplant

AIMS
The aim of this study was to investigate the in?uence of genetic polymorphisms in ABCB1 on the incidence of nephrotoxicity and tacrolimus dosage-requirements in paediatric patients following liver transplantation.
METHODS
Fifty-one paediatric liver transplant recipients receiving tacrolimus were genotyped for ABCB1 C1236>T, G2677>T and C3435>T polymorphisms. Dose-adjusted tacrolimus trough concentrations and estimated glomerular ?ltration rates (EGFR) indicative of renal toxicity were determined and correlated with the corresponding genotypes.
RESULTS
The present study revealed a higher incidence of the ABCB1 variant-alleles examined among patients with renal dysfunction (30% reduction in EGFR) at 6 months post-transplantation (1236T allele: 63.3% vs 37.5% in controls,P = 0.019; 2677T allele: 63.3% vs. 35.9%, p = 0.012; 3435T allele: 60% vs. 39.1%,P = 0.057). Carriers of the G2677->T variant allele also had a signi?cant reduction (%) in EGFR at 12 months post-transplant (mean difference = 22.6%; P = 0.031). Haplotype analysis showed a signi?cant association between T-T-T haplotypes and an increased incidence of nephrotoxicity at 6 months post-transplantation (haplotype-frequency = 52.9% in nephrotoxic patients vs 29.4% in controls; P = 0.029). Furthermore, G2677->T and C3435->T polymorphisms and T-T-T haplotypes were signi?cantly correlated with higher tacrolimus dose-adjusted pre-dose concentrations at various time points examined long after drug initiation.
CONCLUSIONS
These ?ndings suggest that ABCB1 polymorphisms in the native intestine signi?cantly in?uence tacrolimus dosage-requirement in the stable phase after transplantation. In addition, ABCB1 polymorphisms in paediatric liver transplant recipients may predispose them to nephrotoxicity over the ?rst year posttransplantation. Genotyping future transplant recipients for ABCB1 polymorphisms, therefore, could have the potential to individualize better tacrolimus immunosuppressive therapy and enhance drug safety

Expression of multidrug resistance markers ABCB1 (MDR-1/P-gp) and ABCC1 (MRP-1) in renal cell carcinoma.

Background Renal cell carcinoma patients respond poorly to conventional chemotherapy, this unresponsiveness may be attributable to multidrug resistance (MDR). The mechanisms of MDR in renal cancer are not fully understood and the specific contribution of ABC transporter proteins which have been implicated in the chemoresistance of various cancers has not been fully defined in this disease. Methods In this retrospective study the expression of two of these transporter efflux pumps, namely MDR-1 P-gp (ABCB1) and MRP-1 (ABCC1) were studied by immunohistochemistry in archival material from 95 renal cell carcinoma patients. Results In the first study investigating MDR-1 P-gp and MRP-1 protein expression patterns in renal cell carcinoma patients, high levels of expression of both efflux pumps are observed with 100% of tumours studied showing MDR-1 P-gp and MRP-1 positivity. Conclusion Although these findings do not prove a causal role, the high frequency of tumours expressing these efflux pumps suggests that they may be important contributors to the chemoresistance of this tumour type.

Donor ABCB1 Variant Associates with Increased Risk for Kidney Allograft Failure

The impact of variation within genes responsible for the disposition and metabolism of calcineurin inhibitors (CNIs) on clinical outcomes in kidney transplantation is not well understood. Furthermore, the potential influence of donor, rather than recipient, genotypes on clinical endpoints is unknown. Here, we investigated the associations between donor and recipient gene variants with outcome among 4471 white, CNI-treated kidney transplant recipients. We tested for 52 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) across five genes: CYP3A4, CYP3A5, ABCB1 (MDR1; encoding P-glycoprotein), NR1I2 (encoding the pregnane X receptor), and PPIA (encoding cyclophilin). In a discovery cohort of 811 patients from Birmingham, United Kingdom, kidney donor CC genotype at C3435T (rs1045642) within ABCB1, a variant known to alter protein expression, was associated with an increased risk for long-term graft failure compared with non-CC genotype (hazard ratio [HR], 1.69; 95% confidence interval [CI], 1.20-2.40; P=0.003). No other donor or recipient SNPs were associated with graft survival or mortality. We validated this association in 675 donors from Belfast, United Kingdom (HR, 1.68; 95% CI, 1.21-2.32; P=0.002), and in 2985 donors from the Collaborative Transplant Study (HR, 1.84; 95% CI, 1.08-3.13; P=0.006). In conclusion, these data suggest that an ABCB1 variant known to alter protein expression represents an attractive candidate for future study and risk stratification in kidney transplantation.

Functional characterization of Gne (UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase), Wzz (chain length determinant), and Wzy (O-antigen polymerase) of Yersinia enterocolitica serotype O:8

The lipopolysaccharide (LPS) O-antigen of Yersinia enterocolitica serotype O:8 is formed by branched pentasaccharide repeat units that contain N-acetylgalactosamine (GalNAc), L-fucose (Fuc), D-galactose (Gal), D-mannose (Man), and 6-deoxy-D-gulose (6d-Gul). Its biosynthesis requires at least enzymes for the synthesis of each nucleoside diphosphate-activated sugar precursor; five glycosyltransferases, one for each sugar residue; a flippase (Wzx); and an O-antigen polymerase (Wzy). As this LPS shows a characteristic preferred O-antigen chain length, the presence of a chain length determinant protein (Wzz) is also expected. By targeted mutagenesis, we identify within the O-antigen gene cluster the genes encoding Wzy and Wzz. We also present genetic and biochemical evidence showing that the gene previously called galE encodes a UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase (EC 5.1.3.7) required for the biosynthesis of the first sugar of the O-unit. Accordingly, the gene was renamed gne. Gne also has some UDP-glucose-4-epimerase (EC 5.1.3.2) activity, as it restores the core production of an Escherichia coli K-12 galE mutant. The three-dimensional structure of Gne was modeled based on the crystal structure of E. coli GalE. Detailed structural comparison of the active sites of Gne and GalE revealed that additional space is required to accommodate the N-acetyl group in Gne and that this space is occupied by two Tyr residues in GalE whereas the corresponding residues present in Gne are Leu136 and Cys297. The Gne Leu136Tyr and Cys297Tyr variants completely lost the UDP-N-acetylglucosamine-4-epimerase activity while retaining the ability to complement the LPS phenotype of the E. coli galE mutant. Finally, we report that Yersinia Wzx has relaxed specificity for the translocated oligosaccharide, contrary to Wzy, which is strictly specific for the O-unit to be polymerized.

Caractérisation du produit du gène sty4221, unique à Salmonella enterica sérovar Typhi

Salmonella enterica sérovar Typhi (Typhi) est une bactérie pathogène spécifique à l’homme. Typhi est l’agent étiologique de la fièvre typhoïde chez l’humain, causant plus de 16 millions de nouveaux cas par année et plus de 600 000 morts. Il a été démontré que pour causer une infection systémique, Salmonella doit nécessairement survivre dans les macrophages de l'hôte. Paradoxalement, S. enterica sérovar Typhimurium, très apparenté à Typhi (près de 90 % d’homologie), n’a pas la capacité de se disséminer dans l’organisme humain et peut infecter plusieurs espèces animales. Nous avons antérieurement identifié 36 gènes uniques à Typhi (absents chez Typhimurium) situés sur 15 régions différentes et exprimés sélectivement lors de l’infection de macrophages humains. Ainsi, l’une de ces régions a suscité notre attention, soit la région sty4217-4222 et plus particulièrement le produit du gène sty4221, une aminotransférase hypothétique. Ce dernier gène est d’intérêt dû à l’homologie qu’il détient avec une hémolysine connue (Hly) produite par Treponema denticola, possédant elle-même une activité d’aminotransférase. Chez T. denticola, Hly dégrade la cystéine et produit du H2S qui est toxique pour l’hôte. Notre hypothèse est que la spécificité d’hôte et la capacité de produire une infection systémique de Typhi sont dues à l’expression de gènes qui ne se retrouvent pas chez d’autres salmonelles. Le but de cette étude était donc de caractériser le gène sty4221 quant à son activité hémolytique, cytotoxique et tenter de déterminer son rôle dans la virulence de cette bactérie. Le gène sty4221 a été cloné sous le contrôle d’un promoteur inductible à l’arabinose et exprimé par E. coli. L’activité hémolytique du clone a été déterminée par simple observation sur gélose sang. Ce clone a également permis d’observer l’effet cytotoxique du surnageant de culture sur différentes lignées cellulaires, par quantification de la relâche de LDH. Le gène sty4221 a été muté chez la souche sauvage de Typhi, ISP1820, l’implication pathogénique du gène a ainsi pu être étudiée. Des tests de phagocytose, d’invasion et de survie dans des macrophages humains ont été effectués, ainsi que des tests d’adhésion et d’invasion sur des cellules HeLa. Par ailleurs, une première tentative de purification de la protéine a été entreprise. En somme, nous savons maintenant que STY4221 a des propriétés hémolytiques, augmentées par la présence de cystéine. De plus, STY4221 a un effet cytotoxique sur les macrophages THP-I, mais aucun effet sur les HeLa. Or, sty4221 ne semble pas impliqué dans les étapes d’adhésion, d’invasion, de phagocytose ou de survie. La caractérisation de sty4221 permettra sans doute d’approfondir nos connaissances sur les toxines trouvées uniquement chez Typhi.

Caractérisation et étude d'un élément régulateur du gène codant pour le récepteur à la vasopressine de type 2

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, France