A novel polymorphism in the coding region of the vasopressin type 2 receptor gene

Nephrogenic diabetes insipidus (NDI) is a rare disease characterized by renal inability to respond properly to arginine vasopressin due to mutations in the vasopressin type 2 receptor (V2(R)) gene in affected kindreds. In most kindreds thus far reported, the mode of inheritance follows an X chromosome-linked recessive pattern although autosomal-dominant and autosomal-recessive modes of inheritance have also been described. Studies demonstrating mutations in the V2(R) gene in affected kindreds that modify the receptor structure, resulting in a dys- or nonfunctional receptor have been described, but phenotypically indistinguishable NDI patients with a structurally normal V2(R) gene have also been reported. In the present study, we analyzed exon 3 of the V2(R) gene in 20 unrelated individuals by direct sequencing. A C®T alteration in the third position of codon 331 (AGC®AGT), which did not alter the encoded amino acid, was found in nine individuals, including two unrelated patients with NDI. Taken together, these observations emphasize the molecular heterogeneity of a phenotypically homogeneous syndrome

Specific insulin and proinsulin secretion in glucokinase-deficient individuals

Glucokinase (GCK) is an enzyme that regulates insulin secretion, keeping glucose levels within a narrow range. Mutations in the glucokinase gene cause a rare form of diabetes called maturity-onset diabetes of the young (MODY). An early onset (less than 25 years), autosomal dominant inheritance and low insulin secretion stimulated by glucose characterize MODY patients. Specific insulin and proinsulin were measured in serum by immunofluorimetric assays (IFMA) during a 75-g oral glucose tolerance test (OGTT). Two kindreds (SA and LZ) were studied and compared to non-diabetic unrelated individuals (control group 1) matched for age and body mass index (BMI). In one kindred, some of these subjects were also obese (BMI >26 kg/m2), and other family members also presented with obesity and/or late-onset NIDDM. The MODY patients were also compared to a group of five of their first-degree relatives with obesity and/or late-onset NIDDM. The proinsulin profile was different in members of the two MODY kindreds. Fasting proinsulin and the proinsulin/insulin ratio were similar in MODY members of kindred LZ and subjects from control group 1, but were significantly lower than in MODY members of kindred SA (P<0.02 and P<0.01, for proinsulin and proinsulin/insulin ratio, respectively). Moreover, MODY members of family SA had higher levels of proinsulin and proinsulin/insulin ratio, although not significantly different, when compared to their first-degree relatives and to subjects from control group 2. In conclusion, we observed variable degrees of proinsulin levels and proinsulin/insulin ratio in MODY members of two different kindreds. The higher values of these parameters found in MODY and non-MODY members of kindred SA is probably related to the obesity and late-onset NIDDM background present in this family.

Familial hyperaldosteronism

Aldosterone, the major circulating mineralocorticoid, participates in blood volume and serum potassium homeostasis. Primary aldosteronism is a disorder characterised by hypertension and hypokalaemia due to autonomous aldosterone secretion from the adrenocortical zona glomerulosa. Improved screening techniques, particularly application of the plasma aldosterone:plasma renin activity ratio, have led to a suggestion that primary aldosteronism may be more common than previously appreciated among adults with hypertension. Glucocorticoid-remediable aldosteronism (GRA) was the first described familial form of hyperaldosteronism. The disorder is characterised by aldosterone secretory function regulated chronically by ACTH. Hence, aldosterone hypersecretion can be suppressed, on a sustained basis, by exogenous glucocorticoids such as dexamethasone in physiologic range doses. This autosomal dominant disorder has been shown to be caused by a hybrid gene mutation formed by a crossover of genetic material between the ACTH-responsive regulatory portion of the 11ß-hydroxylase (CYP11B1) gene and the coding region of the aldosterone synthase (CYP11B2) gene. Familial hyperaldosteronism type II (FH-II), so named to distinguish the disorder from GRA or familial hyperaldosteronism type I (FH-I), is characterised by autosomal dominant inheritance of autonomous aldosterone hypersecretion which is not suppressible by dexamethasone. Linkage analysis in a single large kindred, and direct mutation screening, has shown that this disorder is unrelated to mutations in the genes for aldosterone synthase or the angiotensin II receptor. The precise genetic cause of FH-II remains to be elucidated.

Polymorphisms of the low-density lipoprotein receptor gene in Brazilian individuals with heterozygous familial hypercholesterolemia

Familial hypercholesterolemia (FH) is a metabolic disorder inherited as an autosomal dominant trait characterized by an increased plasma low-density lipoprotein (LDL) level. The disease is caused by several different mutations in the LDL receptor gene. Although early identification of individuals carrying the defective gene could be useful in reducing the risk of atherosclerosis and myocardial infarction, the techniques available for determining the number of the functional LDL receptor molecules are difficult to carry out and expensive. Polymorphisms associated with this gene may be used for unequivocal diagnosis of FH in several populations. The aim of our study was to evaluate the genotype distribution and relative allele frequencies of three polymorphisms of the LDL receptor gene, HincII1773 (exon 12), AvaII (exon 13) and PvuII (intron 15), in 50 unrelated Brazilian individuals with a diagnosis of heterozygous FH and in 130 normolipidemic controls. Genomic DNA was extracted from blood leukocytes by a modified salting-out method. The polymorphisms were detected by PCR-RFLP. The FH subjects showed a higher frequency of A+A+ (AvaII), H+H+ (HincII1773) and P1P1 (PvuII) homozygous genotypes when compared to the control group (P<0.05). In addition, FH probands presented a high frequency of A+ (0.58), H+ (0.61) and P1 (0.78) alleles when compared to normolipidemic individuals (0.45, 0.45 and 0.64, respectively). The strong association observed between these alleles and FH suggests that AvaII, HincII1773 and PvuII polymorphisms could be useful to monitor the inheritance of FH in Brazilian families.

Extracellular calcium-sensing receptor: structural and functional features and association with diseases

The recently cloned extracellular calcium-sensing receptor (CaR) is a G protein-coupled receptor that plays an essential role in the regulation of extracellular calcium homeostasis. This receptor is expressed in all tissues related to this control (parathyroid glands, thyroid C-cells, kidneys, intestine and bones) and also in tissues with apparently no role in the maintenance of extracellular calcium levels, such as brain, skin and pancreas. The CaR amino acid sequence is compatible with three major domains: a long and hydrophilic aminoterminal extracellular domain, where most of the activating and inactivating mutations described to date are located and where the dimerization process occurs, and the agonist-binding site is located, a hydrophobic transmembrane domain involved in the signal transduction mechanism from the extracellular domain to its respective G protein, and a carboxyterminal intracellular tail, with a well-established role for cell surface CaR expression and for signal transduction. CaR cloning was immediately followed by the association of genetic human diseases with inactivating and activating CaR mutations: familial hypocalciuric hypercalcemia and neonatal severe hyperparathyroidism are caused by CaR-inactivating mutations, whereas autosomal dominant hypoparathyroidism is secondary to CaR-activating mutations. Finally, we will comment on the development of drugs that modulate CaR function by either activating (calcimimetic drugs) or antagonizing it (calcilytic drugs), and on their potential therapeutic implications, such as medical control of specific cases of primary and uremic hyperparathyroidism with calcimimetic drugs and a potential treatment for osteoporosis with a calcilytic drug.

Striatal and extrastriatal atrophy in Huntington's disease and its relationship with length of the CAG repeat

Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder that affects the striatum most severely. However, except for juvenile forms, relative preservation of the cerebellum has been reported. The objective of the present study was to perform MRI measurements of caudate, putamen, cerebral, and cerebellar volumes and correlate these findings with the length of the CAG repeat and clinical parameters. We evaluated 50 consecutive patients with HD using MRI volumetric measurements and compared them to normal controls. Age at onset of the disease ranged from 4 to 73 years (mean: 43.1 years). The length of the CAG repeat ranged from 40 to 69 (mean: 47.2 CAG). HD patients presented marked atrophy of the caudate and putamen, as well as reduced cerebellar and cerebral volumes. There was a significant correlation between age at onset of HD and length of the CAG repeat, as well as clinical disability and age at onset. The degree of basal ganglia atrophy correlated with the length of the CAG repeat. There was no correlation between cerebellar or cerebral volume and length of the CAG repeat. However, there was a tendency to a positive correlation between duration of disease and cerebellar atrophy. While there was a negative correlation of length of the CAG repeat with age at disease onset and with striatal degeneration, its influence on extrastriatal atrophy, including the cerebellum, was not clear. Extrastriatal atrophy occurs later in HD and may be related to disease duration.

A Brazilian family with hereditary inclusion body myopathy associated with Paget disease of bone and frontotemporal dementia

Inclusion body myopathy associated with Paget disease and frontotemporal dementia (IBMPFD) is a progressive and usually misdiagnosed autosomal dominant disorder. It is clinically characterized by a triad of features: proximal and distal myopathy, early onset Paget disease of bone (PDB), and frontotemporal dementia (FTD). It is caused by missense mutations in the valosin-containing protein (VCP) gene. We describe here the clinical and molecular findings of the first Brazilian family identified with IBMPFD. Progressive myopathy affecting the limb girdles was detected by clinical examination followed by muscle biopsy and creatine kinase measurement. PDB was suggested after anatomopathological bone examination and FTD was diagnosed by clinical, neuropsychological and language evaluations. Brain magnetic resonance revealed severe atrophy of the anterior temporal lobes, including the hippocampi. A R93C mutation in VCP was detected by direct sequencing screening in subject W (age 62) and in his mother. Four more individuals diagnosed with "dementia" were reported in this family. We also present a comprehensive genotype-phenotype correlation analysis of mutations in VCP in 182 patients from 29 families described in the literature and show that while IBM is a conspicuously penetrant symptom, PDB has a lower penetrance when associated with mutations in the AAAD1 domain and FTD has a lower penetrance when associated with mutations in the Junction (L1-D1) domain. Furthermore, the R93C mutation is likely to be associated with the penetrance of all the clinical symptoms of the triad.

Candidate gene linkage analysis indicates genetic heterogeneity in Marfan syndrome

Marfan syndrome (MFS) is an autosomal dominant disease of the connective tissue that affects the ocular, skeletal and cardiovascular systems, with a wide clinical variability. Although mutations in the FBN1 gene have been recognized as the cause of the disease, more recently other loci have been associated with MFS, indicating the genetic heterogeneity of this disease. We addressed the issue of genetic heterogeneity in MFS by performing linkage analysis of the FBN1 and TGFBR2 genes in 34 families (345 subjects) who met the clinical diagnostic criteria for the disease according to Ghent. Using a total of six microsatellite markers, we found that linkage with the FBN1 gene was observed or not excluded in 70.6% (24/34) of the families, and in 1 family the MFS phenotype segregated with the TGFBR2 gene. Moreover, in 4 families linkage with the FBN1 and TGFBR2 genes was excluded, and no mutations were identified in the coding region of TGFBR1, indicating the existence of other genes involved in MFS. Our results suggest that the genetic heterogeneity of MFS may be greater that previously reported.

DNA methylation patterns of candidate genes regulated by thymine DNA glycosylase in patients with TP53 germline mutations

Li-Fraumeni syndrome (LFS) is a rare, autosomal dominant, hereditary cancer predisposition disorder. In Brazil, the p.R337H TP53 founder mutation causes the variant form of LFS, Li-Fraumeni-like syndrome. The occurrence of cancer and age of disease onset are known to vary, even in patients carrying the same mutation, and several mechanisms such as genetic and epigenetic alterations may be involved in this variability. However, the extent of involvement of such events has not been clarified. It is well established that p53 regulates several pathways, including the thymine DNA glycosylase (TDG) pathway, which regulates the DNA methylation of several genes. This study aimed to identify the DNA methylation pattern of genes potentially related to the TDG pathway (CDKN2A, FOXA1, HOXD8, OCT4, SOX2, and SOX17) in 30 patients with germline TP53mutations, 10 patients with wild-type TP53, and 10 healthy individuals. We also evaluated TDG expression in patients with adrenocortical tumors (ADR) with and without the p.R337H TP53 mutation. Gene methylation patterns of peripheral blood DNA samples assessed by pyrosequencing revealed no significant differences between the three groups. However, increased TDG expression was observed by quantitative reverse transcription PCR in p.R337H carriers with ADR. Considering the rarity of this phenotype and the relevance of these findings, further studies using a larger sample set are necessary to confirm our results.

Genetics of inherited small vessel diseases – in search of a novel small vessel disease and modifiers of the clinical course of CADASIL

The genetic and environmental risk factors of vascular cognitive impairment are still largely unknown. This thesis aimed to assess the genetic background of two clinically similar familial small vessel diseases (SVD), CADASIL (Cerebral Autosomal Dominant Arteriopathy with Subcortical Infarcts and Leukoencephalopathy) and Swedish hMID (hereditary multi-infarct dementia of Swedish type). In the first study, selected genetic modifiers of CADASIL were studied in a homogenous Finnish CADASIL population of 134 patients, all carrying the p.Arg133Cys mutation in NOTCH3. Apolipoprotein E (APOE) genotypes, angiotensinogen (AGT) p.Met268Thr polymorphism and eight NOTCH3 polymorphisms were studied, but no associations between any particular genetic variant and first-ever stroke or migraine were seen. In the second study, smoking, statin medication and physical activity were suggested to be the most profound environmental differences among the monozygotic twins with CADASIL. Swedish hMID was for long misdiagnosed as CADASIL. In the third study, the CADASIL diagnosis in the Swedish hMID family was ruled out on the basis of genetic, radiological and pathological findings, and Swedish hMID was suggested to represent a novel SVD. In the fourth study, the gene defect of Swedish hMID was then sought using whole exome sequencing paired with a linkage analysis. The strongest candidate for the pathogenic mutation was a 3’UTR variant in the COL4A1 gene, but further studies are needed to confirm its functionality. This study provided new information about the genetic background of two inherited SVDs. Profound knowledge about the pathogenic mutations causing familial SVD is also important for correct diagnosis and treatment options.

Late-onset spinal motor neuronopathy- a new neuromuscular disease

The aim of this study was to clarify the clinical phenotype of late-onset spinal motor neuronopathy (LOSMoN), an adult-onset autosomal dominant lower motor neuron disorder identified first in two families in Eastern Finland, in order to clarify its genetic background. Motor neuron disorders (MNDs) are characterized by dysfunction and premature death of motor neurons in the brain and spinal cord. MNDs can manifest at any age of the human lifespan, ranging from pre- or neonatal forms such as spinal muscular atrophy type I (SMA I) to those preferentially affecting the older age groups exemplified by sporadic amyotrophic lateral sclerosis (ALS). With a combination of genetic linkage analysis and genome sequencing using DNA from a total of 55 affected members of 17 families and a whole genome scan, we were able to show that LOSMoN is caused by the c.197G>T p.G66V mutation in the gene CHCHD10. This study showed that LOSMoN has very characteristic features that help to differentiate it from other more malignant forms of motor neuron disease, such as ALS, which was erroneously diagnosed in many patients in our cohort. Lack of fibrillations in the first dorsal interosseus muscle on EMG and extensive grouping of non-atrophic type IIA/2A fibers on muscle biopsy were shown to be common findings in LOSMoN, but rare or absent in ALS patients. The results of this study will help clinicians recognize the characteristic phenotype of LOSMoN disease and thus improve their diagnostic accuracy, and will also allow physicians to provide adequate genetic counseling for patients.

Mode de vie, habitudes alimentaires et cancer du sein: Étude cas-témoins chez les Canadiennes-françaises non porteuses de mutations des gènes BRCA

Le cancer du sein (CS) est la deuxième cause de décès liés au cancer parmi les femmes dans la plupart des pays industrialisés. Les personnes qui ont le CS peuvent ne pas hériter des mutations causant le cancer de leurs parents. Ainsi, certaines cellules subissent des mutations qui mènent au cancer. Dans le cas de cancer héréditaire, les cellules tumorales contiennent généralement des mutations qui ne sont pas trouvées ailleurs dans l'organisme, mais peuvent maintenir des mutations qui vont répartir dans toutes les cellules. La genèse du CS est le résultat des mutations de gènes qui assurent la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Deux gènes semblent particulièrement concernés par les mutations. Les gènes ‘Breast Cancer 1’ (BRCA1) et ‘Breast Cancer 2’ (BRCA2), sont impliqués dans la prédisposition génétique de CS. On estime que 5-10% des cas de cancer du sein sont attribuables à une prédisposition génétique. La plupart de ces cancers sont liés à une anomalie du gène BRCA1 ou BRCA2. Plusieurs études ont été menées chez les femmes atteintes de CS sporadique et quelques études se sont concentrées sur celles qui sont porteuses de mutations de BRCA. Alors, notre recherche a été entreprise afin de vérifier l’hypothèse d’une association entre le CS, le mode vie et les habitudes alimentaires chez les Canadiennes-françaises non porteuses des 6 mutations de BRCA les plus fréquentes parmi cette population. Nous avons mené une étude cas-témoins dans cette population. Quelque 280 femmes atteintes du cancer du sein et non-porteuses de mutations de BRCA, ont été recrutées en tant que cas. Les témoins étaient recrutés parmi les membres de la famille des cas (n=15) ou à partir d'autres familles atteintes de CS (n=265). Les participantes étaient de tous âges, recrutées à partir d’une étude de cohorte qui est actuellement en cours, menée par une équipe de chercheurs au Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM) Hôtel-Dieu à Montréal. Les apports alimentaires ont été recueillis par un questionnaire de fréquence semi-quantitatif validé et administré par une nutritionniste, qui portait sur la période avant les deux ans précédant le premier diagnostic de CS pour les cas et la période avant les deux ans précédant l’entrevue téléphonique pour les témoins. Un questionnaire de base était administré par l’infirmière de recherche aux participantes afin de colliger des renseignements sociodémographiques et sur les facteurs de risque du CS. Une association positive et significative a été détectée entre l’âge (plus de 50 ans) auquel les sujets avaient atteint leur Indice de Masse Corporel (IMC) le plus élevé et le CS rapport de cotes (OR) =2,83; intervalle de confiance à 95% (IC95%) (2,34-2,91). De plus, une association positive a été détectée entre un gain de poids de >34 lbs comparativement à un gain de poids de ≤15 lbs, dès l’âge de 20 ans OR=1,68; IC95% (1,10-2,58). Un gain de poids de >24 lbs comparativement à un gain de poids de ≤9 lbs, dès l’âge de 30 ans a aussi montré une augmentation de risque de CS OR=1,96; IC95% (1,46-3,06). Une association positive a aussi été détecté entre, un gain de poids de >12 lbs comparativement à un gain de poids de ≤1 lb, dès l’âge de 40 ans OR=1,91; IC95% (1,53-2,66). Concernant le tabagisme, nous avons observé une association positive et significative reliée à la consommation de plus de 9 paquets-années OR = 1,59; IC95% (1,57-2,87). Il fut suggéré que l’activité physique modéré confère une protection contre le CS: une pratique de > 24,8 (‘metabolic equivalent’) MET-hrs par semaine par rapport à ≤10,7 MET-hrs par semaine, diminue le risque du CS de 52% OR = 0,48 ; IC95% (0,31-0,74). L’activité physique totale (entre 16,2 et 33,2 MET-hrs par semaine), a aussi montré une réduction de risque de CS de 43% OR = 0,57 ; IC95% (0,37-0,87). Toutefois, il n'y avait aucune association entre une activité physique vigoureuse et le risque de CS. L’analyse portant sur les macro- et micro-nutriments et les groupes alimentaires a montré qu’un apport en énergie totale de plus de 2057 Kcal par jour augmentait le risque de CS de 2,5 fois OR = 2,54; IC95% (1,67-3,84). En ce qui concerne la consommation de café, les participantes qui buvaient plus de 8 tasses de café par jour avaient un risque de CS augmenté de 40% OR = 1,40; IC95% (1,09-2,24). Les sujets ayant une consommation dépassant 9 g d’alcool (éthanol) par jour avaient également un risque élevé de 55% OR = 1,55; IC95% (1,02-2,37). De plus, une association positive et significative a été détectée entre le CS et la consommation de plus de deux bouteilles de bière par semaine OR = 1,34; IC95% (1,28-2,11), 10 onces de vin par semaine OR = 1,16; IC95% (1,08-2,58) ou 6 onces de spiritueux par semaine OR = 1,09; IC95% (1,02-2,08), respectivement. En résumé, les résultats de cette recherche supportent l’hypothèse selon laquelle le mode de vie et les habitudes alimentaires jouent un rôle important dans l’étiologie de CS chez les Canadiennes-françaises non porteuses de mutations de BRCA. Les résultats nous permettent de constater que le gain de poids et le tabagisme sont liés à des risques élevés de CS, tandis que l'activité physique modérée aide à réduire ce risque. De plus, nos résultats suggèrent qu’un apport énergétique total relativement élevé et une consommation élevée de café et d'alcool peuvent accroître le risque de ce cancer. Ce travail a permis de mettre l’accent sur une nouvelle direction de recherche, jusqu'à présent non investiguée. Les résultats de ce travail de recherche pourraient contribuer à recueillir de nouvelles informations et des conseils pouvant influencer et aider la population à modifier son mode de vie et ses habitudes alimentaires afin de diminuer le risque de cancer du sein.

Analyse fonctionnelle de la polycystine-1 et de son domaine intracellulaire dans le développement de la polykystose rénale autosomique dominante

La polykystose rénale autosomique dominante (PKRAD) est la maladie génétique rénale la plus commune touchant 1/500 personnes. Elle se caractérise principalement par la formation de kystes rénaux dans tous les segments du néphron, entraînant l’insuffisance rénale, et par des manifestations extrarénales kystiques (foie, pancréas, rate) et non-kystiques (anomalies cardiaques, vasculaires et cérébrales). Deux gènes, PKD1 et PKD2, sont responsables de 85 et 15% des cas respectivement. Ces gènes encodent les polycystine-1 (PC-1) et -2 (PC-2) qui forment un complexe à la membrane plasmique et ciliaire des cellules épithéliales rénales. PC-1 est une protéine transmembranaire de 4302 acides aminés possédant un court domaine intracellulaire incluant un motif coiled-coil impliqué dans l’interaction entre PC-1 et PC-2 in-vitro. L’importance du coiled-coil est démontrée par des mutations affectant spécifiquement ce motif chez des patients PKRAD. Le mécanisme pathogénétique responsable de la PKRAD est indéterminé. Chez la souris, la PKRAD se développe suite à l’ablation (Pkd1-/-) ou lors de la surexpression (SBPkd1TAG) de Pkd1, ce qui suggère un effet de dosage. Des anomalies ciliaires sont aussi souvent associées à PKRAD. Mon objectif était de déterminer in-vivo le mécanisme pathogénétique de la polycystine-1 dans le développement des symptômes PKRAD rénaux et extrarénaux et plus spécifiquement, le rôle du motif coiled-coil dans le mécanisme de kystogenèse. Pour ce faire, nous avons généré deux constructions, Pkd1 sauvage (Pkd1TAG) et Pkd1 tronquée de son motif coiled-coil (Pkd1ΔCoiled-coil), par recombinaison homologue à partir du BAC-Pkd1 sauvage comprenant la séquence murine entière de Pkd1. Trois lignées de souris Pkd1TAG générées par microinjection démontrent un niveau d’expression de Pkd1 qui corrèle avec le nombre de copie du transgène (2, 5 et 15 copies). Les souris Pkd1TAG reproduisent la PKRAD en développant des kystes rénaux dans toutes les parties du néphron et des cils primaires plus longs que les contrôles non transgéniques. Les analyses physiologiques supportent que les souris Pkd1TAG développent une insuffisance rénale et démontrent une augmentation du volume urinaire de même qu’une diminution de l’osmolalité, de la créatinine et des protéines urinaires. De plus, les souris Pkd1TAG développent des kystes hépatiques, des anomalies cardiaques associées à des dépôts de calcium et des anévrismes cérébraux. La sévérité du phénotype augmente avec l’expression de Pkd1 appuyant l’hypothèse d’un mécanisme de dosage. Nous avons aussi déterminé que l’expression du transgène Pkd1TAG complémente le phénotype létal-embryonnaire des souris Pkd1-/-. D’autre part, nous avons générés 4 lignées de souris Pkd1ΔCoiled-coil (2 et 15 copies du transgène) dont le nombre de copies corrèle avec le niveau d’expression du transgène. Ces souris Pkd1ΔCoiled-coil, contrairement aux Pkd1TAG de même âge, ne développent pas de kystes et possèdent des cils primaires de longueur normale. Afin d’évaluer le rôle du motif coiled-coil en absence de polycystine-1 endogène, nous avons croisé les souris Pkd1ΔCoiled-coil avec les souris Pkd1-/-. Contrairement aux souris Pkd1-/- qui meurent in-utéro, les souris Pkd1ΔCoiled-coil; Pkd1-/- survivent ~10 à 14 jours après la naissance. Elles démontrent des kystes rénaux et pancréatiques sévères, un retard de croissance et des anomalies pulmonaires. Tous les segments du néphron sont affectés. Mon projet démontre que la surexpression de Pkd1 est un mécanisme pathogénique de la PKRAD tant au niveau rénal qu’extrarénal. De plus, il démontre que le motif coiled-coil est un élément déterminant dans la kystogenèse/PKRAD in-vivo.

La PCSK9 humaine, une molécule aux multiples facettes métaboliques et une cible thérapeutique prometteuse : études de régulation in vitro et in vivo

La proprotéine convertase subtilisine/kexine-9 (PCSK9) a été identifiée comme le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie autosome dominante (ADH). Les deux autres gènes impliqués dans l’ADH encodent le récepteur des lipoprotéines de faible densité (LDLR) et l’apolipoprotéine B. La PCSK9 est une convertase qui favorise la dégradation du LDLR dans les hépatocytes et augmente le niveau plasmatique de cholestérol des LDL (LDL-C). Les mutations « gain de fonction » de la PCSK9 sont associées à un phénotype d’hypercholestérolémie familiale, tandis que les variantes « perte de fonction » sont associées à un LDL-C réduit et à un risque coronarien plus faible. Pour élucider le rôle physiologique de la PCSK9, nous avons étudié sa régulation génique. En utilisant le RT-PCR quantitatif dans des hépatocytes humains, nous avons analysé la régulation de PCSK9 sous différentes conditions modulant l’expression des gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol. Nous avons démontré que l’expression de la PCSK9 était induite par les statines de manière dose-dépendante et que cette induction était abolie par le mévalonate. De plus, le promoteur de PCSK9 contenait deux motifs conservés pour la régulation par le cholestérol : le sterol regulatory element (SRE) et un site Sp1. La PCSK9 circule dans le plasma sous des formes mature et clivée par la furine. Grâce à notre anticorps polyclonal, nous avons mis au point un test ELISA mesurant la PCSK9 plasmatique totale. Une étude transversale a évalué les concentrations plasmatiques de PCSK9 chez des sujets sains et hypercholestérolémiques, traités ou non par des statines ou une combinaison statine/ezetimibe. Chez 254 sujets sains, la valeur moyenne de PCSK9 (écart-type) était de 89,5 (31,9) µg/L. La concentration plasmatique de la PCSK9 corrélait avec celle de cholestérol total, du LDL-C, des triglycérides (TG), de la glycémie à jeun, l’âge et l’indice de masse corporelle. Le séquençage de PCSK9 chez des sujets aux extrêmes de la distribution des concentrations de PCSK9 de notre cohorte a révélé la présence d’une nouvelle variation « perte de fonction » : R434W. Chez 200 patients hypercholestérolémiques, la concentration de PCSK9 était plus élevée que chez les sujets sains (P<0,04). Elle a augmenté avec une dose croissante de statine (P<0,001), et a augmenté encore plus suite à l’ajout d’ezetimibe (P<0,001). Chez les patients traités, ceux présentant une hypercholestérolémie familiale (HF; due à une mutation du LDLR) avaient des concentrations plus élevées de PCSK9 que les non-HF (P<0,005), et la réduction de LDL-C corrélait positivement avec la concentration de PCSK9 atteinte de la même manière dans les deux sous-catégories (P<0,02 et P<0,005, respectivement). Par ailleurs, une incubation des cellules HepG2 (hépatocytes) et Caco-2 (entérocytes) avec de l’ezetimibe a provoqué une augmentation de l’ARNm de PCSK9 et de NPC1L1 de 1,5 à 2 fois (P<0,05), mais aucune variation significative de PCSK9 sécrétée n’a été observée, suggérant que ces lignées cellulaires ne sont pas un modèle idéal. Nous avons également mesuré le niveau de PCSK9 chez 1 739 Canadiens-français âgés de 9, 13 et 16 ans. La valeur moyenne (écart-type) de PCSK9 dans cette cohorte était de 84,7 (24,7) µg/L, légèrement plus basse que dans la cohorte d’adultes (89,5 (31,9) µg/L). Chez les garçons, la PCSK9 circulante diminuait avec l’âge, tandis que c’était l’inverse chez les filles. Il y avait des associations positives et significatives entre la PCSK9 et la glycémie à jeun, l’insulinémie, le HOMA-IR, et les paramètres lipidiques (TC, LDL-C, TG, HDL-C, apoAI et apoB). Dans l’analyse multivariée, une hausse de 10% de l’insulinémie à jeun était associée à une augmentation de 1 à 2% de PCSK9. La régulation de PCSK9 est typique de celle d’un gène impliqué dans le métabolisme des lipoprotéines et est probablement la cible du facteur de transcription «sterol regulatory element-binding protein » (SREBP-2). La concentration plasmatique de la PCSK9 est associée avec l’âge, le sexe, et de multiples marqueurs métaboliques chez les enfants et les adultes. La détection de la PCSK9 circulante chez les sujets HF et non-HF signifie que ce test ELISA spécifique à PCSK9 pourrait servir à suivre la réponse à la thérapie chez un grand éventail de sujets. PCSK9 semble être une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement de l’hypercholestérolémie et de la maladie cardiovasculaire.

Pkd1 transgenic mice: Adult model of polycystic kidney disease with extrarenal and renal phenotypes

While high levels of Pkd1 expression are detected in tissues of patients with autosomal dominant polycystic kidney disease (ADPKD), it is unclear whether enhanced expression could be a pathogenetic mechanism for this systemic disorder. Three transgenic mouse lines were generated from a Pkd1-BAC modified by introducing a silent tag via homologous recombination to target a sustained wild type genomic Pkd1 expression within the native tissue and temporal regulation. These mice specifically overexpressed the Pkd1 transgene in extrarenal and renal tissues from approximately 2- to 15-fold over Pkd1 endogenous levels in a copy-dependent manner. All transgenic mice reproducibly developed tubular and glomerular cysts leading to renal insufficiency. Interestingly, Pkd1(TAG) mice also exhibited renal fibrosis and calcium deposits in papilla reminiscent of nephrolithiasis as frequently observed in ADPKD. Similar to human ADPKD, these mice consistently displayed hepatic fibrosis and approximately 15% intrahepatic cysts of the bile ducts affecting females preferentially. Moreover, a significant proportion of mice developed cardiac anomalies with severe left ventricular hypertrophy, marked aortic arch distention and/or valvular stenosis and calcification that had profound functional impact. Of significance, Pkd1(TAG) mice displayed occasional cerebral lesions with evidence of ruptured and unruptured cerebral aneurysms. This Pkd1(TAG) mouse model demonstrates that overexpression of wildtype Pkd1 can trigger the typical adult renal and extrarenal phenotypes resembling human ADPKD.