Mutations in NR2E3 can cause dominant or recessive retinal degenerations in the same family.

NR2E3, a photoreceptor-specific nuclear receptor (PNR), represses cone-specific genes and activates several rod-specific genes. In humans, mutations in NR2E3 have been associated with the recessively-inherited enhanced short-wavelength sensitive S-cone syndrome (ESCS) and, recently, with autosomal dominant (ad) retinitis pigmentosa (RP) (adRP). In the present work, we describe two additional families affected by adRP that carry a heterozygous c.166G>A (p.G56R) mutation in the NR2E3 gene. Functional analysis determined the dominant negative activity of the p.G56R mutant protein as the molecular mechanism of adRP. Interestingly, in one pedigree, the most common causal variant for ESCS (p.R311Q) cosegregated with the adRP-linked p.G56R mutation, and the compound heterozygotes exhibited an ESCS-like phenotype, which in 1 of the 2 cases was strikingly "milder" than the patients carrying the p.G56R mutation alone. Impaired repression of cone-specific genes by the corepressors atrophin-1 (dentatorubral-pallidoluysian atrophy [DRPLA] gene product) and atrophin-2 (arginine-glutamic acid dipeptide repeat [RERE] protein) appeared to be a molecular mechanism mediating the beneficial effect of the p.R311Q mutation. Finally, the functional dominance of the p.R311Q variant to the p.G56R mutation is discussed.

Methylation profile of TP53 regulatory pathway and mtDNA alterations in breast cancer patients lacking TP53 mutations.

The present study investigated promoter hypermethylation of TP53 regulatory pathways providing a potential link between epigenetic changes and mitochondrial DNA (mtDNA) alterations in breast cancer patients lacking a TP53 mutation. The possibility of using the cancer-specific alterations in serum samples as a blood-based test was also explored. Triple-matched samples (cancerous tissues, matched adjacent normal tissues and serum samples) from breast cancer patients were screened for TP53 mutations, and the promoter methylation profile of P14(ARF), MDM2, TP53 and PTEN genes was analyzed as well as mtDNA alterations, including D-loop mutations and mtDNA content. In the studied cohort, no mutation was found in TP53 (DNA-binding domain). Comparison of P14(ARF) and PTEN methylation patterns showed significant hypermethylation levels in tumor tissues (P < 0.05 and <0.01, respectively) whereas the TP53 tumor suppressor gene was not hypermethylated (P < 0.511). The proportion of PTEN methylation was significantly higher in serum than in the normal tissues and it has a significant correlation to tumor tissues (P < 0.05). mtDNA analysis revealed 36.36% somatic and 90.91% germline mutations in the D-loop region and also significant mtDNA depletion in tumor tissues (P < 0.01). In addition, the mtDNA content in matched serum was significantly lower than in the normal tissues (P < 0.05). These data can provide an insight into the management of a therapeutic approach based on the reversal of epigenetic silencing of the crucial genes involved in regulatory pathways of the tumor suppressor TP53. Additionally, release of significant aberrant methylated PTEN in matched serum samples might represent a promising biomarker for breast cancer.

Mutation screening of the glutamate cysteine ligase modifier (GCLM) gene in patients with schizophrenia.

BACKGROUND: Experimental evidences show that glutathione and its rate-limiting synthesizing enzyme, the glutamate-cysteine ligase (GCL), are involved in the pathogenesis of schizophrenia. Furthermore, genetic association has been previously reported between two single nucleotide polymorphisms lying in noncoding regions of glutamate cysteine ligase modifier (GCLM) gene, which specifies for the modifier subunit of GCL and schizophrenia. OBJECTIVE: We wanted to investigate the presence of GCLM true functional mutations, likely in linkage disequilibrium with the previously identified single nucleotide polymorphism alleles, in the same set of cases that allowed the detection of the original association signal. METHODS: We screened all the coding regions of GCLM and their intronic flanking vicinities in 353 patients with schizophrenia by direct DNA sequencing. RESULTS: Ten sequence variations were identified, five of which were not previously described. None of these DNA changes was within the GCLM coding sequence and in-silico analysis failed to indicate functional impairment induced by these variations. Furthermore, screening of normal controls and downstream statistical analyses revealed no significant relationship of any of these DNA variants with schizophrenia. CONCLUSION: It is unlikely that functional mutations in the GCLM gene could play a major role in genetic predisposition to schizophrenia and further studies will be required to assess its etiological function in the disease.

Mutations of the Serine Protease CAP1/Prss8 Lead to Reduced Embryonic Viability, Skin Defects, and Decreased ENaC Activity.

CAP1/Prss8 is a membrane-bound serine protease involved in the regulation of several different effectors, such as the epithelial sodium channel ENaC, the protease-activated receptor PAR2, the tight junction proteins, and the profilaggrin polypeptide. Recently, the V170D and the G54-P57 deletion mutations within the CAP1/Prss8 gene, identified in mouse frizzy (fr) and rat hairless (fr(CR)) animals, respectively, have been proposed to be responsible for their skin phenotypes. In the present study, we analyzed those mutations, revealing a change in the protein structure, a modification of the glycosylation state, and an overall reduction in the activation of ENaC of the two mutant proteins. In vivo analyses demonstrated that both fr and fr(CR) mutant animals present analogous reduction of embryonic viability, similar histologic aberrations at the level of the skin, and a significant decrease in the activity of ENaC in the distal colon compared with their control littermates. Hairless rats additionally had dehydration defects in skin and intestine and significant reduction in the body weight. In conclusion, we provided molecular and functional evidence that CAP1/Prss8 mutations are accountable for the defects in fr and fr(CR) animals, and we furthermore demonstrate a decreased function of the CAP1/Prss8 mutant proteins. Therefore, fr and fr(CR) animals are suitable models to investigate the consequences of CAP1/Prss8 action on its target proteins in the whole organism.

Variation in novel exons (RACEfrags) of the MECP2 gene in Rett syndrome patients and controls.

The study of transcription using genomic tiling arrays has lead to the identification of numerous additional exons. One example is the MECP2 gene on the X chromosome; using 5'RACE and RT-PCR in human tissues and cell lines, we have found more than 70 novel exons (RACEfrags) connecting to at least one annotated exon.. We sequenced all MECP2-connected exons and flanking sequences in 3 groups: 46 patients with the Rett syndrome and without mutations in the currently annotated exons of the MECP2 and CDKL5 genes; 32 patients with the Rett syndrome and identified mutations in the MECP2 gene; 100 control individuals from the same geoethnic group. Approximately 13 kb were sequenced per sample, (2.4 Mb of DNA resequencing). A total of 75 individuals had novel rare variants (mostly private variants) but no statistically significant difference was found among the 3 groups. These results suggest that variants in the newly discovered exons may not contribute to Rett syndrome. Interestingly however, there are about twice more variants in the novel exons than in the flanking sequences (44 vs. 21 for approximately 1.3 Mb sequenced for each class of sequences, p=0.0025). Thus the evolutionary forces that shape these novel exons may be different than those of neighboring sequences.

Molecular screening of ADAMTSL2 gene in 33 patients reveals the genetic heterogeneity of geleophysic dysplasia.

Background Geleophysic dysplasia (GD, OMIM 231050) is an autosomal recessive disorder characterised by short stature, small hands and feet, stiff joints, and thick skin. Patients often present with a progressive cardiac valvular disease which can lead to an early death. In a previous study including six GD families, we have mapped the disease gene on chromosome 9q34.2 and identified mutations in the A Disintegrin And Metalloproteinase with Thrombospondin repeats-like 2 gene (ADAMTSL2). Methods Following this study, we have collected the samples of 30 additional GD families, including 33 patients and identified ADAMTSL2 mutations in 14/33 patients, comprising 13 novel mutations. The absence of mutation in 19 patients prompted us to compare the two groups of GD patients, namely group 1, patients with ADAMTSL2 mutations (n=20, also including the 6 patients from our previous study), and group 2, patients without ADAMTSL2 mutations (n=19). Results The main discriminating features were facial dysmorphism and tip-toe walking, which were almost constantly observed in group 1. No differences were found concerning heart involvement, skin thickness, recurrent respiratory and ear infections, bronchopulmonary insufficiency, laryngo-tracheal stenosis, deafness, and radiographic features. Conclusions It is concluded that GD is a genetically heterogeneous condition. Ongoing studies will hopefully lead to the identification of another disease gene.

Postpacing abnormal repolarization in catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia associated with a mutation in the cardiac ryanodine receptor gene.

BACKGROUND Catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT) is an arrhythmogenic disease for which electrophysiological studies (EPS) have shown to be of limited value.OBJECTIVE This study presents a CPVT family in which marked postpacing repolarization abnormalities during EPS were the only consistent phenotypic manifestation of ryanodine receptor (RyR2) mutation carriers.METHODS The study was prompted by the observation of transient marked QT prolongation preceding initiation of ventricular fibrillation during atrial fibrillation in a boy with a family history of sudden cardiac death (SCD). Family members underwent exercise and pharmacologic electrocardiographic testing with epinephrine, adenosine, and flecainide. Noninvasive clinical test results were normal in 10 patients evaluated, except for both epinephrine- and exercise-induced ventricular arrhythmias in 1. EPS included bursts of ventricular pacing and programmed ventricular extrastimulation reproducing short-long sequences. Genetic screening involved direct sequencing of genes involved in long QT syndrome as well as RyR2.RESULTS Six patients demonstrated a marked increase in QT interval only in the first beat after cessation of ventricular pacing and/or extrastimulation. All 6 patients were found to have a heterozygous missense mutation (M4109R) in RyR2. Two of them, presenting with aborted SCD, also had a second missense mutation (I406T- RyR2). Four family members without RyR2 mutations did not display prominent postpacing QT changes.CONCLUSION M4109R- RyR2 is associated with a high incidence of SCD. The contribution of I406T to the clinical phenotype is unclear. In contrast to exercise testing, marked postpacing repolarization changes in a single beat accurately predicted carriers of M4109R- RyR2 in this family.

A novel mutation in the sulfate transporter gene SLC26A2 (DTDST) specific to the Finnish population causes de la Chapelle dysplasia.

BACKGROUND: Mutations in the sulfate transporter gene SLC26A2 (DTDST) cause a continuum of skeletal dysplasia phenotypes that includes achondrogenesis type 1B (ACG1B), atelosteogenesis type 2 (AO2), diastrophic dysplasia (DTD), and recessive multiple epiphyseal dysplasia (rMED). In 1972, de la Chapelle et al reported two siblings with a lethal skeletal dysplasia, which was denoted "neonatal osseous dysplasia" and "de la Chapelle dysplasia" (DLCD). It was suggested that DLCD might be part of the SLC26A2 spectrum of phenotypes, both because of the Finnish origin of the original family and of radiographic similarities to ACG1B and AO2. OBJECTIVE: To test the hypothesis whether SLC26A2 mutations are responsible for DLCD. METHODS: We studied the DNA from the original DLCD family and from seven Finnish DTD patients in whom we had identified only one copy of IVS1+2T>C, the common Finnish mutation. A novel SLC26A2 mutation was found in all subjects, inserted by site-directed mutagenesis in a vector harbouring the SLC26A2 cDNA, and expressed in sulfate transport deficient Chinese hamster ovary (CHO) cells to measure sulfate uptake activity. RESULTS: We identified a hitherto undescribed SLC26A2 mutation, T512K, homozygous in the affected subjects and heterozygous in both parents and in the unaffected sister. T512K was then identified as second pathogenic allele in the seven Finnish DTD subjects. Expression studies confirmed pathogenicity. CONCLUSIONS: DLCD is indeed allelic to the other SLC26A2 disorders. T512K is a second rare "Finnish" mutation that results in DLCD at homozygosity and in DTD when compounded with the milder, common Finnish mutation.

Exome sequencing identifies INPPL1 mutations as a cause of opsismodysplasia.

Opsismodysplasia (OPS) is a severe autosomal-recessive chondrodysplasia characterized by pre- and postnatal micromelia with extremely short hands and feet. The main radiological features are severe platyspondyly, squared metacarpals, delayed skeletal ossification, and metaphyseal cupping. In order to identify mutations causing OPS, a total of 16 cases (7 terminated pregnancies and 9 postnatal cases) from 10 unrelated families were included in this study. We performed exome sequencing in three cases from three unrelated families and only one gene was found to harbor mutations in all three cases: inositol polyphosphate phosphatase-like 1 (INPPL1). Screening INPPL1 in the remaining cases identified a total of 12 distinct INPPL1 mutations in the 10 families, present at the homozygote state in 7 consanguinous families and at the compound heterozygote state in the 3 remaining families. Most mutations (6/12) resulted in premature stop codons, 2/12 were splice site, and 4/12 were missense mutations located in the catalytic domain, 5-phosphatase. INPPL1 belongs to the inositol-1,4,5-trisphosphate 5-phosphatase family, a family of signal-modulating enzymes that govern a plethora of cellular functions by regulating the levels of specific phosphoinositides. Our finding of INPPL1 mutations in OPS, a severe spondylodysplastic dysplasia with major growth plate disorganization, supports a key and specific role of this enzyme in endochondral ossification.

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.

Deletion of the RNR4 gene causes hyperresistance to the carcinogen 4-NQO in the yeast model

La stabilité génomique, qui est essentielle à la vie, est possible grâce à la réplication et la réparation de l’ADN. Une des enzymes responsables de la réplication et de la réparation de l’ADN est la ribonucleotide reductase (RNR), qui est retrouvée chez la levure et chez l’humain. Cette enzyme catalyse la formation de déoxyribonucléotides et maintien le pool de dNTP requis pour la réparation et la réplication de l’ADN. L’enzyme RNR est un tétramère α2β2 constitué d’une grande (R1, α2) et d’une petite (R2, β2) sous-unité. Chez S. cerevisiae, les gènes RNR1 et RNR3 encodent la sous-unité α2 (R1). L’activité catalytique de RNR dépend d’une interaction avec le fer et de la formation d’un complexe entre R1 et R2. L’expression de toutes les sous-unités est inductible par les dommages causés à l’ADN. Dans cette étude, nous démontrons que des cellules qui n’expriment pas une des sous-unités, Rnr4, du complexe RNR sont sensibles à divers agents endommageant l’ADN, tels que le méthyl méthane sulfonate, la bléomycine, le péroxyde d’hydrogène et les rayons ultraviolets (UVC 254 nm). Au contraire, le mutant est résistant au 4-nitroquinoline-1- oxide (4-NQO), un composé qui engendre des lésions encombrantes. Par conséquent, le mutant rnr4Δ démontre une réduction marquée en mutations induites par le 4-NQO comparativement à la souche parentale. Nous voulions identifier la voie de réparation de l’ADN qui conférait cette résistance au 4-NQO ainsi que les protéines impliquées. Les voies BER, NER et MMR n’ont pas aboli la résistance au 4-NQO de la souche rnr4Δ. La protéine recombinante Rad51 ne joue pas un rôle critique dans la réparation de l’ADN et dans la résistance au 4-NQO. La délétion du gène REV3, qui encode une polymérase de contournement, impliquée dans la réparation post-réplication, a partiellement aboli la résistance au 4-NQO dans rnr4Δ. Ces résultats suggèrent que la polymérase Rev3 et possiblement d’autres polymérases translésion (Rev1, Rev7, Rad30) pourraient être impliquées dans la réparation de lésions encombrantes dans l’ADN dans des conditions de carence en dNTP. La réparation de l’ADN, un mécanisme complexe chez la levure, implique une vaste gamme de protéines, dont certaines encore inconnues. Nos résultats indiquent qu’il y aurait plus qu’une protéine impliquée dans la résistance au 4-NQO. Des investigations plus approfondies seront nécessaires afin de comprendre la recombinaison et la réparation post-réplication.

Mutations du gène HFE dans le cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus agressif avec le plus haut taux de mortalité. La croissance des cellules cancéreuses de l’ovaire est limitée par les nutriments de l’environnement, le fer étant un des éléments indispensables à leur prolifération. L’hémochromatose héréditaire est une maladie associée à une accumulation corporelle de fer. Cette maladie est liée à deux mutations majeures du gène HFE soit H63D et C282Y. Étant donnée l’influence de la protéine HFE sur l’entrée du fer dans la cellule, des mutations du gène HFE pourraient être associées à une croissance rapide des cellules cancéreuses. Des études de génotypage du gène HFE effectuées chez 526 patientes avec cancer épithélial de l’ovaire, ont révélées une fréquence allélique de la mutation C282Y significativement plus élevées chez les patientes avec tumeur ovarienne comparativement aux patientes du groupe contrôle (5.9% versus 1.3%, p = 0.02). De plus, le taux de survie des patientes avec mutations C282Y et tumeur ovarienne de G3, après 2 ans, est faible (20%) lorsque comparé à celui des patientes sans mutations (60%, p = 0.005). Une analyse de régression multivariée de Cox a démontrée un risque relatif de 3.1, suggérant que les patientes avec mutations C282Y ont 3 fois plus de chance d’avoir une faible survie (p=0.001). Également, des études de corrélation ont démontrées que les niveaux de ferritine du sérum étaient plus élevés chez les patientes avec grade avancé du cancer épithélial de l’ovaire (r = 0.445 et p= 0.00001), suggérant que ce paramètre pourrait servir comme marqueur tumoral. Afin de comprendre ces résultats, nous avons tout d’abord étudiés l’influence des mutations HFE sur les cellules cancéreuses. Pour ce faire, la lignée du cancer de l’ovaire TOV-112D, homozygote pour la mutation C282Y, a été transfectée avec les vecteurs HFEwt et HFEC282Y. Bien qu’aucune différence significative n’ait été trouvée en termes de TfR totaux, des analyses par FACS ont démontrées un phénotype de déficience de fer pour les clones stables HFEwt. In vitro, la restauration de la protéine HFE, dans la lignée TOV-112D du cancer de l’ovaire, n’influence pas la croissance cellulaire. Ensuite, nous avons étudiés l’influence des niveaux de fer sur la progression tumorale. Une expérience in vivo préliminaire a démontré une tendance à un volume tumoral supérieur dans un modèle de souris de surcharge de fer,HfeRag1-/-. De plus, les souris HfeRag1-/-, injectées avec la lignée du cancer de l’ovaire TOV-21G, ont montrées des niveaux significativement plus faibles de fer sérique comparativement à leur contrôle (fer sérique 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). En conclusion, des études supplémentaires sont nécessaires afin de comprendre davantage le rôle des mutations HFE sur la progression tumorale. Notamment, les niveaux élevés de fer pourraient rendre les cellules tumorales résistantes aux traitements ou encore, augmenter la toxicité et ainsi, contribuer à un mauvais prognostique.

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

The in vivo characterization of the DNA repair gene apn-1 in the model organism Caenorhabditis elegans

Les sites apuriniques/apyrimidinique (AP) représentent une forme de dommage à l’ADN hautement mutagène et ce type de dommage peut survenir spontanément ou être induit par une variété d’agents. Afin de préserver la stabilité génomique, deux familles d’endonucléases de type AP, endo-IV et exo-III, sont nécessaires pour contrecarrer les effets mutagènes des sites AP. Malgré l’identification de membres des deux familles dans plusieurs organismes unicellulaire tels que E.coli et S. cerevisiae, aucun membre de la famille endo-IV n’a été identifié chez les organismes multicellulaires à l’exception de C. elegans et de C. briggsae. Nous avons donc décidé d’investiguer l’importance biologique de APN-1 chez C. elegans par l’utilisation d’une approche de knockdown du gène. Dans notre étude, nous avons montré que le knockdown du gène apn-1 chez C. elegans, en utilisant des ARN d’interférence (ARNi), cause une accumulation de mutations spontanées et induites par des drogues résultant en un délai de l’éclosion des œufs ainsi que par une diminution de la survie et de la longévité des vers adultes. De plus, nous avons montré que cette accumulation de mutations mène à un délai dans la progression du cycle cellulaire durant l’embryogénèse, représentant possiblement une explication du délai dans l’éclosion des œufs. Nous avons montré qu’il y avait une augmentation du niveau de mutations dans la gorge des vers, sans toutefois pouvoir confirmer la distribution de APN-1 qui possède une étiquette GFP. Les animaux transgéniques APN-1-GFP n’exprimaient pas suffisamment de la protéine de fusion pour permettre une visualisation à l’aide d’un microscope à fluorescence, mais la protéine a été détectée par immunobuvardage de type western. Les animaux transgéniques APN-1-GFP étaient instables et avaient des phénotypes concordants avec les défauts génétiques. En conclusion, il semble que C. elegans aie évolué afin de retenir un niveau de base de APN-1 jouant ainsi un rôle versatile afin de maintenir l’intégrité génétique d’autant plus que cet organisme semble manquer plusieurs enzymes de la voie de réparation par excision de base.

Conséquences fonctionnelles de mutations affectant le récepteur de la vasopressine de type 2 et implications thérapeutiques

Le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) joue un rôle crucial dans l’homéostasie hydrique. Exprimé principalement au niveau du rein, son activation par l’hormone antidiurétique arginine-vasopressine (AVP) favorise la réabsorption d’eau, participant ainsi à diminuer la diurèse. Plus de 200 mutations dans le gène du V2R ont été associées au diabète néphrogénique insipide congénital (DINc), une maladie causée par une perte de fonction du récepteur. À l’opposé, trois mutations découvertes récemment induisent un gain de fonction du V2R, et sont la cause du syndrome néphrogénique de l’anti-diurèse inappropriée (NSIAD). Les travaux de cette thèse visent à mieux comprendre les bases moléculaires responsables de la perte ou du gain de fonction des récepteurs mutants associés à ces deux maladies. Dans plus de 50% des cas, les mutations faux-sens affectent négativement l’adoption d’une conformation native par le V2R, provoquant la reconnaissance et la rétention intracellulaire des mutants par le système de contrôle de qualité du réticulum endoplasmique. Nos résultats ont démontré que l’interaction entre les récepteurs mutants et le chaperon moléculaire calnexine est dépendante de N-glycosylation et que sa durée varie en fonction de la mutation. De plus, l’importance de cette modification co-traductionnelle et des interactions lectines-sucres dans le processus de maturation d’un mutant donné s’est avérée une caractéristique intrinsèque, puisque l’absence de N-glycosylation n’a pas affecté le mutant Y128S (phénotype léger) tandis que la maturation du mutant W164S (phénotype sévère) a été totalement abolie. Nos résultats suggèrent aussi que l’action des chaperons pharmacologiques (CP), molécules favorisant la maturation des mutants du V2R, peut survenir à différentes étapes au cours du processus de maturation, selon le mutant réchappé. Ces différences entre muta nts suggèrent des processus biosynthétiques ‘personnalisés’ dictés par la nature de la mutation impliquée et pourraient expliquer la différence de sévérité des manifestations cliniques chez les patients porteurs de ces mutations. Bien qu’une récupération de fonction ait été obtenue pour les mutants Y128S et W164S par un traitement au CP, il n’en est pas de même pour toutes les mutations occasionnant un défaut conformationnel. C’est ce que nous avons démontré pour le mutant V88M, affligé de deux défauts, soit une faible efficacité de maturation combinée à une basse affinité pour l’AVP. Dans ce cas, et malgré une augmentation du nombre de récepteurs mutants la surface cellulaire, la diminution de l’affinité apparente du récepteur mutant pour l’AVP a été exacerbée par la présence résiduelle de CP à son site de liaison, rendant impossible l’activation du récepteur aux concentrations physiologiques d’AVP. Les mutants R137C et R137L ont une activité constitutive élevée et mènent au NSIAD tandis que la substitution de cette même arginine par une histidine (R137H) mène au DINc. Ces trois mutants se sont avéré partager plusieurs caractéristiques, dont une efficacité de maturation réduite et une désensibilisation spontanée élevée. La seule différence iden tifiée entre ces mutants est leur niveau d’activité constitutive. Le CP utilisé dans nos études possède aussi la propriété d’agoniste inverse, mais n’a pourtant pas diminué l’activité constitutive des mutants R137C/L, suggérant une conformation active ‘figée’. Seul l’effet chaperon a été observé, entraînant la hausse de récepteurs à la surface cellulaire, qui se traduit par une augmentation de la production de second messager. Nous avons par contre suggéré l’utilisation d’AVP puisqu’il favorise l’endocytose des récepteurs R137/L sans promouvoir leur activation, diminuant ainsi le nombre de récepteurs actifs à la surface cellulaire. Nous avons identifié la première mutation occasionnant un gain de fonction du V2R qui n’implique pas l’arginine 137. Le mutant F229V a une activité constitutive élevée et, contrairement aux R137C et R137L, il n’est pas sujet à une désensibilisation spontanée accrue. L’observation que des agonistes inverses sont aptes à inhiber l’activité constitutive de ce nouveau mutant est une découverte importante puisque l’insuccès obtenu avec les mutations précédentes suggérait que ces molécules n’étaient pas utiles pour le traitement du NSIAD. Considérés globalement, ces travaux illustrent le caractère particulier des formes mutantes du V2R et l’importance de bien cerner les conséquences fonctionnelles des mutations afin d’apporter aux patients atteints de DINc ou NSIAD une thérapie personnalisée, et de développer de nouveaux agents thérapeutiques adaptés aux besoins.