Mutations in the SRY, DAX1, SF1 and WNT4 genes in Brazilian sex-reversed patients

In most mammals, male development is triggered by the transient expression of the SRY gene, which initiates a cascade of gene interactions ultimately leading to the formation of a testis from the indifferent fetal gonad. Mutation studies have identified several genes essential for early gonadal development. We report here a molecular study of the SRY, DAX1, SF1 and WNT4 genes, mainly involved in sexual determination, in Brazilian 46,XX and 46,XY sex-reversed patients. The group of 46,XX sex-reversed patients consisted of thirteen 46,XX true hermaphrodites and four 46,XX males, and was examined for the presence of the SRY gene and for the loss of function (inactivating mutations and deletions) of DAX1 and WNT4 genes. In the second group consisting of thirty-three 46,XY sex-reversed patients we investigated the presence of inactivating mutations in the SRY and SF1 genes as well as the overexpression (duplication) of the DAX1 and WNT4 genes. The SRY gene was present in two 46,XX male patients and in none of the true hermaphrodites. Only one mutation, located outside homeobox domain of the 5' region of the HMG box of SRY (S18N), was identified in a patient with 46,XY sex reversal. A novel 8-bp microdeletion of the SF1 gene was identified in a 46,XY sex-reversed patient without adrenal insufficiency. The dosage of DAX1 and WNT4 was normal in the sex-reversed patients studied. We conclude that these genes are rarely involved in the etiology of male gonadal development in sex-reversed patients, a fact suggesting the presence of other genes in the sex determination cascade.

Loss of resting bradycardia with detraining is associated with intrinsic heart rate changes

The mechanisms underlying the loss of resting bradycardia with detraining were studied in rats. The relative contribution of autonomic and non-autonomic mechanisms was studied in 26 male Wistar rats (180-220 g) randomly assigned to four groups: sedentary (S, N = 6), trained (T, N = 8), detrained for 1 week (D1, N = 6), and detrained for 2 weeks (D2, N = 6). T, D1 and D2 were treadmill trained 5 days/week for 60 min with a gradual increase towards 50% peak VO2. After the last training session, D1 and D2 were detrained for 1 and 2 weeks, respectively. The effect of the autonomic nervous system in causing training-induced resting bradycardia and in restoring heart rate (HR) to pre-exercise training level (PET) with detraining was examined indirectly after cardiac muscarinic and adrenergic receptor blockade. T rats significantly increased peak VO2 by 15 or 23.5% when compared to PET and S rats, respectively. Detraining reduced peak VO2 in both D1 and D2 rats by 22% compared to T rats, indicating loss of aerobic capacity. Resting HR was significantly lower in T and D1 rats than in S rats (313 ± 6.67 and 321 ± 6.01 vs 342 ± 12.2 bpm) and was associated with a significantly decreased intrinsic HR (368 ± 6.1 and 362 ± 7.3 vs 390 ± 8 bpm). Two weeks of detraining reversed the resting HR near PET (335 ± 6.01 bpm) due to an increased intrinsic HR in D2 rats compared with T and D1 rats (376 ± 8.8 bpm). The present study provides the first evidence of intrinsic HR-mediated loss of resting bradycardia with detraining in rats.

Long-term loss of color vision after exposure to mercury vapor

We evaluated the color vision of 24 subjects (41.6 ± 6.5 years; 6 females) who worked in fluorescent lamp industries. They had been occupationally exposed to mercury vapor (10.6 ± 5.2 years) and had been away from the source of exposure for 6.4 ± 4.04 years. Mean urinary concentration of mercury was 40.6 ± 36.4 µg/g creatinine during or up to 1 year after exposure and 2.71 ± 1.19 µg/g creatinine at the time of color vision testing or up to 1 year thereafter. All patients were diagnosed with chronic mercury intoxication, characterized by clinical symptoms and neuropsychological alterations. A control group (N = 36, 48.6 ± 11.9 years, 10 females, 1.5 ± 0.47 µg mercury/g creatinine) was subjected to the same tests. Inclusion criteria for both groups were Snellen VA 20/30 or better and absence of known ophthalmologic pathologies. Color discrimination was assessed with the Farnsworth D-15 test (D-15) and with the Lanthony D-15d test (D-15d). Significant differences were found between the two eyes of the patients (P < 0.001) in both tests. Results for the worst eye were also different from controls for both tests: P = 0.014 for D-15 and P < 0.001 for D-15d. As shown in previous studies, the D-15d proved to be more sensitive than the D-15 for the screening and diagnosis of the color discrimination losses. Since color discrimination losses were still present many years after the end of exposure, they may be considered to be irreversible, at least under the conditions of the present study.

Genetic variations of EBV-LMP1 from nasopharyngeal carcinoma biopsies: potential loss of T cell epitopes

To find Epstein-Barr virus (EBV) strains with genetic variations of EBV latent membrane protein 1 (EBV-LMP1) from nasopharyngeal carcinoma (NPC), the full-length DNA of LMP1 genes from 21 NPC biopsies obtained in Hunan province in southern China was amplified and sequenced. Our sequences were compared to those previously reported by the Clustal V method. Results showed that all 21 sequences displayed two amino acid changes most frequently in LMP1 of CD4+ T cell epitopes at codons 144 (F®I, 21/21) and 212 (G®S, 19/21) or (G®N, 2/21). We also show that type A EBV strain is prevalent in the cases of NPC from Hunan province with a 30-bp 18/21 deletion, and we highlight that this deletion resulted in loss of one of the CD4+ T cell-restricted epitopes. The other 3 sequences without this deletion all had a change at codon 344 (G®D). Furthermore, in the major epitope sequence of CD8+ T cells restricted by HLA-A2, all 21 sequences showed changes at codons 126 (L®F) and 129 (M®I). Our study discovered that one of the 21 sequence variations harbored a new change at codon 131 (W®C), and 5/21 specimens showed another novel change at codon 115 (G®A) in the major epitope sequence of CD8+ T cells restricted by HLA-A2. Our study suggests that these sequence variations of NPC-derived LMP1 may lead to a potential escape from host cell immune recognition, protecting latent EBV infection and causing an increase in tumorigenicity.

Association of loss of heterozygosity with cytogenetic abnormalities in acute myeloid leukemia and myelodysplastic syndrome

Deletions on chromosomes 5 and 7 are frequently seen in myelodysplastic syndrome (MDS) and acute myeloid leukemia (AML). It is assumed that these deletions indicate loss of tumor suppressor genes on these chromosomes and until these tumor suppressor genes are identified, the functional consequences of these deletions and the molecular basis of these myeloid disorders cannot be completely understood. We evaluated loss of heterozygosity (LOH) in 44 patients (18 MDS and 26 AML, diagnosed according to WHO classification criteria) at diagnosis, using a four-microsatellite marker panel: an intragenic marker on the 7th intron of gene IRF-1 of the 5q31.1 region and three markers located inside the 7q31.1 region and correlated the LOH with karyotype abnormalities. The microsatellites chosen corresponded to chromosome regions frequently deleted in MDS/AML. The samples with Q (peak area) less than or equal to 0.50 were indicative of LOH. The percent of informative samples (i.e., heterozygous) for the intragenic microsatellite in gene IRF-1 and in loci D7S486, D7S515 and D7S522 were 66.6, 73.7, 75.5, and 48.8%, respectively. Cytogenetic abnormalities by G-banding were found in 36% (16/44) of the patients (2 of 18 MDS and 14 of 26 AML patients). We found a significantly positive association of the occurrence of LOH with abnormal karyotype (P < 0.05; chi-square test) and there were cases with LOH but the karyotype was normal (by G-banding). These data indicate that LOH in different microsatellite markers is possibly an event previous to chromosomal abnormalities in these myeloid neoplasias.

Hypoxic-ischemic injury decreases anxiety-like behavior in rats when associated with loss of tyrosine-hydroxylase immunoreactive neurons of the substantia nigra

Neonatal Sprague-Dawley rats were randomly divided into normal control, mild hypoxia-ischemia (HI), and severe HI groups (N = 10 in each group at each time) on postnatal day 7 (P7) to study the effect of mild and severe HI on anxiety-like behavior and the expression of tyrosine hydroxylase (TH) in the substantia nigra (SN). The mild and severe HI groups were exposed to hypoxia (8% O2/92% N2) for 90 and 150 min, respectively. The elevated plus-maze (EPM) test was performed to assess anxiety-like behavior by measuring time spent in the open arms (OAT) and OAT%, and immunohistochemistry was used to determine the expression of TH in the SN at P14, P21, and P28. OAT and OAT% in the EPM were significantly increased in both the mild (1.88-, 1.99-, and 2.04-fold, and 1.94-, 1.51-, and 1.46-fold) and severe HI groups (1.69-, 1.68-, and 1.87-fold, and 1.83-, 1.43-, and 1.39-fold, respectively; P < 0.05). The percent of TH-positive cells occupying the SN area was significantly and similarly decreased in both the mild (17.7, 40.2, and 47.2%) and severe HI groups (16.3, 32.2, and 43.8%, respectively; P < 0.05). The decrease in the number of TH-positive cells in the SN and the level of protein expression were closely associated (Pearson correlation analysis: r = 0.991, P = 0.000 in the mild HI group and r = 0.974, P = 0.000 in the severe HI group) with the impaired anxiety-like behaviors. We conclude that neonatal HI results in decreased anxiety-like behavior during the juvenile period of Sprague-Dawley rats, which is associated with the decreased activity of TH in the SN. The impairment of anxiety and the expression of TH are not likely to be dependent on the severity of HI.

Loss of Y-chromosome does not correlate with age at onset of head and neck carcinoma: a case-control study

Loss of Y-chromosome has been correlated with older age in males. Furthermore, current evidence indicates that Y-chromosome loss also occurs in several human tumors, including head and neck carcinomas. However, the association between Y nullisomy and the occurrence of neoplasias in elderly men has not been well established. In the present study, the association between Y-chromosome loss and head and neck carcinomas was evaluated by comparison to cells from peripheral blood lymphocytes and normal mucosa of cancer-free individuals matched for age using dual-color fluorescence in situ hybridization. Twenty-one patients ranging in age from 28 to 68 years were divided into five-year groups for comparison with 16 cancer-free individuals matched for age. The medical records of all patients were examined to obtain clinical and histopathological data. None of the patients had undergone radiotherapy or chemotherapy before surgery. In all groups, the frequency of Y-chromosome loss was higher among patients than among normal reference subjects (P < 0.0001) and was not age-dependent. These data suggest that Y-chromosome loss is a tumor-specific alteration not associated with advanced age in head and neck carcinomas.

Exogenous abscisic acid inhibits the water-loss of postharvest romaine lettuce during storage by inducing stomatal closure

Abstract Postharvest lettuce often lose water, thus affecting both its market value and consumer acceptance. However, the mechanism of the water-loss is still waiting well exploration. The aim of the present study was to investigate the effect of a foliar application of ABA on the fresh weight-loss and the chlorophyll content of postharvest lettuce as well as its association with the regulation of stomata. The present data demonstrated that exogenously application of ABA, in a concentration range of 0 to 100 µM, significantly lowered the fresh weight-loss of postharvest lettuce. ABA also delayed chlorophyll reduction during ambient storage, but this protective effect was ABA concentration-dependent. Among the tested ABA concentrations, 50 µM or lower ABA produced an inhibition effect on chlorophyll degradation in postharvest lettuce leaves. The results demonstrated that the exogenous ABA treatment can obviously reduce the transpiration rate of lettuce leaves by promoting the stomatal closure of postharvest lettuce, therefore eventually delay fresh weight-loss. The present study primarily showed that the application of exogenous ABA, which originated from a naturally-produced phytohormone, has a great potential in retaining the freshness of postharvest lettuce that is stored in an ambient condition, although possible practical application still need to be further evaluated.

Pathogenèse moléculaire de la neuropathie sensitive et motrice héréditaire avec agénésie du corps calleux

La neuropathie sensitive et motrice héréditaire avec agénésie du corps calleux (NSMH/ACC) se traduit par une atteinte neurodégénérative sévère associée à des anomalies développementales dans le système nerveux central et du retard mental. Bien que rare dans le monde, ce désordre autosomique récessif est particulièrement fréquent dans la population Québécoise du Canada Français du fait d’un effet fondateur. L’unique étude réalisée sur la mutation québécoise du gène qui code pour le co-transporteur de potassiumchlore 3 (KCC3) a montré qu’il y a une perte de fonction de la protéine. Cependant, la maladie est également retrouvée hors du Québec et il reste encore à élucider les pathomécanismes mis en jeu. Nous avons donc séquencé les 26 exons du gène KCC3 chez des individus recrutés dans le monde entier et suspectés d’être atteints de la maladie. Nous avons ainsi identifié trois nouvelles mutations. L’étude fonctionnelle de ces mutations nous a confirmé la perte de fonction systématique des co-transporteurs mutés. Puisque l’inactivation de KCC3 se produit majoritairement via l’élimination de segments peptidiques en C-terminus, nous avons concentré notre attention sur l’identification des interactions qui s’y produisent. À l’aide d’approches double hybride, pull-down et immunomarquage, nous avons déterminé que KCC3 interagit avec la créatine kinase CK-B et que cette interaction est perturbée par les mutations tronquantes. De plus, l’utilisation d’un inhibiteur de créatine kinase inactive KCC3, ce qui démontre qu’il existe bien un lien fonctionnel et pathologique entre KCC3 et ses partenaires C-terminaux. Nous avons aussi identifié des anomalies majeures de localisation membranaire des KCC3 mutés. Que KCC3 soit tronqué ou pleine longueur, sa distribution subcellulaire est affectée dans des cellules en culture, dans les ovocytes de Xenopes et dans des échantillons de cerveau de patients. La perte d’interaction entre KCC3 et CK-B et/ou les défauts de transit intracellulaire de KCC3 sont donc les mécanismes pathologiques majeurs de la NSMH/ACC.

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.

Association de polymorphismes dans le gène GPIHBP1 avec l’hypertriglycéridémie

L’hypertriglycéridémie (hyperTG) est une dyslipidémie fréquente, caractérisée par une augmentation de la concentration plasmatique en triglycérides (TG). L’hyperTG est considérée comme un facteur de risque indépendant de la maladie cardiovasculaire, particulièrement de la maladie coronarienne athérosclérotique. Plusieurs facteurs environnementaux et génétiques ont été associés avec l’hyperTG. Cependant, près de 90% des cas d’hyperTG primaire sont encore incomplètement caractérisés au niveau moléculaire. Dernièrement, la protéine GPIHBP1 (glycosylphosphatidylinositol-anchored high-density lipoprotein-binding protein 1), qui a un rôle clef dans le métabolisme des TG, a été associée à l’expression d’hyperTG sévère et rare chez l’humain. Ce mémoire présente les résultats de nos travaux qui ont été effectués afin d’identifier de nouvelles bases moléculaires associées à l’expression de l’hyperTG dans le locus du gène GPIHBP1. Nous avons observé que le polymorphisme GPIHBP1 g.-469G>A (rs72691625), dont la fréquence de l’allèle mineure a été évaluée à 19,6% dans notre échantillon, serait associé à l’expression d’hyperTG (TG ≥ 2mmol/L) dans une population canadienne-française. Ce polymorphisme est associé à un risque 1,67 fois plus grand d’exprimer une triglycéridémie ≥ 2mmol/L chez les porteurs hétérozygotes et 5,7 fois plus grand chez les porteurs homozygotes, comparativement aux non-porteurs. Ce risque d’hyperTG serait exacerbé par la présence concomitante d’une mutation hypertriglycéridémiante dans le gène codant pour la lipoprotéine lipase. La présence de ce polymorphisme serait particulièrement associée à l’expression de la dysbêtalipoprotéinémie familiale et de l’hypertriglycéridémie familiale endogène. GPIHBP1 g.-469G>A est le premier polymorphisme fréquent identifié dans le promoteur du gène à être associé avec l’expression d’hyperTG. GPIHBP1 émerge de plus en plus comme un gène candidat intéressant pour la recherche de nouvelles bases moléculaires pouvant expliquer certaines formes d’hyperTG primaire fréquente.

Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 in human disease

Les maladies cardiovasculaires (MCV) demeurent au tournant de ce siècle la principale cause de mortalité dans le monde. Parmi les facteurs de risque, l’hypercholestérolémie et l’obésité abdominale sont directement liées au développement précoce de l’athérosclérose. L’hypercholestérolémie familiale, communément associée à une déficience des récepteurs des lipoprotéines de basse densité (LDLR), est connue comme cause de maladie précoce d’athérosclérose et de calcification aortique chez l’humain. La subtilisine convertase proprotéine/kexine du type 9 (PCSK9), membre de la famille des proprotéines convertases, est trouvée indirectement associée aux MCV par son implication dans la dégradation du LDLR. Chez l'humain, des mutations du gène PCSK9 conduisent soit à une hypercholestérolémie familiale, soit à une hypocholestérolémie, selon que la mutation entraîne un gain ou une perte de fonction, respectivement. Il demeure incertain si les individus porteurs de mutations causant un gain de fonction de la PCSK9 développeront une calcification aortique ou si des mutations entraînant une perte de fonction provoqueront une obésité abdominale. Dans cette étude, nous avons examiné : 1) l’effet d’une surexpression de PCSK9 dans le foie de souris sur la calcification aortique ; 2) les conséquences d’une déficience en PCSK9 (Pcsk9 KO), mimant une inhibition pharmacologique, sur le tissu graisseux. Nous avons utilisé un modèle de souris transgénique (Tg) surexprimant le cDNA de PCSK9 de souris dans les hépatocytes de souris et démontrons par tomographie calculée qu’une calcification survient de façon moins étendue chez les souris PCSK9 Tg que chez les souris déficientes en LDLR. Alors que le PCSK9 Tg et la déficience en LDLR causaient tous deux une hypercholestérolémie familiale, les niveaux seuls de cholestérol circulant ne parvenaient pas à prédire le degré de calcification aortique. Dans une seconde étude, nous utilisions des souris génétiquement manipulées dépourvues de PSCK9 et démontrons que l’accumulation de graisses viscérales (adipogenèse) apparaît régulée par la PCSK9 circulante. Ainsi, en l’absence de PCSK9, l’adipogenèse viscérale augmente vraisemblablement par régulation post-traductionnelle des récepteurs à lipoprotéines de très basse densité (VLDLR) dans le tissu adipeux. Ces deux modèles mettent en évidence un équilibre dynamique de la PCSK9 dans des voies métaboliques différentes, réalisant un élément clé dans la santé cardiovasculaire. Par conséquent, les essais d’investigations et d’altérations biologiques de la PCSK9 devraient être pris en compte dans un modèle animal valide utilisant une méthode sensible et en portant une attention prudente aux effets secondaires de toute intervention.

Contribution de la déficience en lipoprotéine lipase (LPL) au profil cardiométabolique lié à l'adiponectine chez les femmes

La déficience partielle en lipoprotéine lipase (LPLD) est associée à une augmentation du risque cardiométabolique chez les hommes et les femmes. L’adiponectine, le syndrome métabolique et la ménopause sont des modulateurs importants de ce risque. L’objectif de cette étude était d’évaluer la contribution de l’adiponectine au profil de risque cardiométabolique de femmes porteuses de variants dans le gène LPL connus pour être associés avec la LPLD. L'échantillon étudié comprenait 568 femmes d'origine canadienne-française, dont 127 avec une LPLD et 441 non LPLD (contrôles). L'influence de l'adiponectine sur le risque associé à la LPLD a été évaluée en utilisant des analyses de régression multiples prenant en compte l’influence du statut ménopausique, des variables anthropométriques, du bilan lipidique, de la glycémie à jeun et du tabagisme. Les résultats montrent que les niveaux d'adiponectine étaient significativement plus faibles dans les groupes LPLD. La contribution des valeurs faibles d’adiponectine au profil de risque cardiométabolique des sujets LPLD était indépendante du statut ménopausique et de toutes les autres covariables étudiées. Cela suggère que l'adiponectine contribue au profil de risque cardiométabolique chez les femmes porteuses d’une mutation connue pour être associée avec la LPLD.

Analyse génétique moléculaire du gène de la voie non-canonique Frizzled/Dishevelled PRICKLE1 dans les anomalies du tube neural chez l’humain

La voie de la polarité planaire cellulaire (PCP), aussi connue sous le nom de la voie non-canonique du Frizzled/Dishevelled, contrôle le processus morphogénétique de l'extension convergente (CE) qui est essentiel pour la gastrulation et la formation du tube neural pendant l'embryogenèse. La signalisation du PCP a été récemment associée avec des anomalies du tube neural (ATN) dans des modèles animaux et chez l'humain. Prickle1 est une protéine centrale de la voie PCP, exprimée dans la ligne primitive et le mésoderme pendant l'embryogenèse de la souris. La perte ou le gain de fonction de Prickle1 mène à des mouvements de CE fautifs chez le poisson zèbre et la grenouille. PRICKLE1 interagit directement avec deux autres membres de la voie PCP, Dishevelled et Strabismus/Vang. Dans notre étude, nous avons investigué le rôle de PRICKLE1 dans l'étiologie des ATN dans une cohorte de 810 patients par le re-séquençage de son cadre de lecture et des jonctions exon-intron. Le potentiel pathogénique des mutations ainsi identifiées a été évalué par des méthodes bioinformatiques, suivi par une validation fonctionnelle in vivo dans un système poisson zèbre. Nous avons identifié dans notre cohorte un total de 9 nouvelles mutations dont sept: p.Ile69Thr, p.Asn81His, p.Thr275Met, p.Arg682Cys et p.Ser739Phe, p.Val550Met et p.Asp771Asn qui affectent des acides aminés conservés. Ces mutations ont été prédites in silico d’affecter la fonction de la protéine et sont absentes dans une large cohorte de contrôles de même origine ethnique. La co-injection de ces variantes avec le gène prickle1a de type sauvage chez l’embryon de poisson zèbre a démontré qu’une mutation, p.Arg682Cys, modifie dans un sens négatif le phénotype du défaut de la CE produit par pk1 de type sauvage. Notre étude démontre que PK1 peut agir comme facteur prédisposant pour les ATN chez l’humain et élargit encore plus nos connaissances sur le rôle des gènes de la PCP dans la pathogenèse de ces malformations.

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.