Functional analysis of Ectodysplasin-A mutations causing selective tooth agenesis.

Mutations of the Ectodysplasin-A (EDA) gene are generally associated with the syndrome hypohidrotic ectodermal dysplasia (MIM 305100), but they can also manifest as selective, non-syndromic tooth agenesis (MIM300606). We have performed an in vitro functional analysis of six selective tooth agenesis-causing EDA mutations (one novel and five known) that are located in the C-terminal tumor necrosis factor homology domain of the protein. Our study reveals that expression, receptor binding or signaling capability of the mutant EDA1 proteins is only impaired in contrast to syndrome-causing mutations, which we have previously shown to abolish EDA1 expression, receptor binding or signaling. Our results support a model in which the development of the human dentition, especially of anterior teeth, requires the highest level of EDA-receptor signaling, whereas other ectodermal appendages, including posterior teeth, have less stringent requirements and form normally in response to EDA mutations with reduced activity.

Jaffé-Campanacci syndrome: an extremely rare cause of pathologic fracture of the femur

Introduction: Non-ossifying fibromas are common benign bone tumors of children and young adults. They are usually single, asymptomatic and regress spontaneously in adulthood. Some rare cases of pathologic fractures have been described. Jaffé-Campanacci syndrome is the association of multiple non-ossifying fibromas, "café-au-lait" spots and some degree of type 1 neurofibromatosis. While the relationship between the two entities remains unclear, there seems to be some genetic similarities (partial or complete deletion of the gene NF1). Case Report: A 17 yo female patient with a neurofibromatosis type 1 was referred to our tertiary centre with a pathologic fracture of the distal femur through a non-ossifying fibroma. She had a slight mental retardation and "café-au-lait" spots. Imaging revealed multiple typical non-ossifying fibromas of both distal femurs and proximal tibias. There was no impending fracture of the controlateral side, and no other findings on thoraco-abdominal CT scanner. The fracture was treated by minimal invasive plate osteosynthesis. Histological analysis of tissue samples taken during the intervention confirmed the histologic diagnosis of non-ossifying fibroma. The fracture healed eventless and the patient returned to work after 3 months. At 12 months follow-up, the patient remained pain-free. Imaging revealed remodelling of the lesions. Conclusion: Jaffé-Campanacci syndrome is an extremely rare cause of pathologic femur fracture. These fractures can be treated like any other, and good outcome is expected. There is still no consensus in regards to definition of the disease and its relationship with type 1 neurofibromatosis.

Functional analysis of disease-causing NR2E3 mutations

Purpose:We analyzed the transcriptional activity of disease-causing NR2E3 mutant proteins in a heterologous system. NR2E3 belongs to the nuclear receptor superfamily of transcription factors, characterized by evolutionary-conserved DNA-binding (DBD) and ligand-binding (LBD) domains. NR2E3 acts in concert with the transcription factors CRX and NRL to repress cone-specific genes and activate rod-specific genes in rod photoreceptors. During development, NR2E3 is also required to suppress cone cell generation from retinal progenitor cells. In humans, mutations in NR2E3 have been associated with the recessively inherited enhanced short wavelength sensitive (S-) cone syndrome (ESCS), the Goldman-Favre syndrome, and, more recently, with autosomal dominant retinitis pigmentosa (adRP). Methods:The different NR2E3 mutants were generated by QuickChangeR mutagenesis and analyzed by transfection in heterologous HEK293T cells. Results:In transactivation assays in HEK293T cells, the adRP-linked p.G56R mutant protein exhibited a more severe effect both in activation of a rhodopsin promoter reporter construct and in repression of M-opsin promoter reporter construct, than the ESCS-linked R76Q, R76W, G88V, R97H, R104Q, R104W mutants of the DBD. In contrast, the ESCS-linked p.R311Q mutant of the LBD behaved like the NR2E3 wild-type protein in these assays. By co-expressing the corepressors atrophin-1 and -2, a differential repression of the M-opsin promoter was observed in presence of the p.R311Q, p.R385P and p.M407K. Interestingly, corepressor expression also affected the activity of CRX, but not NRL, in both rhodopsin and M-opsin transactivation assays. Conclusions:Taken together, these in vitro results suggest a distinct disease mechanism for the adRP-linked mutation, but open the possibility of different mechanisms for the development of ESCS that is clinically characterized by important phenotypic variations.

Kartagener syndrome: an uncommon cause of neonatal respiratory distress?

We report a newborn with respiratory distress and situs inversus totalis. The diagnosis of primary ciliary dyskinesia was confirmed by both ultrastructural and functional investigations. The immotile cilia syndrome was suspected because of respiratory distress, situs inversus, abnormal nasal discharge and hyperinflated chest X-ray. We suggest that ultrastructural and functional investigations of the respiratory mucosa should be done in any newborn with respiratory distress without explanation for the respiratory problems. Establishment of the correct diagnosis at an early stage may allow to improve the prognosis provided prophylactic physiotherapy, vaccinations, and aggressive antibiotic treatment of intercurrent respiratory infections are instituted. CONCLUSION Despite its rarity, primary ciliary dyskinesia should be considered in unexplained cases of neonatal distress.

Peripapillary neovascular membrane: A rare cause of acute vision loss in pediatric idiopathic intracranial hypertension.

We report a 14-year-old boy who presented with vision loss secondary to peripapillary neovascular membrane (PPNVM) as the initial and only symptom of papilledema secondary to idiopathic intracranial hypertension. After one lumbar puncture, visual acuity progressively recovered during the course of 1 week and further improved with the administration of oral acetazolamide. One year after the onset of vision loss, the patient's visual acuity had recovered to baseline measurements. The previously active PPNVM had involuted into a residual peripapillary fibrotic scar. To our knowledge, this is the first report of PPNVM complicating idiopathic intracranial hypertension in a child.

Lethal skeletal dysplasia in mice and humans lacking the golgin GMAP-210.

BACKGROUND: Establishing the genetic basis of phenotypes such as skeletal dysplasia in model organisms can provide insights into biologic processes and their role in human disease. METHODS: We screened mutagenized mice and observed a neonatal lethal skeletal dysplasia with an autosomal recessive pattern of inheritance. Through genetic mapping and positional cloning, we identified the causative mutation. RESULTS: Affected mice had a nonsense mutation in the thyroid hormone receptor interactor 11 gene (Trip11), which encodes the Golgi microtubule-associated protein 210 (GMAP-210); the affected mice lacked this protein. Golgi architecture was disturbed in multiple tissues, including cartilage. Skeletal development was severely impaired, with chondrocytes showing swelling and stress in the endoplasmic reticulum, abnormal cellular differentiation, and increased cell death. Golgi-mediated glycosylation events were altered in fibroblasts and chondrocytes lacking GMAP-210, and these chondrocytes had intracellular accumulation of perlecan, an extracellular matrix protein, but not of type II collagen or aggrecan, two other extracellular matrix proteins. The similarities between the skeletal and cellular phenotypes in these mice and those in patients with achondrogenesis type 1A, a neonatal lethal form of skeletal dysplasia in humans, suggested that achondrogenesis type 1A may be caused by GMAP-210 deficiency. Sequence analysis revealed loss-of-function mutations in the 10 unrelated patients with achondrogenesis type 1A whom we studied. CONCLUSIONS: GMAP-210 is required for the efficient glycosylation and cellular transport of multiple proteins. The identification of a mutation affecting GMAP-210 in mice, and then in humans, as the cause of a lethal skeletal dysplasia underscores the value of screening for abnormal phenotypes in model organisms and identifying the causative mutations.

Tissue specificity in DNA repair: lessons from trinucleotide repeat instability.

DNA must constantly be repaired to maintain genome stability. Although it is clear that DNA repair reactions depend on cell type and developmental stage, we know surprisingly little about the mechanisms that underlie this tissue specificity. This is due, in part, to the lack of adequate study systems. This review discusses recent progress toward understanding the mechanism leading to varying rates of instability at expanded trinucleotide repeats (TNRs) in different tissues. Although they are not DNA lesions, TNRs are hotspots for genome instability because normal DNA repair activities cause changes in repeat length. The rates of expansions and contractions are readily detectable and depend on cell identity, making TNR instability a particularly convenient model system. A better understanding of this type of genome instability will provide a foundation for studying tissue-specific DNA repair more generally, which has implications in cancer and other diseases caused by mutations in the caretakers of the genome.

Sudden death: ethical and legal problems of post-mortem forensic genetic testing for hereditary cardiac diseases.

Hereditary non-structural diseases such as catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia (CPVT), long QT, and the Brugada syndrome as well as structural disease such as hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy (ARVC) cause a significant percentage of sudden cardiac deaths in the young. In these cases, genetic testing can be useful and does not require proxy consent if it is carried out at the request of judicial authorities as part of a forensic death investigation. Mutations in several genes are implicated in arrhythmic syndromes, including SCN5A, KCNQ1, KCNH2, RyR2, and genes causing HCM. If the victim's test is positive, this information is important for relatives who might be themselves at risk of carrying the disease-causing mutation. There is no consensus about how professionals should proceed in this context. This article discusses the ethical and legal arguments in favour of and against three options: genetic testing of the deceased victim only; counselling of relatives before testing the victim; counselling restricted to relatives of victims who tested positive for mutations of serious and preventable diseases. Legal cases are mentioned that pertain to the duty of geneticists and other physicians to warn relatives. Although the claim for a legal duty is tenuous, recent publications and guidelines suggest that geneticists and others involved in the multidisciplinary approach of sudden death (SD) cases may, nevertheless, have an ethical duty to inform relatives of SD victims. Several practical problems remain pertaining to the costs of testing, the counselling and to the need to obtain permission of judicial authorities.

" Leishmania major " metacaspase in programmed cell death

Abstract: The human protozoan parasite Leishmania major has been shown to exhibit several morphological and biochemical features characteristic of a programmed cell death (PCD) when differentiating into infectious stages and under a variety of stress conditions. In mammalian cells, the principal effector molecules of PCD or apoptosis are caspases. Although some caspase-like peptidase activity has been reported in dying parasites, no caspase gene is present in the L. major genome. However, a single metacaspase gene is present in L. major whose encoded protein harbors the predicted secondary structure and the catalytic dyad histidine/cysteine described for caspases and other metacaspases identified in plants and yeast. Metacaspases are also present in other protozoan parasites such as Trypanosoma and Plasmodium species and are not present in mammalian cells, which make them a possible drug target for the treatment of the parasitic diseases they cause. The Saccharomyces cerevisiae metacaspase YCA1 has been implicated in the death of aging cells, cells defective in some biological functions, and cells exposed to different environmental stresses. In this study, we evaluated the functional heterologous complementation of a S. cerevisiae ycal null mutant with the L. major metacaspase (LmjMCA} in cell death induced by oxidative stress. We show that LmjMCA is involved in yeast cell death, similar to YCA1, and that this function depends on its catalytic activity. LmjMCA was found to be auto-processed as occurs for caspases, however, LmjMCA did not exhibit any activity with caspase substrates. In contrast, LmjMCA was active towards substrates with arginine in the P1 position, with the activity being abolished following H147A and C202A catalytic site mutations and addition of the arginal inhibitor leupeptin. In order to identify the L. major proteins that may function as substrates, inhibitors, or may bind and recruit LmjMCA, a yeast two-hybrid screening with cDNA libraries from different life cycle stages of the parasite was conducted. Proteins putatively involved in PCD were identified as interacting with LmjMCA, however, the interaction of LmjMCA with proteins involved in other physiological processes such as vesicle transport, suggests that LmjMCA could have additional roles in the different life cycle stages of the parasite. Résumé: Plusieurs caractéristiques morphologiques et biochimiques rappelant la mort cellulaire programmée ont été identifiées dans les stades infectieux et sous des conditions de stress, chez le parasite protozoaire humain, Leishmania major. Dans les cellules de mammifères, les caspases sont les molécules effectrices principales impliquées dans la mort cellulaire programmée et l'apoptose. Bien qu'une activité caspase ait été retrouvée dans des parasites en mon` cellulaire, le génome de Leishmania ne contient aucun gène qui pourrait coder pour une caspase. À la place, on retrouve un gène unique codant pour une métacaspase. Une prédiction de la structure secondaire de la métacaspase montre que cette métacaspase a un domaine catalytique contenant la dyade histidine/cystéine présente dans les caspases et les autres métacaspases décrites chez les plantes et la levure. Les métacaspases sont aussi présentes dans d'autres parasites protozoaires tels que Trypanosome et Plasmodium, mais ne sont pas présentes dans les cellules de mammifères, ce qui en fait des cibles intéressantes pour le développement de drogue. Dans la levure, Saccharomyces cerevisiae, la métacaspase YCA1 est impliquée dans la mort des cellules âgées, la mort des cellules défectueuses dans certaines fonctions biologiques et dans les cellules exposées à différents stress environnementaux. Dans cette étude, une complémentation hétérologue fonctionnelle d'un mutant de la levure déficient en YCA1 par le gène LmjMCA de L. major lors de l'induction de ta mort par stress oxydatif a été évaluée. Nos résultats montrent que LmjMCA peut remplacer YGA1 dans le programme de mort cellulaire chez la levure et que celte fonction dépend de son activité catalytique. De plus, LmjMCA subit une auto clivage comme les caspases mais n'exhibe aucune spécificité pour les substrats des caspases. Au contraire, LmjMCA est active envers des substrats ayant une arginine en position P1, son activité étant détruite suite à des changements de son domaine catalytique par les mutations H147A et C202A ou suite à une inhibition para la leupeptine. Afin d'identifier quels pourraient être les substrats, les inhibiteurs ou les molécules interagissant avec LmjMCA, nous avons entrepris un criblage double-hybride en utilisant des librairies de d'ADNc provenant de différents stades du cycle parasitaire. Plusieurs protéines potentiellement impliquées dans un programme de mort cellulaire ont été identifiées comme interagissant avec LmjMCA. Cependant, l'identification de protéines impliquées dans le transport vésiculaire suggère aussi que LmjMCA pourrait avoir un rôle additionnel dans les différents stades du cycle parasitaire. Résumé destiné à un large public: De nos jours, la leishmaniose est la deuxième plus importante maladie parasitaire après la malaria. Malgré les avancées accomplies dans les stratégies de contrôle, près de deux millions de nouveaux cas apparaissent chaque année. Actuellement, la principale stratégie pour faire face à ce problème épidémiologique consiste en un traitement pharmacologique des personnes infectées. Pourtant, seule une dizaine de médicaments, dont la plupart sont toxiques, est disponible pour traiter la leishmaniose et des cas de résistance émergent dans certains pays endémiques. Il devient donc urgent de mettre au point de nouveaux traitements anti-leishmaniens capables d'éliminer le parasite sans effets indésirables sur le patient. Récemment, des caractéristiques morphologiques et biochimiques de la mort cellulaire programmée (MCP) semblables au processus de l'apoptose chez les mammifères ont été décrites dans Leishmania. Cependant, des gènes codant pour des protéines similaires à celles qui sont impliquées dans l'apoptose, comme les caspases, ne se retrouvent pas dans le génome de Leishmanía major. Néanmoins, les espèces de Leishmanía, aussi bien que d'autres parasites protozoaires responsables des trypanosomiases et de la malaria, possèdent des métacaspases qui sont des protéines homologues aux caspases mais qui ne sont pas présentes chez les mammifères. C'est pourquoi, la caractérisation de la métacaspase de Leishmania (LmjMCA) ainsi que ses mécanismes d'activation pourrait être une piste d'investigation intéressante dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans les voies de signalisation de la MCP des parasites protozoaires. Dans la levure, Saccharomyces cerevisiae, la métacaspase YCA1 est impliquée dans la mort des cellules âgées, la mort des cellules défectueuses dans certaines fonctions biologiques et dans les cellules exposées à différents stress environnementaux. Dans cette étude, une complémentation hétérologue fonctionnelle d'un mutant de la levure déficient en YCA1 par le gène LmjMCA de L major lors de l'induction de la mort par stress oxydatif a été évaluée. Nos résultats montrent que LmjMCA peut remplacer YCA1 dans le programme de mort cellulaire chez la levure et que cette fonction dépend de son activité catalytique. De plus, LmjMCA subit une auto clivage comme les caspases mais n'exhibe aucune spécificité pour les substrats des caspases. Au contraire, LmjMCA est active envers des substrats ayant une arginine en position P1, son activité étant détruite suite à des changements de son domaine catalytique par les mutations H147A et C202A ou suite à une inhibition para la leupeptine. Afin d'identifier quels pourraient être les substrats, les inhibiteurs ou les molécules interagissant avec LmjMCA, nous avons entrepris un criblage double-hybride en utilisant des librairies de d'ADNe provenant de différents stades du cycle parasitaire. Plusieurs protéines potentiellement impliquées dans un programme de mort cellulaire ont été identifiées comme interagissant avec LmjMCA. Cependant, l'identification de protéines impliquées dans le transport vésiculaire suggère aussi que LmjMCA pourrait avoir un rôle additionnel dans les différents stades du cycle parasitaire. Resumen destinado al público en general: La leishmaniasis es la segunda enfermedad parasitaria más importante en el mundo actual. Aproximadamente 2 millones de nuevos casos ocurren cada año a pesar de los avances logrados en el desarrollo de nuevos métodos de control. El tratamiento farmacológico de las personas infectadas es actualmente la principal estrategia de control, sin embargo, menos de una decena de medicamentos se encuentran disponibles en el mercado, la mayoría de ellos son tóxicos, y ya empiezan a encontrarse parásitos resistentes en algunos países endémicos para la leishmaniasis. El desarrollo de nuevos medicamentos capaces de eliminar los parásitos sin producir efectos indeseables en los humanos, es una necesidad inminente. Recientemente, algunas de las características morfológicas y bioquímicas de la muerte celular programada (MCP) similares al proceso de la apoptosis en mamíferos, han sido descritas en parasitos de Leishmania. Sin embargo, genes que codifiquen proteínas similares a aquellas involucradas en la apoptosis, como las caspasas, no se encuentran en el genoma de Leishmania major. AI contrario, las especies de Leishmania, así como de los otros parásitos responsables de la tripanosomiasis y de la malaria, poseen metacaspases, proteínas homologas a las caspases pero que no están presentes en las células de mamíferos. La caracterización de la metacaspasa de L. major y de sus mecanismos de activación constituye, por lo tanto, un área de investigación interesante para la identificación de nuevos blancos terapéuticos en el proceso de MCP de los parásitos protozoarios. En la levadura Saccharomyces cerevisiae, la metacaspasa YCA1 ha sido descrita como implicada en la muerte de células envejecidas, células defectuosas en algunas funciones biológicas, y en células expuestas a diferentes tipos de estrés ambiental. En el presente estudio se evaluó la complementación heteróloga funcional de una levadura mutante deficiente en YCA1 con el gen de metacaspase de L. major (LmjMCA) en la MCP inducida por estrés oxidativo. Nuestros resultados muestran que la LmjMCA puede reemplazarla YCA1 en la MCP de la levadura dependiente de su actividad catalítica y que la LmjMCA se auto-procesa similar a las caspasas. Sin embargo, LmjMCA no reconoce los substratos de caspasas sino substratos con una arginina en ta posición P1. Dicha actividad enzimática fue abolida con la inducción de las mutaciones puntuales H147A y C202A en la díada catalítica de LmjMCA y con la adición de leupeptina, un inhibidor con arginina. Con el fin de identificar proteínas que pudieran funcionar como substratos, inhibidores o moléculas modificadoras de LmjMCA, se aplicó el método de doble-híbrido en levadura con bibliotecas de ADNc provenientes de diferentes estadios del ciclo de vida del parásito. Algunas proteínas potencialmente implicadas. en la MCP del parásito fueron identiñcadas interactuando con LmjMCA. La identificación de otras proteínas involucradas en transporte vesicular sugiere que la LmjMCA podría tener una función biológica adicional en los diferentes estadios del ciclo de vida dei parásito.

Highly parallel genetic approaches in Mendelian and complex diseases

The recent advance in high-throughput sequencing and genotyping protocols allows rapid investigation of Mendelian and complex diseases on a scale not previously been possible. In my thesis research I took advantage of these modern techniques to study retinitis pigmentosa (RP), a rare inherited disease characterized by progressive loss of photoreceptors and leading to blindness; and hypertension, a common condition affecting 30% of the adult population. Firstly, I compared the performance of different next generation sequencing (NGS) platforms in the sequencing of the RP-linked gene PRPF31. The gene contained a mutation in an intronic repetitive element, which presented difficulties for both classic sequencing methods and NGS. We showed that all NGS platforms are powerful tools to identify rare and common DNA variants, also in case of more complex sequences. Moreover, we evaluated the features of different NGS platforms that are important in re-sequencing projects. The main focus of my thesis was then to investigate the involvement of pre-mRNA splicing factors in autosomal dominant RP (adRP). I screened 5 candidate genes in a large cohort of patients by using long-range PCR as enrichment step, followed by NGS. We tested two different approaches: in one, all target PCRs from all patients were pooled and sequenced as a single DNA library; in the other, PCRs from each patient were separated within the pool by DNA barcodes. The first solution was more cost-effective, while the second one allowed obtaining faster and more accurate results, but overall they both proved to be effective strategies for gene screenings in many samples. We could in fact identify novel missense mutations in the SNRNP200 gene, encoding an essential RNA helicase for splicing catalysis. Interestingly, one of these mutations showed incomplete penetrance in one family with adRP. Thus, we started to study the possible molecular causes underlying phenotypic differences between asymptomatic and affected members of this family. For the study of hypertension, I joined a European consortium to perform genome-wide association studies (GWAS). Thanks to the use of very informative genotyping arrays and of phenotipically well-characterized cohorts, we could identify a novel susceptibility locus for hypertension in the promoter region of the endothelial nitric oxide synthase gene (NOS3). Moreover, we have proven the direct causality of the associated SNP using three different methods: 1) targeted resequencing, 2) luciferase assay, and 3) population study. - Le récent progrès dans le Séquençage à haut Débit et les protocoles de génotypage a permis une plus vaste et rapide étude des maladies mendéliennes et multifactorielles à une échelle encore jamais atteinte. Durant ma thèse de recherche, j'ai utilisé ces nouvelles techniques de séquençage afin d'étudier la retinite pigmentale (RP), une maladie héréditaire rare caractérisée par une perte progressive des photorécepteurs de l'oeil qui entraine la cécité; et l'hypertension, une maladie commune touchant 30% de la population adulte. Tout d'abord, j'ai effectué une comparaison des performances de différentes plateformes de séquençage NGS (Next Generation Sequencing) lors du séquençage de PRPF31, un gène lié à RP. Ce gène contenait une mutation dans un élément répétable intronique, qui présentait des difficultés de séquençage avec la méthode classique et les NGS. Nous avons montré que les plateformes de NGS analysées sont des outils très puissants pour identifier des variations de l'ADN rares ou communes et aussi dans le cas de séquences complexes. De plus, nous avons exploré les caractéristiques des différentes plateformes NGS qui sont importantes dans les projets de re-séquençage. L'objectif principal de ma thèse a été ensuite d'examiner l'effet des facteurs d'épissage de pre-ARNm dans une forme autosomale dominante de RP (adRP). Un screening de 5 gènes candidats issus d'une large cohorte de patients a été effectué en utilisant la long-range PCR comme étape d'enrichissement, suivie par séquençage avec NGS. Nous avons testé deux approches différentes : dans la première, toutes les cibles PCRs de tous les patients ont été regroupées et séquencées comme une bibliothèque d'ADN unique; dans la seconde, les PCRs de chaque patient ont été séparées par code barres d'ADN. La première solution a été la plus économique, tandis que la seconde a permis d'obtenir des résultats plus rapides et précis. Dans l'ensemble, ces deux stratégies se sont démontrées efficaces pour le screening de gènes issus de divers échantillons. Nous avons pu identifier des nouvelles mutations faux-sens dans le gène SNRNP200, une hélicase ayant une fonction essentielle dans l'épissage. Il est intéressant de noter qu'une des ces mutations montre une pénétrance incomplète dans une famille atteinte d'adRP. Ainsi, nous avons commencé une étude sur les causes moléculaires entrainant des différences phénotypiques entre membres affectés et asymptomatiques de cette famille. Lors de l'étude de l'hypertension, j'ai rejoint un consortium européen pour réaliser une étude d'association Pangénomique ou genome-wide association study Grâce à l'utilisation de tableaux de génotypage très informatifs et de cohortes extrêmement bien caractérisées au niveau phénotypique, un nouveau locus lié à l'hypertension a été identifié dans la région promotrice du gène endothélial nitric oxide sinthase (NOS3). Par ailleurs, nous avons prouvé la cause directe du SNP associé au moyen de trois méthodes différentes: i) en reséquençant la cible avec NGS, ii) avec des essais à la luciférase et iii) une étude de population.

Prospective analysis of KRAS, BRAF, and PIK3CA mutations and EGFR copy number in patients (pts) with locally advanced rectal cancer: A translational substudy of a clinical trial (SAKK 41/07) evaluating the effect of neoadjuvant chemoradiation (CRT) with or without panitumumab

Background: Prognostic and predictive markers are of great importance for future study designs and essential for the interpretation of clinical trials incorporating an EGFR-inhibitor. The current study prospectively assessed and validated KRAS, BRAF and PIK3CA mutations in rectal cancer patients screened for the trial SAKK41/07 of concomitant preoperative radio-chemotherapy with or without panitumumab.Methods: Macrodissection was performed on pretreatment formalin fixed paraffin embedded biopsy tissue sections to arrive at a minimum of 50% of tumor cells. DNA was extracted with the Maxwell 16 FFPE Tissue LEV DNA purification kit. After PCR amplification, mutations were identified by pyrosequencing. We prospectively analysed pretreatment biopsy material from 149 rectal cancer pts biopsies for KRAS (exon 2 codon 12 [2-12] and 13 [2-13], exon 3 codon 59 [3-59]) and 61 [3-61], exon 4 codon 117 [4-117] and 146 [4-146]). Sixty-eight pts (KRASwt exon 2, 3 only) were further analysed for BRAF (exon 15 codon 600) and PIK3CA (exon 9 codon 542, 545 and 546, exon 20 codon 1043 [20-1043] and 1047 [20-1047]) mutations, and EGFR copy number by qPCR. For the calculation of the EGFR copy number, we used KRAS copy number as internal reference standard. The calculation was done on the basis of the two standard curves relative quantification method.Results: In 149 screened pts with rectal cancer, the prevalence of KRAS mutations was 36%. Among the 68 pts enrolled in SAKK 41/07 based on initially presumed KRASwt status (exon 2/codons 12+13), 18 pts (26%) had a total of 23 mutations in the RAS/PIK3CA-pathways upon validation analysis. Twelve pts had a KRAS mutation, 7 pts had a PIK3CA mutation, 3 pts had a NRAS mutation, 1 patient a BRAF mutation. Surprisingly, five of these pts had double- mutations, including 4 pts with KRAS plus PIK3CA mutations, and 1 pt with NRAS plus PIK3CA mutations. The median normalized EGFR copy number was 1. Neither mutations of KRAS, BRAF, and PIK3CA, nor EGFR copy number were statistically associated with the primary study endpoint pCR (pathological complete regression).Conclusions: The prevalence of KRAS mutations in rectal and in colon cancer appears to be similar. BRAF mutations are rare; PIK3CA mutations are more common (10%). EGFR copy number is not increased in rectal cancer. A considerable number or KRAS exon 2 wt tumors harbored KRAS exon 3+4 mutations. Further study is needed to determine if KRAS testing should include exons 2-4.

Long-distance wound signalling in arabidopsis

The leaves of all plants use elaborate and inducible defence systems to protect themselves. A wide variety of such defences are known and they include defence chemicals such as alkaloids, phenolics and terpenes, physical structures ranging from fibre cells to silica deposits, and a wide variety of defence proteins many of which target digestive processes in herbivores. It has long been known that the defence responses of plants under attack by insects are not restricted to the site of attack. Instead, if a leaf is damaged, defence can be triggered in other parts of the plant body, for example in distal leaves or even in roots and flowers. This raises the question of what are the organ-to-organ signals that coordinate this process. Several hypotheses have been proposed. These include the long-distance transfer of chemical signals through the plant vasculature, hydraulic signals that may transit through the xylem, and electrical signals that would move through living tissues such as the phloem. Much evidence for each of these scenarios has been published. In this thesis we took advantage of the fact that many plant defence responses are regulated by a signal transduction pathway based on a molecule called jasmonic acid. We used this molecule, one of its derivatives (jasmonoyl-isoleucine), and some of the genes it regulates as markers. Using these we investigated the possible role of the electrical signals in the leaf- to-leaf activation of the jasmonate pathway. We found that feeding insects stimulate easily detected electrical activity in the leaves of Arabidopsis thaliana and we used non-invasive surface electrodes to record this activity. This approach showed that jasmonate pathway activity and the electrical activity provoked by mechanical wounding occurred within identical spatial boundaries. Measurements of the apparent speed of surface potentials agreed well with previous velocity estimates for the speed of leaf-to-leaf signals that activate the jasmonate pathway. Using this knowledge we were able to investigate the effects of current injection into Arabidopsis leaves. This resulted in the strong expression of many jasmonate-regulated genes. All these results showed that electrical activity and the activation of jasmonate signalling were highly correlated. In order to test for possible causal links between the two processes, we conducted a small-scale reverse genetic screen on a series of T-DNA insertion mutants in ion channel genes and in other genes encoding proteins such as proton pumps. This screen, which was based on surface potential measurements, revealed that mutations in genes related to ionotropic glutamate receptors in animals had impaired electrical activity after wounding. Combining mutation of two of these glutamate-receptor-like genes in a double mutant reduced the response of leaves to current injection. When a leaf of this double mutant was wounded it failed to transmit a long-distance signal to a distal leaf. This result distinguished the double mutant from the wild-type plant and provides the first genetic evidence that electrical signalling is necessary to coordinate defence responses between organs in plants. - Les feuilles des plantes disposent de systèmes de défense inductibles très élaborés. Un grand nombre de ces systèmes de défenses sont connus et sont basés sur des composés chimiques comme les alcaloïdes, les composés phénoliques ou les terpènes, des systèmes physiques allant de la production de cellules fibreuses aux cristaux de silice ainsi qu'un grand nombre de protéines de défense ciblant le processus digestif des herbivores. Il est connu dépuis longtemps que la réponse défensive de la plante face à l'attaque pas un insecte n'est pas seulement localisée au niveau de la zone d'attaque. A la place, si une feuille est attaquée, les systèmes de défense peuvent être activés ailleurs dans la plante, comme par exemple dans d'autres feuilles, les racines ou même les fleurs. Ces observations soulèvent la question de la nature des signaux d'organes à organes qui régulent ces systèmes. Plusieurs hypothèses ont été formulées; une ou plusieures molécules pourraient être véhiculées dans la plante grâce au système vasculaire, un signal hydraulique transmis au travers du xylème ou encore des signaux électriques transmis par les cellules comme dans le phloème par exemple. De nombreuses études ont été publiées sur ces différentes hypothèses. Dans ce travail de thèse, nous avons choisi d'utiliser à notre avantage le fait que de nombreuses réponses de défense de la plante sont régulées par une même voie de signalisation utilisant l'acide jasmonique. Nous avons utilisé comme marqueurs cette molécule, un de ses dérivés (le jasmonoyl-isoleucine) ainsi que certains des gènes que l'acide jasmonique régule. Nous avons alors testé l'implication de la transmission de signaux électriques dans l'activation de la voie du jasmonate de feuille à feuille. Nous avons découvert que les insectes qui se nourrissent de feuilles d'Arabidopsis thaliana activent un signal électrique que nous avons pu mesurer grâce à une technique non invasive d'électrodes de surface. Les enregistrements ont montré que la génération de signaux électriques et l'activation de la voie du jasmonate avaient lieu aux mêmes endroits. La mesure de la vitesse de déplacement des impulsions électriques correspond aux estimations faites concernant l'activation de la voie du jasmonate. Grâce à cela, nous avons pu tester l'effet d'injection de courant électrique dans les feuilles d'Arabidopsis. La conséquence a été une forte expression de nombreux gènes de la voie du jasmonate, suggérant une forte corrélation entre l'activité électrique et l'activation de la voie du jasmonate. Afin de tester le lien de cause entre ces deux phénomènes, nous avons entrepris un criblage génétique sur une série de mutants d'insertion à l'ADN-T dans des gènes de canaux ioniques et d'autres gènes d'intérêt comme les gènes des pompes à protons. Ce criblage, basé sur la mesure de potentiels de surface, a permis de montrer que plusieurs mutations de gènes liés aux récepteurs au glutamate ionotropique présentent une baisse drastique de leurs activités électriques après une blessure mécanique des feuilles par rapport au type sauvage. Par la combinaison de deux mutations de ces récepteurs au glutamate en un double mutant, on obtient une réponse à la stimulation électrique encore plus faible. Quand une feuille du double mutant est blessée, elle est incapable de transmettre un signal à longue distance vers une feuille éloignée. Ce résultat permet de distinguer le double mutant de la plante sauvage et amène la première preuve génétique que l'activité électrique est nécessaire pour coordonner les réponses de défense entre les organes chez les plantes.