Molecular determinants of congenital hypothyroidism due to thyroid dysgenesis

L’hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) est la condition endocrinienne néonatale la plus fréquemment rencontrée, avec une incidence d’un cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT comprend toutes les anomalies du développement de la thyroïde. Parmi ces anomalies, le diagnostic le plus fréquent est l’ectopie thyroïdienne (~ 50% des cas). L’HCDT est fréquemment associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdisme) pouvant conduire à un retard mental sévère si non traitée. Le programme de dépistage néonatal assure un diagnostic et un traitement précoce par hormones thyroïdiennes. Cependant, même avec un traitement précoce (en moyenne à 9 jours de vie), un retard de développement est toujours observé, surtout dans les cas les plus sévères (c.-à-d., perte de 10 points de QI). Bien que des cas familiaux soient rapportés (2% des cas), l’HCTD est essentiellement considérée comme une entité sporadique. De plus, plus de 92% des jumeaux monozygotiques sont discordants pour les dysgénésies thyroïdiennes et une prédominance féminine est rapportée (spécialement dans le cas d’ectopies thyroïdiennes), ces deux observations étant clairement incompatible avec un mode de transmission héréditaire mendélien. Il est donc cohérent de constater que des mutations germinales dans les facteurs de transcription thyroïdiens connus (NKX2.1, PAX8, FOXE1, and NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des cas sporadiques testés et furent, de plus, exclues lors d’analyse d’association dans certaines familles multiplex. Collectivement, ces données suggèrent que des mécanismes non mendéliens sont à l’origine de la majorité des cas de dysgénésie thyroïdienne. Parmi ces mécanismes, nous devons considérer des modifications épigénétiques, des mutations somatiques précoces (au stade du bourgeon thyroïdien lors des premiers stades de l’embryogenèse) ou des défauts développementaux stochastiques (c.-à-d., accumulation aléatoire de mutations germinales ou somatiques). Voilà pourquoi nous proposons un modèle «2 hits » combinant des mutations (épi)génétiques germinales et somatiques; ce modèle étant compatible avec le manque de transmission familial observé dans la majorité des cas d’HCDT. Dans cette thèse, nous avons déterminé si des variations somatiques (épi)génétiques sont associées à l’HCTD via une approche génomique et une approche gène candidat. Notre approche génomique a révélé que les thyroïdes ectopiques ont un profil d’expression différent des thyroïdes eutopiques (contrôles) et que ce profil d’expression est enrichi en gènes de la voie de signalisation Wnt. La voie des Wnt est cruciale pour la migration cellulaire et pour le développement de plusieurs organes dérivés de l’endoderme (p.ex. le pancréas). De plus, le rôle de la voie des Wnt dans la morphogénèse thyroïdienne est supporté par de récentes études sur le poisson-zèbre qui montrent des anomalies du développement thyroïdien lors de la perturbation de la voie des Wnt durant différentes étapes de l’organogénèse. Par conséquent, l’implication de la voie des Wnt dans l’étiologie de la dysgénésie thyroïdienne est biologiquement plausible. Une trouvaille inattendue de notre approche génomique fut de constater que la calcitonine était exprimée autant dans les thyroïdes ectopiques que dans les thyroïdes eutopiques (contrôles). Cette trouvaille remet en doute un dogme de l’embryologie de la thyroïde voulant que les cellules sécrétant la calcitonine (cellules C) proviennent exclusivement d’une structure extrathyroïdienne (les corps ultimobranchiaux) fusionnant seulement avec la thyroïde en fin de développement, lorsque la thyroïde a atteint son emplacement anatomique définitif. Notre approche gène candidat ne démontra aucune différence épigénétique (c.-à-d. de profil de méthylation) entre thyroïdes ectopiques et eutopiques, mais elle révéla la présence d’une région différentiellement méthylée (RDM) entre thyroïdes et leucocytes dans le promoteur de FOXE1. Le rôle crucial de FOXE1 dans la migration thyroïdienne lors du développement est connu et démontré dans le modèle murin. Nous avons démontré in vivo et in vitro que le statut de méthylation de cette RDM est corrélé avec l’expression de FOXE1 dans les tissus non tumoraux (c.-à-d., thyroïdes et leucocytes). Fort de ces résultats et sachant que les RDMs sont de potentiels points chauds de variations (épi)génétiques, nous avons lancé une étude cas-contrôles afin de déterminer si des variants génétiques rares localisés dans cette RDM sont associés à la dysgénésie thyroïdienne. Tous ces résultats générés lors de mes études doctorales ont dévoilé de nouveaux mécanismes pouvant expliquer la pathogenèse de la dysgénésie thyroïdienne, condition dont l’étiologie reste toujours une énigme. Ces résultats ouvrent aussi plusieurs champs de recherche prometteurs et vont aider à mieux comprendre tant les causes des dysgénésies thyroïdiennes que le développement embryonnaire normal de la thyroïde chez l’homme.

The association method for diagnosis and treatment of congenital aphasia

This paper is a review of congenital aphasia and the introduction of the McGinnis Association Method for diagnosis and rehabilitation.

Differences in the activity of the muscles in the forearm of individuals with a congenital absence of the hand

The spectral content of the myoelectric signals from the muscles of the remnant forearms of three persons with congenital absences (CA) of their forearms was compared with signals from their intact contra-lateral limbs, similar muscles in three persons with acquired losses (AL) and seven persons without absences [no loss (NL)]. The observed bandwidth for the CA subjects was broader with peak energy between 200 and 300 Hz. While the signals from the contra-lateral limbs and the AL and NL subjects was in the 100-150 Hz range: The mean skew of the signals from the AL subjects was 46.3 +/- 6.7 and those with NL of 45.4 +/- 8.7, while the signals from those with CAs had a skew of 11.0 +/- 11. The structure of the muscles of one CA subject was observed ultrasonically. The muscle showed greater disruption than normally developed muscles. It is speculated that the myographic signal reflects the structure of the muscle. which has developed in a more disorganized manner as a result of the muscle not being stretched by other muscles across the missing distal joint, even in the muscles that are used regularly to control arm prostheses.

Intestinal injury and endotoxemia in children undergoing surgery for congenital heart disease

RATIONALE: Children with congenital heart disease are at risk of gut barrier dysfunction and translocation of gut bacterial antigens into the bloodstream. This may contribute to inflammatory activation and organ dysfunction postoperatively. OBJECTIVES: To investigate the role of intestinal injury and endotoxemia in the pathogenesis of organ dysfunction after surgery for congenital heart disease. METHODS: We analyzed blood levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin (endotoxin activity assay) alongside global transcriptomic profiling and assays of monocyte endotoxin receptor expression in children undergoing surgery for congenital heart disease. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Levels of intestinal fatty acid binding protein and endotoxin were greater in children with duct-dependent cardiac lesions. Endotoxemia was associated with severity of vital organ dysfunction and intensive care stay. We identified activation of pathogen-sensing, antigen-processing, and immune-suppressing pathways at the genomic level postoperatively and down-regulation of pathogen-sensing receptors on circulating immune cells. CONCLUSIONS: Children undergoing surgery for congenital heart disease are at increased risk of intestinal mucosal injury and endotoxemia. Endotoxin activity correlates with a number of outcome variables in this population, and may be used to guide the use of gut-protective strategies.

Consensus Statement: Chromosomal Microarray Is a First-Tier Clinical Diagnostic Test for Individuals with Developmental Disabilities or Congenital Anomalies

Chromosomal microarray (CMA) is increasingly utilized for genetic testing of individuals with unexplained developmental delay/intellectual disability (DD/ID), autism spectrum disorders (ASD), or multiple congenital anomalies (MCA). Performing CMA and G-banded karyotyping on every patient substantially increases the total cost of genetic testing. The International Standard Cytogenomic Array (ISCA) Consortium held two international workshops and conducted a literature review of 33 studies, including 21,698 patients tested by CMA. We provide an evidence-based summary of clinical cytogenetic testing comparing CMA to G-banded karyotyping with respect to technical advantages and limitations, diagnostic yield for various types of chromosomal aberrations, and issues that affect test interpretation. CMA offers a much higher diagnostic yield (15%-20%) for genetic testing of individuals with unexplained DD/ID, ASD, or MCA than a G-banded karyotype (similar to 3%, excluding Down syndrome and other recognizable chromosomal syndromes), primarily because of its higher sensitivity for submicroscopic deletions and duplications. Truly balanced rearrangements and low-level mosaicism are generally not detectable by arrays, but these are relatively infrequent causes of abnormal phenotypes in this population (<1%). Available evidence strongly supports the use of CMA in place of G-banded karyotyping as the first-tier cytogenetic diagnostic test for patients with DD/ID, ASD, or MCA. G-banded karyotype analysis should be reserved for patients with obvious chromosomal syndromes (e.g., Down syndrome), a family history of chromosomal rearrangement, or a history of multiple miscarriages.

Iodide Transport Defect: Functional Characterization of a Novel Mutation in the Na(+)/I(-) Symporter 5 `-Untranslated Region in a Patient with Congenital Hypothyroidism

Context: Iodide transport defect (ITD) is an autosomal recessive disorder caused by impaired Na(+)/I(-) symporter (NIS)-mediated active iodide accumulation into thyroid follicular cells. Clinical manifestations comprise a variable degree of congenital hypothyroidism and goiter, and low to absent radioiodide uptake, as determined by thyroid scintigraphy. Hereditary molecular defects in NIS have been shown to cause ITD. Objective: Our objective was to perform molecular studies on NIS in a patient with congenital hypothyroidism presenting a clinical ITD phenotype. Design: The genomic DNA encoding NIS was sequenced, and an in vitro functional study of a newly identified NIS mutation was performed. Results: The analysis revealed the presence of an undescribed homozygous C to T transition at nucleotide -54 (-54C>T) located in the 5`-untranslated region in the NIS sequence. Functional studies in vitro demonstrated that the mutation was associated with a substantial decrease in iodide uptake when transfected into Cos-7 cells. The mutation severely impaired NIS protein expression, although NIS mRNA levels remained similar to those in cells transfected with wild-type NIS, suggesting a translational deficiency elicited by the mutation. Polysome profile analysis demonstrated reduced levels of polyribosomes-associated mutant NIS mRNA, consistent with reduced translation efficiency. Conclusions: We described a novel mutation in the 5`-untranslated region of the NIS gene in a newborn with congenital hypothyroidism bearing a clinical ITD phenotype. Functional evaluation of the molecular mechanism responsible for impaired NIS-mediated iodide concentration in thyroid cells indicated that the identified mutation reduces NIS translation efficiency with a subsequent decrease in protein expression and function. (J Clin Endocrinol Metab 96: E1100-E1107, 2011)

Functional interaction between mutations in the granulocyte colony-stimulating factor receptor in severe congenital neutropenia

Most severe congenital neutropenia (SCN) cases possess constitutive neutrophil elastase mutations; a smaller cohort has acquired mutations truncating the granulocyte colony-stimulating factor receptor (G-CSF-R). We have described a case with constitutive extracellular G-CSF-R mutation hyporesponsive to ligand. Here we report two independent acquired G-CSF-R truncation mutations and a novel constitutive neutrophil elastase mutation in this patient. Co-expression of a truncated receptor chain restored STAT5 signalling responses of the extracellular G-CSF-R mutant, while constitutively-active STAT5 enhanced its proliferative capacity. These data add to our knowledge of SCN and further highlight the importance of STAT5 in mediating proliferative responses to G-CSF.

Observing the behaviour and interactions of adults with congenital deafblindness living in community residences

Background Adults with congenital deafblindness (CDB) have received little attention from researchers. In this study we examined the nature of interactions between adults with CDB and the staff who mediate their support, and investigated the reliability of an observation coding system, originally designed for observing adults with severe intellectual disability.

Method The behaviours of 9 adults with CDB, including their interactions with support staff from 2 community residences, were recorded and subsequently coded by 2 observers.

Results Interrater reliability, measured using Cohen's k, was variable across the coding system. Adults with CDB were predominantly observed to be disengaged, with few observations of engagement according to the coding schedule's definition of engagement. Interactions between the residents and support staff were rare.

Conclusion The introduction of interventions designed for staff to promote resident engagement in social interaction is recommended.