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.

Études génétiques moléculaires du gène de la polarité planaire SCRIBBLE1 chez les anomalies du tube neural

Les anomalies du tube neural (ATN), incluant l'anencéphalie et le spina-bifida, représentent un groupe de malformations congénitales très fréquentes chez l'homme. Ces anomalies sont causées par un défaut partiel ou complet de la fermeture du tube neurale au cours de l'embryogenèse. Les ATN ont une étiologie complexe et multifactorielle impliquant des facteurs environnementaux et génétiques. La voie de signalisation non-canonique du Frizzled (Fz)/Dishevelled (Dvl) contrôle la polarité cellulaire planaire (PCP) et le processus morphogénétique appelé l’extension convergente qui est essentiel pour la gastrulation et la fermeture du tube neural. Très important, des mutations des gènes de cette voie étaient fortement associées aux ATN chez la souris et l’humain. Scribble est un gène de la voie PCP qui cause une sévère ATN chez la souris Circletail. Notre étude vise à analyser le rôle de SCRIBBLE1 dans les ATN humains par des analyses de séquence de son cadre de lecture et ses jonctions exon-introns. Notre étude comporte 396 patients recrutés au Centre Spina Bifida de l’hôpital Gaslini en Gènes, Italie et 83 patients recrutés au Centre Spina Bifida de l’hôpital Sainte Justine. Les patients sont affectés par plusieurs formes d’ATN. Nous avons identifié neuf mutations rares et non synonymes chez 10 patients, p.Asp93Ala (c. 435G>A), p.Gly145Arg (c. 278A>C), p.Gly263Ser (c. 786C>A), p.Gly469Ser (c. 1405G>A), p.Pro649His (c. 1946C>A), p.Gln808His (c. 2424G>T), p.Val1066Met (c. 3196G>A), p.Arg1150Gln (c. 3480G>A) et p.Thr1422Met (c. 4266C>T). Cinque mutations, p.Gly263Ser, p.Pro649His, p.Gln808His, p.Arg1150Gln, p.Thr1422Met, étaient absentes dans les contrôles analysés et prédites d’être pathogéniques in silico. Cette étude montre que des mutations rares dans SCRIB1 pourraient augmenter le risque des ATN dans une fraction des patients. L’identification des gènes prédisposant aux ATN nous aidera à mieux comprendre les mécanismes pathogéniques impliqués dans ces maladies.

La prise d’acide folique en période périconceptionnelle : une étude sur la concordance aux directives cliniques canadiennes et sur l’impact sur la prévalence des malformations congénitales au Québec

La prise d’un supplément d’acide folique en période préconceptionnelle réduit le risque d’une anomalie du tube neural (ATN), une malformation du système nerveux. Dans le but d’en réduire la prévalence, la Société des Obstétriciens et Gynécologues du Canada a émis de nouvelles directives cliniques en 2007 qui tenaient compte de différents facteurs de risque pour les ATN et pour qui la dose recommandée variait selon le profil de risque de la femme, allant de 0,4 à 5,0 mg d’acide folique. Jusqu’à présent, peu de données sont disponibles sur les effets de la prise d’une haute dose d’acide folique. Les objectifs de cette étude étaient: 1) d’évaluer la concordance entre la supplémentation en acide folique chez les femmes enceintes et les nouvelles recommandations canadiennes; 2) d’identifier les déterminants d’une utilisation concordante et 3) d’évaluer si la prise de hautes doses d’acide folique en période périconceptionnelle réduisait le risque de malformations congénitales autre que les ATN. Pour répondre à ces objectifs, une étude transversale et une étude écologique ont été effectuées. La première incluait 361 femmes enceintes recrutées aux cliniques d’obstétriques du CHU Sainte-Justine et la deuxième utilisait le Registre Québécois des Grossesses, issu du jumelage de trois banques de données administratives au Québec (RAMQ, Med-Écho et ISQ), où 152 392 couples mère-enfant ont été identifiés. Seul 27% des femmes enceintes ayant participé à l’étude transversale avaient une supplémentation en acide folique, avec ou sans ordonnance, concordante aux lignes directrices canadiennes. La concordance variait selon leur profil de facteurs de risque pour les ATN. Notre étude écologique montre que la prévalence annuelle de l’utilisation de haute dose d’acide folique (avec ordonnance) en période périconceptionnelle a augmenté de 0,17% à 0,80% (p < 0,0001) entre 1998 et 2008 et que la prévalence des malformations congénitales majeures a augmenté de 15% au cours de la même période (3,35% à 3,87%, p<0,0001). Les résultats de nos deux études montrent que l’acide folique n’est pas largement utilisé par les femmes en âge de procréer et ce, peu importe la dose. De nouvelles campagnes de santé publique devront être mises sur pied, afin d’inciter les femmes à consommer de l’acide folique avant et pendant leur grossesse. Également, la prise de haute dose d’acide folique ne semble pas avoir diminué le risque de malformations congénitales, à l’échelle populationnelle.

Évaluation du caryotype moléculaire en tant qu’outil diagnostique chez les enfants avec déficience intellectuelle et/ou malformations congénitales

Le caryotype moléculaire permet d’identifier un CNV chez 10-14% des individus atteints de déficience intellectuelle et/ou de malformations congénitales. C’est pourquoi il s’agit maintenant de l’analyse de première intention chez ces patients. Toutefois, le rendement diagnostique n’est pas aussi bien défini en contexte prénatal et l’identification de CNVs de signification clinique incertaine y est particulièrement problématique à cause du risque d’interruption de grossesse. Nous avons donc testé 49 fœtus avec malformations majeures et un caryotype conventionnel normal avec une micropuce CGH pangénomique, et obtenu un diagnostic dans 8,2% des cas. Par ailleurs, des micropuces à très haute résolution combinant le caryotype moléculaire et le génotypage de SNPs ont récemment été introduites sur le marché. En plus d’identifier les CNVs, ces plateformes détectent les LOHs, qui peuvent indiquer la présence d’une mutation homozygote ou de disomie uniparentale. Ces anomalies pouvant être associées à la déficience intellectuelle ou à des malformations, leur détection est particulièrement intéressante pour les patients dont le phénotype reste inexpliqué. Cependant, le rendement diagnostique de ces plateformes n’est pas confirmé, et l’utilité clinique réelle des LOHs n’est toujours pas établie. Nous avons donc testé 21 enfants atteints de déficience intellectuelle pour qui les méthodes standards d’analyse génétique n’avaient pas résulté en un diagnostic, et avons pu faire passer le rendement diagnostique de 14,3% à 28,6% grâce à l’information fournie par les LOHs. Cette étude démontre l’utilité clinique d’une micropuce CGH pangénomique chez des fœtus avec malformations, de même que celle d’une micropuce SNP chez des enfants avec déficience intellectuelle.

Le règne de la scientificité : histoire de l'étiologie des maladies infectieuses dans la presse médicale du Québec, 1840-1880

L’essor de la discipline bactériologique est l’un des phénomènes les plus célébrés de l’historiographie médicale. Les approches qu’ont empruntées les historiens pour aborder le sujet depuis le tournant du XXe siècle se sont progressivement modifiées pour passer, le plus souvent, d’une interprétation endogène des développements de la science, où les concepts, les théories, les méthodes de la médecine sont perçus comme se développant isolément du contexte social dans lequel ils s’insèrent, à l’approche inverse, sociologique, où chacune des facettes de l’entreprise médico-scientifique est influencée par son milieu dans une interaction où les instances publiques, gouvernementales et professionnelles impliquées par les projets de médicalisation, formant une dynamique impassible, modifient le cours de chaque aspect de l’histoire médicale. Mais, en dehors des éléments professionnels, le développement de la pensée médico-scientifique est-il invariablement subjugué par cette dynamique sociale ? L’idéal de scientificité prôné par les médecins, formant un archétype dans lequel la rigueur du professionnel doit être isolée de ces facteurs extrinsèques n’est-il pas en mesure d’avoir conféré aux démarches médico-scientifiques une stabilité authentique vis-à-vis les fluctuations de l’environnement sociopolitique et professionnel dans lequel elles s’inscrivent ? Cette étude répond à ce questionnement par l’analyse exhaustive du discours défini par les périodiques médicaux du Québec entre 1840 et 1880. Elle s’articule sur deux développements inédits : l’un qui présente les assises méthodologiques de la vérification, c’est-à-dire la définition de l’archétype médical, son rôle dans la légitimation professionnelle, les critères de scientificité qu’il détermine de même qu’une typologie du discours qu’il permet d’inférer ; l’autre, ses résultats. L’étude montre que l’archétype décrit par le corps médical québécois, loin de n’être qu’un outil discursif par lequel la profession a pu être socialement reconnue au XIXe siècle, exerça une influence déterminante sur la formation de l’attitude professionnelle à l’égard des nouveautés étiologiques présentées par les pionniers de la bactériologie. En plus de dévoiler la trame exacte du développement de la pensée étiologique au Québec, la thèse souligne la complémentarité des approches internes et externes de l’historiographie médicale. Elle contribue ainsi à une représentation plus juste des processus à l’oeuvre dans le développement scientifique.

A study of the polycomb group complexes in the maintenance of heterochromatic genome stability and Alzheimer's disease.

La démence d'Alzheimer est une maladie neurodégénérative caractérisée par une perte progressive et irreversible des fonctions cognitives et des compétences intellectuelles. La maladie d’Alzheimer se présente sous deux formes: la forme familiale ou précoce (EOAD) qui représente 5% des cas et elle est liée à des mutations génétiques affectant le métabolisme des peptides amyloïde; et la forme tardive ou sporadique (LOAD) qui représente 95% des cas mais son étiologie est encore mal définie. Cependant, le vieillissement reste le principal facteur de risque pour développer LOAD. Les changements épigénétiques impliquant des modifications des histones jouent un rôle crucial dans les maladies neurodégénératives et le vieillissement lié à l'âge. Des données récentes ont décrit LOAD comme un désordre de l'épigénome et ont associé ce trouble à l'instabilité génomique. Les protéines Polycomb sont des modificateurs épigénétiques qui induisent le remodelage de la chromatine et la répression des gènes à l'hétérochromatine facultative. Nous rapportons que les souris hétérozygotes pour une protéine Polycomb développent avec l'âge un trouble neurologique ressemblant à LOAD caractérisé par l’altération des fonctions cognitives, la phosphorylation de la protéine tau, l'accumulation des peptides amyloïde, et le dysfonctionnement synaptique. Ce phénotype pathologique est précédé par la décondensation de l’hétérochromatine neuronale et l'activation de la réponse aux dommages à l'ADN. Parallèlement, une réduction d’expression de polycomb, malformations de l'hétérochromatine neuronale, et l'accumulation de dommages à l'ADN étaient également présents dans les cerveaux de patients LOAD. Remarquablement, les dommages de l'ADN ne sont pas distribués de façon aléatoire sur le génome mais sont enrichis au niveau des séquences répétitives. Les conclusions présentées dans cette thèse ont identifié des modifications épigénétiques spécifiques qui conduisent à une instabilité génomique aberrante menant à la formation de LOAD. Ces résultats vont aider au développement de nouveaux traitements qui peuvent potentiellement ralentir la neurodégénérescence.

Études génétiques moléculaires des gènes de la polarité planaire cellulaire dans les anomalies du tube neural chez l’Homme

Les anomalies du tube neural (ATN) sont des malformations congénitales parmi les plus fréquentes chez l’humain en touchant 1-2 nouveau-nés par 1000 naissances. Elles résultent d’un défaut de fermeture du tube neural pendant l’embryogenèse. Les formes les plus courantes d'ATN chez l'homme sont l'anencéphalie et le spina-bifida. Leur étiologie est complexe impliquant à la fois des facteurs environnementaux et des facteurs génétiques. Un dérèglement dans la signalisation Wnt, incluant la signalisation canonique Wnt/β-caténine et non-canonique de la polarité planaire cellulaire (PCP), peut causer respectivement le cancer ou les anomalies du tube neural (ATN). Les deux voies semblent s’antagoniser mutuellement. Dans cette étude, nous investiguons les rôles de Lrp6 et deANKRD6, entant qu’interrupteurs moléculaires entre les deux voies de signalisation Wnt, et CELSR1, en tant que membre de la PCP, chez la souris mutante Skax26m1Jus, générée par l’agent mutagène N-Ethyl-N-Nitrosuera, et dans une cohorte de patients humains ATN. Pour Lrp6, nous avons démontré que Skax26m1Jus représente un allèle hypermorphe de Lrp6 avec une augmentation de l’activité de la signalisation Wnt/canonique et une diminution de l’activité JNK induite par la voie PCP. Nous avons également montré que Lrp6Skax26m1Jus interagit génétiquement avec un mutant PCP (Vangl2Lp) où les doubles hétérozygotes ont montré une fréquence élevée d’ATN et des défauts dans la polarité des cellules ciliées de la cochlée. Particulièrement, notre étude démontre l'association des nouvelles et rares mutations faux-sens dans LRP6 avec les ATN humaines. Nous montrons que trois mutations de LRP6 causent une activité canonique réduite et non-canonique élevée. Pour ANKRD6, nous avons identifié quatre nouvelles et rares mutations faux-sens chez 0,8% des patients ATN et deux chez 1,3% des contrôles. Notamment, seulement deux, des six mutations validées (p.Pro548Leu et p.Arg632His) ont démontré un effet significatif sur l’activité de ANKRD6 selon un mode hypomorphique. Pour CELSR1, nous avons identifié une mutation non-sens dans l'exon 1 qui supprime la majeure partie de la protéine et une délétionde 12 pb. Cette perte de nucléotides ne change pas le cadre de lecture et élimine un motif putatif de phosphorylation par la PKC " SSR ". Nous avons également détecté un total de 13 nouveaux et rares variants faux-sens qui avaient été prédits comme étant pathogènes in silico. Nos données confirment le rôle inhibiteur de Lrp6 dans la signalisation PCP pendant la neurulation et indiquent aussi que les mutations faux-sens identifiées chez LRP6 et ANKRD6 pourraient affecter un équilibre réciproque et un antagonisme très sensible à un dosage précis entre les deux voies Wnt. Ces variants peuvent aussi agir comme facteurs prédisposants aux ATN. En outre, nos résultats impliquent aussi CELSR1 comme un facteur de risque pour les anomalies du tube neural ou l’agénésie caudale. Nos résultats fournissent des preuves supplémentaires que la voie de signalisation PCP a un rôle pathogène dans ces malformations congénitales et un outil important pour mieux comprendre leurs mécanismes moléculaires.

Rapid prototyping and inclined plane technique in the treatment of maxillofacial malformations in a fox

An approximately 9-month-old fox (Pseudalopex ventulus) was presented With malocclusion and deviation of the lower jaw to the right side. Orthodontic treatment was performed using the inclined plane technique. Virtual 3D models and prototypes of the head were based on computed tomography (CT) image data to assist in diagnosis and treatment.

Rotavirus gastroenteritis in a children's hospital specialized in craniofacial malformations

This study aimed to verify the relationship between acute diarrhea provoked by rotavirus and different indicators of craniofacial malformations. In the Hospital for Rehabilitation of Craniofacial Anomalies, 8,724 children with cleft lip and cleft palate were divided into the following groups: acute diarrhea and infection due to rotavirus (C1, n = 62), acute diarrhea (C2, n = 153) and without acute diarrhea (C3, n = 8,509). In C1, 29.03% of the cases consisted of hospital infections associated with the hospitalization period while 38.71% of the patients were aged less than six months. The percentage of children not having breastfed was significantly higher in acute diarrhea groups. Additionally, there was a seasonal prevalence of rotavirus infection between May and October. Finally, the present findings indicate that rotavirus is a predominant etiological agent for gastroenteritis in children with craniofacial malformations. Moreover, among infants younger than six months of age, type of craniofacial malformation, breastfeeding difficulty, socioeconomic level and longer hospitalization period appear to contribute to higher infection morbidity.

Rapid Prototyping applied to surgical planning for correcting craniofacial malformations in wild animals. A case study of a brazilian fox

Veterinary surgery for treatment of wild animals is becoming an increasingly demanding task because it involves animals of different anatomy, many of them are already stressed and treatment must be performed to the highest standard in the minimum period of time. Craniofacial alterations may occur for three main reasons: genetic, functional or a combination of both. It is possible to modify the functional cause using intraoral devices like inclined plane. The treatment planning can be made based on virtual 3D models and rapid prototyping. An approximately 9 months old, 3.7 kg male Brazilian fox (Lycalopex vetulus) was referred to the Veterinary Hospital. Physical examination showed malocclusion with a deviation of the mandible to the right side. The virtual 3D model of the head was generated based on CT image data. The 3D models and rapid prototyping opened up new possibilities for the surgical planning and treatment of wild animals.

Phosphorus magnetic resonance spectroscopy in malformations of cortical development

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Antennal malformations in light ocelli drones of Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Apert syndrome: Analysis of associated brain malformations and conformational changes determined by surgical treatment

Apert Syndrome, also called acrocephalosyndactylia type 1, is characterized by craniostenosis with early fusion of sutures of the vault and/ or cranial base, associated to mid-face hypoplasia, symmetric syndactylia of the hands and feet and other systemic malformations. CNS malformations and intracranial hypertension are frequently observed in these patients. Early surgical treatment aims to minimize the deleterious effects of intracranial hypertension. Fronto-orbital advancement, the usual surgical technique, increases the intracranial volume and improves the disposition of encephalic structures previously deformed by a short skull. This study analyzes CNS alterations revealed by magnetic resonance in 18 patients presenting Apert Syndrome, and the conformational alterations in the encephalic structures after surgical treatment. The patients' age in February 2001 ranged from 14 to 322 months (m=107). Image study included brain magnetic resonance showing ventricular enlargement in five cases (27.8%), corpus callosum hypoplasia in five cases (27.8%), septum pellucidum hypoplasia in five cases (27.8%), cavum vergae in two cases (11.1%) and, arachnoid cyst in the posterior fossa in two cases (11.1%). Absence of CNS alterations was noted in 44.4% of cases. A corpus callosum morphologic index was established by dividing its height by its length, which revealed values that ranged from 0.4409 to 1.0237. The values of this index were correlated to the occurrence or absence of surgical treatment (p=0.012; t=2.83). Data analysis allowed the conclusion that the corpus callosum morphologic measure quantified the conformational alterations of the cerebral structures determined by the surgical treatment.

Azadirachta indica treatment on the congenital malformations of fetuses from rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)