A Deletion in the VLDLR Gene in Eurasier Dogs with Cerebellar Hypoplasia Resembling a Dandy-Walker-Like Malformation (DWLM).

Dandy-Walker-like malformation (DWLM) is the result of aberrant brain development and mainly characterized by cerebellar hypoplasia. DWLM affected dogs display a non-progressive cerebellar ataxia. Several DWLM cases were recently observed in the Eurasier dog breed, which strongly suggested a monogenic autosomal recessive inheritance in this breed. We performed a genome-wide association study (GWAS) with 9 cases and 11 controls and found the best association of DWLM with markers on chromosome 1. Subsequent homozygosity mapping confirmed that all 9 cases were homozygous for a shared haplotype in this region, which delineated a critical interval of 3.35 Mb. We sequenced the genome of an affected Eurasier and compared it with the Boxer reference genome and 47 control genomes of dogs from other breeds. This analysis revealed 4 private non-synonymous variants in the critical interval of the affected Eurasier. We genotyped these variants in additional dogs and found perfect association for only one of these variants, a single base deletion in the VLDLR gene encoding the very low density lipoprotein receptor. This variant, VLDLR:c.1713delC is predicted to cause a frameshift and premature stop codon (p.W572Gfs*10). Variants in the VLDLR gene have been shown to cause congenital cerebellar ataxia and mental retardation in human patients and Vldlr knockout mice also display an ataxia phenotype. Our combined genetic data together with the functional knowledge on the VLDLR gene from other species thus strongly suggest that VLDLR:c.1713delC is indeed causing DWLM in Eurasier dogs.

Dégradation des membres de la famille du LDLR par la convertase PCSK9 : troisième locus de l'hypercholestérolémie familiale

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont les principales causes de mortalité et de morbidité à travers le monde. En Amérique du Nord, on estime à 90 millions le nombre d’individus ayant une ou plusieurs MCV, à près de 1 million le nombre de décès reliés par année et à 525 milliards de dollars les coûts directs et indirects en 2010. En collaboration avec l’équipe du Dre. Boileau, notre laboratoire a récemment identifié, le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie familiale. Une étude publiée dans le New Engl J Med a révélé que l’absence de la convertase PCSK9 réduit de 88% le risque de MCV, corrélé à une forte réduction du taux de cholestérol plasmatique (LDL-C). Il fut démontré que PCSK9 lie directement le récepteur aux lipoprotéines de faible densité (LDLR) et, par un mécanisme méconnu, favorise sa dégradation dans les endosomes/lysosomes provoquant ainsi une accumulation des particules LDL-C dans le plasma. Dans cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à trois aspects bien distincts : [1] Quels sont les cibles de PCSK9 ? [2] Quelle voie du trafic cellulaire est impliquée dans la dégradation du LDLR par PCSK9 ? [3] Comment peut-on inhiber la fonction de PCSK9 ? [1] Nous avons démontré que PCSK9 induit la dégradation du LDLR de même que les récepteurs ApoER2 et VLDLR. Ces deux membres de la famille du LDLR (fortes homologies) sont impliqués notamment dans le métabolisme des lipides et de la mise en place de structures neuronales. De plus, nous avons remarqué que la présence de ces récepteurs favorise l’attachement cellulaire de PCSK9 et ce, indépendamment de la présence du LDLR. Cette étude a ouvert pour la première fois le spectre d’action de PCSK9 sur d’autres protéines membranaires. [2] PCSK9 étant une protéine de la voie sécrétoire, nous avons ensuite évalué l’apport des différentes voies du trafic cellulaire, soit extra- ou intracellulaire, impliquées dans la dégradation du LDLR. À l’aide de milieux conditionnées dérivés d’hépatocytes primaires, nous avons d’abord démontré que le niveau extracellulaire de PCSK9 endogène n’a pas une grande influence sur la dégradation intracellulaire du LDLR, lorsqu’incubés sur des hépatocytes provenant de souris déficientes en PCSK9 (Pcsk9-/-). Par analyses de tri cellulaire (FACS), nous avons ensuite remarqué que la surexpression de PCSK9 diminue localement les niveaux de LDLR avec peu d’effet sur les cellules voisines. Lorsque nous avons bloqué l’endocytose du LDLR dans les cellules HepG2 (lignée de cellules hépatiques pour l’étude endogène de PCSK9), nous n’avons dénoté aucun changement des niveaux protéiques du récepteur. Par contre, nous avons pu démontrer que PCSK9 favorise la dégradation du LDLR par l’intermédiaire d’une voie intracellulaire. En effet l’interruption du trafic vésiculaire entre le réseau trans-Golgien (RTG) et les endosomes (interférence à l’ARN contre les chaînes légères de clathrine ; siCLCs) prévient la dégradation du LDLR de manière PCSK9-dépendante. [3] Par immunobuvardage d’affinité, nous avons identifié que la protéine Annexine A2 (AnxA2) interagit spécifiquement avec le domaine C-terminal de PCSK9, important pour son action sur le LDLR. Plus spécifiquement, nous avons cartographié le domaine R1 (acides aminés 34 à 108) comme étant responsable de l’interaction PCSK9AnxA2 qui, jusqu’à présent, n’avait aucune fonction propre. Finalement, nous avons démontré que l’ajout d’AnxA2 prévient la dégradation du LDLR induite par PCSK9. En somme, nos travaux ont pu identifier que d’autres membres de la famille du LDLR, soit ApoER2 et VLDLR, sont sensibles à la présence de PCSK9. De plus, nous avons mis en évidence que l’intégrité du trafic intracellulaire est critique à l’action de PCSK9 sur le LDLR et ce, de manière endogène. Finalement, nous avons identifié l’Annexine A2 comme unique inhibiteur naturel pouvant interférer avec la dégradation du LDLR par PCSK9. Il est indéniable que PCSK9 soit une cible de premier choix pour contrer l’hypercholestérolémie afin de prévenir le développement de MCV. Cet ouvrage apporte donc des apports considérables dans notre compréhension des voies cellulaires impliquées, des cibles affectées et ouvre directement la porte à une approche thérapeutique à fort potentiel.

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.

NOVEL THERAPEUTIC TARGETS IDENTIFIED BY HIGH-THROUGHPUT TECHNOLOGIES FOR TRIPLE-NEGATIVE BREAST CANCER

Triple-negative breast cancers (TNBC) are characterized by the lack of or reduced expression of the estrogen and progesterone receptors, and normal expression of the human epidermal growth factor receptor 2. The lack of a well-characterized target for treatment leaves only systemic chemotherapy as the mainstay of treatment. Approximately 60-70% of patients are chemosensitive, while the remaining majority does not respond. Targeted therapies that take advantage of the unique molecular perturbations found in triple-negative breast cancer are needed. The genes that are frequently amplified or overexpressed represent potential therapeutic targets for triple-negative breast cancer. The purpose of this study was to identify and validate novel therapeutic targets for triple-negative breast cancers. 681 genes showed consistent and highly significant overexpression in TNBC compared to receptor-positive cancers in 2 data sets. For two genes, 3 of the 4 siRNAs showed preferential growth inhibition in TNBC cells. These two genes were the low density lipoprotein receptor-related protein 8 (LRP8) and very low-density lipoprotein receptor (VLDLR). Exposure to their cognate ligands, reelin and apolipoprotein E isoform 4 (ApoE4), stimulated the growth of TNBC cells in vitro. Suppression of the expression of either LRP8 or VLDLR or exposure to RAP (an inhibitor of ligand binding to LRP8 and VLDLR) abolished this ligand-induced proliferation. High-throughput protein and metabolic arrays revealed that ApoE4 stimulation rescued TNBC cells from serum-starvation induced up-regulation of genes involved in lipid biosynthesis, increased protein expression of oncogenes involved in the MAPK/ERK and DNA repair pathways, and reduced the serum-starvation induction of biochemicals involved in oxidative stress response and glycolytic metabolism. shLRP8 MDA-MB-231 xenografts had reduced tumor volume, in comparison to parental and shCON xenografts. These results indicate that LRP8-APOE signaling confers survival advantages to TNBC tumors under reduced nutrient conditions and during cellular environmental stress. We revealed that the LRP8-APOE receptor-ligand system is overexpressed in human TNBC. We also demonstrated that this receptor system mediates a strong growth promoting and survival function in TNBC cells in vitro and helps to sustain the growth of MDA-MD-231 xenografts. We propose that inhibitors of LRP8-APOE signaling may be clinically useful therapeutic agents for triple-negative breast cancer.

Mutant oocytic low density lipoprotein receptor gene family member causes atherosclerosis and female sterility.

The so-called very low density lipoprotein receptors (VLDLRs) are related to the LDLR gene family. So far, naturally occurring mutations have only been described for the prototype LDLR; in humans, they cause familial hypercholesterolemia. Here we describe a naturally occurring mutation in a VLDLR that causes a dramatic abnormal phenotype. Hens of the mutant restricted-ovulator chicken strain carry a single mutation, lack functional oocyte receptors, are sterile, and display severe hyperlipidemia with associated premature atherosclerosis. The mutation converts a cysteine residue into a serine, resulting in an unpaired cysteine and greatly reduced expression of the mutant avian VLDLR on the oocyte surface. Extraoocytic cells in the mutant produce higher than normal amounts of a differentially spliced form of the receptor that is characteristic for somatic cells but absent from germ cells.