Utilisation des approches de gènes candidats positionnels et physiologiques dans l'identification des variants de susceptibilité à l'obésité et au diabète de type 2

par Maya Ghoussaini

Thèse de doctorat en Génétique humaine

Sous la direction de Philippe Froguel.

Soutenue en 2006

à Lille 2 .


  • Résumé

    Une étude génome entier de l'obésité infantile a précédemment identifié dans la population française une forte liaison génétique au locus 6q16-q23. Les gènes ENPP1, MCHR2 et SIM1 situés dans cet intervalle de liaison ont fait l'objet de cette thèse en tant que gènes candidats positionnels. Le gène ENPP1 code pour un inhibiteur du récepteur de l'insuline. L'analyse de ce gène chez 6,147 individus nous a permis d'identifier un haplotype à risque composé des allèles rares des variants K121Q, IVS20delT-11 et A>G +1044 TGA, qui est associé à l'obésité infantile (Odd Ratio (OR)=1,69, p=0,0006), à l'obésité adulte dans ses formes modérées et sévères (OR=1,37, p=0,02; OR=1,50, P=0,006 respectivement) et au DT2 (OR=1,56, p=0,00002). Cet haplotype est également associé à des niveaux plasmatiques élevés de la forme circulante de ENPP1. Contrairement aux autres isoformes de ENPP1 à expression ubiquitaire, l'isoforme long contenant le variant A>G +1044 TGA de l'haplotype, est spécifique du foie, du tissu adipeux et du pancréas, 3 organes à effet capital dans l'homéostasie glucidique. Enfin, l'haplotype à risque explique partiellement la liaison à l'obésité infantile observée au locus 6q. Ces résultats sont en faveur d'un rôle causatif de l'haplotype QdelTG dans la résistance à l'insuline dès l'enfance favorisant ainsi l'installation de l'obésité et du DT2. Le gène MCHR2 code pour un récepteur de la MCH (Melanin Concentrating Hormone), un neuropeptide orexigène jouant un rôle clé dans le contrôle de la prise alimentaire et l'homéostasie énergétique. Les analyses cas/témoins ont montré une association modeste des variants –38,245 ATG A/G et A76A T/C à l'obésité infantile. Les analyses d'association familiale effectuées dans 645 trios d'enfants obèses et leurs parents ont montré une sur-transmission de l'allèle à risque T du variant A76A T/C chez les enfants obèses particulièrement chez les plus gros (67,0%, p=0,003) ainsi que chez les enfants grignoteurs (60,0%, p=0,03) et " gros mangeurs " pendant les repas (62,0%, p=0,01). Ces deux variants n'ont pas montré d'association avec l'obésité adulte de classe III, bien que l'allèle T du variant A76A a montré une tendance d'association avec une sensation de faim accrue (p=0,09) et de déshinibition (p=0,06). Ces deux variants n'ont pas expliqué la liaison à l'obésité infantile observée au locus 6q. L'ensemble de nos résultats suggèrent que le gène MCHR2 n'est pas un gène majeur de susceptibilité à l'obésité et que le variant A76A semble affecter modestement les troubles du comportment alimentaire notamment chez les enfants obèses. Le gène SIM1 code pour un facteur de transcription requis pour la différenciation des neurones du noyau paraventriculaire (PVN). Le séquençage direct de SIM1 a identifié 38 SNP (Single Nucleotide polymorphism). L'étude des variants fréquents (>5%) chez 2. 474 sujets a montré l'association des trois variants P352T, +2004 -/ins TGA A/G aux formes sévères d'obésité infantile et/ou adulte (1,19<OR<1,25 ; 0,04<p<0,002). Les analyses d'association familiale ont confirmé l'association des variants P352T et +2004 -/insT TGA, ce dernier était également associé à des scores de restriction faibles (p=0,01). Quant aux mutations rares, cinq mutations sur un total de 24 ont montré une co-ségrégation avec l'obésité précoce et l'hyperphagie dans des familles françaises et n'ont pas été retrouvées chez 2,300 contrôles. Il s'agit des mutations –767delGG, A252A, H323T, T714A et +669 G/A TGA. La caractérisation fonctionnelle de la délétion –767delGG a montré une altération de l'expression du gène SIM1. L'ensemble de ces données suggère que l'haplo-insuffisance de SIM1 peut induire une dysfonction du PVN, et favoriser par la suite l'hyperphagie et l'obésité précoce. Par ailleurs, le variant fonctionnel Pro12A1a du gène candidat physiologique PPAR2 a été étudié. PPAR-2 code pour un facteur de transcription requis pour la différenciation adipocytaire. L'analyse de ce variant chez 3,479 sujets montre une absence d'association avec l'obésité infantile et adulte mais un excès de l'allèle Pro12 dans la population DT2 (p=0,039, OR=1,37). Cette association est plus forte chez les sujets DT2 obèses (p=0,03, OR=1,81). Chez les sujets adultes obèses normo-tolérants au glucose (NGT), l'allèle Pro12 est associé à une augmentation des niveaux d'insuline à jeun (p=0,01) et de la résistance à l'insuline (p=0,003). En plus, chez les sujets adultes NGT, une tendance d'interaction entre le Pro12A1a et le statut obésité sur la résistance à l'insuline est observée. Nos résultats confirment que le Pro12A1a est un facteur de prédisposiotion à la résistance à l'insuline et au DT2 dans la population française, et que l'obésité pourrait constituer un facteur aggravant. Les résultats issus de ces quatres études apportent de nouveaux arguments en faveur de l'implication des voies centrales du contrôle de la prise alimentaire et des voies de l'insuline dans le maintien de l'homéostasie pondérale.


  • Résumé

    We recently conducted a genome-wide scan for childhood obesity in the French population, the strongest evidence of linkage was detected on chromosome 6q16-23. The study of the positional candidate genes, ENPP, MCHR2 and SIM1 was the purpose of this PhD work. The ENPP1 gene encodes an inhibitor of the insulin receptor. The genetic study for the ENPP1 gene in 6,147 subjects, showed significant association of the allele risk haplotype of the variants (K121Q, IVS20delT-11 et A>G +1044 TGA, QdelTG) with childhood obesity (Odd Ratio (OR)=1. 69, p=0. 0006), moderate or morbid obesity in adults (OR=1. 37, p=0. 02; OR=1. 50, P=0. 006 respectively) and type 2 diabetes (T2D) (OR=1. 56, p=0. 00002). This haplotype is also associated with higher levels of the circulating forms of ENPP1. In contrast to other isoforms of ENPP1 that show ubiquitary expression, the long isoform of ENPP1 including the SNP A>G +1044 TGA had a specific expression in liver, adipocytes and pancreas, three key organs involved in glucose homeostasis. This haplotype also partially contributed to observed linkage with childhood obesity on chromosome 6q. Our results suggest a causative role of the ANPP1 haplotype in the insulin resistance in children which could further predisposes to the development of obesity and T2D. The MCHR2 encodes a receptor for the MCH (Melanin Concentrating Hormone), an orexigenic neuropeptide. Case/control analysis performed in 1,993 subjects showed an association between A76A T/C variant (p0. 03, OR=0. 75) and childhood obesity. Analysis of 645 trios with childhood obesity supproted the association and showed an over-transmission of the at risk T allele to obese children (59. 0%, p=0. 01), especially with severe obesity (67. 0%, p=0. 003). The risk allele was also over-transmitted in children with higher appetite during meals (62. 0%,p=0. 01) and with snacking habits (60. 0%, p=0. 03). None of the MCHR2 variants, including the A76A T/C SNP, showed association with adult class III obesity (BMI>40), although there was a trend for association of the T allele of this variant with disinhibition for food (p=0. 06) and with higher hunger (p=0. 09). Moreover, the A76A T/C SNP did not provide any evidence for participation to the linkage observed on the 6q locus. Our results altogether suggest that MCHR2 gene is not a major contributor to polygenic forms of obesity but supported a modest effect of the A76A T/C SNP on food intake abnormalities particularly in childhood. These results should be confirmed in additional populations. The SIM1 encodes a transcription factor highly expressed in the paraventricular nucleus (PVN). Sim1 (+/-) mice develop early onset of obesity and hyperphagia. Using direct sequencing, we identified 38 polymorphisms in the human gene SIM1. Case/control studies of frequent variants (>5%) in 2,474 French Caucasians showed significant association of three polymorphisms P352T, +2004 -/insT TGA, et +2215 TGA A/G with severe forms of childhood and/or adulthood obesity (1,19<OR<1,25 ; 0. 001<p-value<0. 05). Familial studies supported the association of the two variants P352T and +2204 -/insT. For rarevariants, five of the total of 24 co-segregated with early onset forms of obesity and with hyperphagia and were absent in 2300 controls. These mutations are –767delGG, A250A, H323T , T714A, +669 TGA G>A. Functional analysis of the –767delGG deletion showed an alteration of the expression of the SIM1 gene. Our data suggest that severe hyperphagia could be a consequence of the dysfunction of the PVN which could be the result of mutations that affect the function and the expression of the SIM1 gene. Finally, we studied the Pro12A1a variant of the physiological candidate gene PPAR2. PPAR2 encodes a transcription factor essential for the diferenciation of adipocytes. Case/control studies encompassing 3,479 subjects found significant association between the Pro12A1a polymorphism and T2D (p=0. 04, OR=1. 37), which was stronger when the T2D cohort was stratified according to the obesity status (p=0. 03, OR=1. 81 in obese T2D subjects). In contrast, there was no association between the Pro12A1a and childhood and adulthood abesity. In normal glucose tolerant obese adults, allele Pro12 was associated with a significant increase in fasting insulin levels (p=0. 01) and insullin resistance (p=0. 003). We also found a borderline interaction of the Pro12A1a variant and obesity status on insulin resistance (p=0. 06) in normal glucose tolerant adults. In the study, we confirmed a contribution of the Pro12 allele in the genetic risk for T2D, especially in obese subjects, where this allele worsens insulin resistance and increases fasting insulin levels. These studies bring new insights into the implication of the feeding behaviour central patways and insulin pathways in the regulation of energy homeostasis.

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  • Détails : 1 vol. (249 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 208-245

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  • Bibliothèque : Université du droit et de la santé. Service Commun de la Documentation. BU Santé - Learning center.
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  • Cote : 50.379-2006-24-C
  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire de santé (Paris). Pôle pharmacie, biologie et cosmétologie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : MFTH 7104
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