Défauts héréditaires du récepteur IFNGR2 chez l'Homme : complémentation par des inhibiteurs de la glycosylation

par Guillaume Vogt

Thèse de doctorat en Génétique humaine

Sous la direction de Jean-Laurent Casanova.

Soutenue en 2006

à Paris 5 .


  • Résumé

    La prédisposition Mendélienne aux infections mycobactériennes est un syndrome rare caractérisé par une susceptibilité aux infections par des mycobactéries peu virulentes. Des mutations de six gènes, dont IFNGR2, sont responsables de ce syndrome. Nous avons identifié quatre enfants présentant le syndrome de prédisposition mendélienne aux mycobactéries. Ils sont homozygotes pour une mutation faux sens et une micro-insertion dans le gène de la chaîne 2 du récepteur de l'interféron gamma (IFNGR2). La première (T168N) crée un nouveau site de glycosylation, la seconde (382-387dup) un défaut de maturation de la protéine IFNyR2. Nous avons, pour la première fois, prouvé que l'ajout de la molécule de glycan sur le résidu N168 est responsable de l'abolition de la réponse à i'interféron gamma. Nous avons ensuite criblé in silico la banque « Human Gène Mutation Database » afin d'identifier de potentielles mutations faux-sens pouvant entraîner un gain de glycosylation ; à partir de 10047 mutations dans 577 gènes codant pour des protéines circulant à travers la voie sécrétoire, nous avons identifié 142 mutations candidates (~1,4%) dans 77 gènes (~13,3%). Cette proportion est nettement supérieure à celle attendue du fait du hasard (p< 10"7), démontrant ainsi que plusieurs maladies génétiques humaines sont liées à des mutations qui créent de nouveaux sites de glycosylation. Nous avons ensuite complémenté certaines des mutation « gain de glycosylation » dans des cellules germinales de patients, soit avec des substances chimiques qui inhibent la glycosylation, soit avec des glucosidases qui digèrent les glycanes. Nous avons aussi étudié un enfant homozygote pour la micro insertion 382-387dup dans le gène IFNGR2. Les faux-sens et les autres mutations en phase peuvent être délétères parce que les protéines mutantes n'atteignent pas correctement leur destination, ne fonctionnent pas correctement, ou les deux. La plus part des protéines 382-387dup sont retenues dans la cellule et celles exprimées en surface ont un poids moléculaire élevé, du à des glycosylations. En conséquence, les cellules du patient ne répondent pas à l'IFN-y. Cependant, parmi les 29 drogues affectant des étapes de la glycosylation qui ont été testées, 13 sont capables de restaurer la réponse cellulaire à l'IFN-y. Nous avons ensuite généralisé le phénomène à d'autres gènes. Nous avons ainsi prouvé que les inhibiteurs de la glycosylation sont capables de complémenter des mutations en phase, codant pour des protéines transitant par la voie sécrétoire. Le-blocage de la N-glycosylation semble affecter le contrôle de qualité des protéines et permet l'expression de protéines mutantes. Certains de ces composés sont déjà utilisés en clinique, ouvrant ainsi la voie pour une thérapie chimique de nombreuses maladies humaines.

  • Titre traduit

    Inherited disorder of human IFNGR2 : complementation by inhibitors of glycosylation


  • Résumé

    Mendelian susceplibility to mycobacterial disease is a rare syndrome that confers predisposition to illness caused by moderately virulent mycobacterial species. Mutation in six genes, whose IFNGR2,. Are responsible of this syndrome. We identified four children with mendelian susceptibility to mycobacterial disease who were homozygous with respect to a missense mutation or micro insertion in IFNGR2 gene. The first mutation (T168N) create a new N-glycosylation site, the second mutation (382-387dup) a misfolded protein. For the first ; time, we proved that the resulting additional carbohydrate moiety was both necessary and' sufficient to abolish the cellular response to IFNy. We then searched in silico, the Human Gene Mutation Database for potential gain-of-N-glycosylation missense mutations; of 10,047 mutations in 577 genes encoding proteins trafficked through the secretory pathway, we identified 142 candidate mutations (~1. 4%) in 77 genes (~13. 3%). This proportion was significantly higher (p< 10"7) than randomly expected. Thus, an unexpectedly high proportion of mutations that cause human genetic disease might lead to the creation of new N-glycosylation sites. Mutations involving gains of glycosylation have been considered rare, and the pathogenic role of the new carbohydrate chains has never been formally established. We identified three children with mendelian susceptibility to mycobacterial disease who were homozygous with respect to a missense mutation in IFNGR2 creating a new N-glycosylation site in the IFNyR2 chain. We next complemented, germinal cell line bearing mutation of gain-of-glycosylation, with inhibitors of glycosylation to either prevent formation of the deleterious carbohydrates or glucosidase to remove the added carbohydrate. We studied, too, a child homozygous for the in-frame microinsertion 382-387dup in IFNGR2. Missense and other in-frame mutations may be deleterious because the mutant proteins are not correctly targeted, do not function correctly, or both. Most of the !FN-yR2 protein was retained within the cell, and the few that reach the cell surface had an abnormally high molecular weight due to glycosylation. Consequently, the patient's cells did not respond to IFN-y. We tested 29 chemical compounds affecting maturation by N-glycosylation in the secretory pathway. Up to 13 of these compounds reduced the molecular weight of surface-expressed IFN-yR2 mutant molecules and restored cellular responsiveness to IFN-y. Some of these compounds also complemented missense mutations in other genes,. Modifiers of N-glycosylation can therefore complement human cells carrying in-frame mutations in genes encoding proteins subject to trafficking via the secretory pathway. Because the quality control could be affected by inhibitor of N-glycosylation, the expression of mutant protein is possible. Some of these compounds are available for clinical use, paving the way for clinical trials of chemical complementation for various human genetic diseases.

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Informations

  • Détails : 1 vol. [153 f.]
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en janvier 2009
  • Annexes : Bibliogr. f. 47-51

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