Arthrogryposes multiples congénitales neuromusculaires : Identification d’un nouveau gène, ECEL1, et recherche des mécanismes physiopathologiques liés au complexe de relâchement de calcium

par Klaus Dieterich

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire

Sous la direction de Isabelle Marty.

Soutenue le 30-10-2013

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble) , en partenariat avec Institut des neurosciences de Grenoble (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre-Simon Jouk.

Le jury était composé de Judith Melki, Julien Faure.

Les rapporteurs étaient Bruno Eymard, Laurent Schaeffer.


  • Résumé

    Les arthrogryposes multiples congénitales (AMC), limitations articulaires multiples survenant au cours du développement et présentes à la naissance, sont un ensemble hétérogène de maladies dont le dénominateur commun est une diminution des mouvements fœtaux. Dans la majorité des cas, l'AMC est liée à un mécanisme impliquant le système neuromusculaire. Les causes sont dans un grand nombre de cas d'origine génétique. La connaissance de cette cause permet de proposer un conseil génétique avec une évaluation précise du risque de récurrence et éventuellement un diagnostic anténatal. La connaissance du mécanisme sous-jacent participe à l'évaluation du pronostic et permet d'élargir les connaissances sur la mise en place du système neuromusculaire. Mes travaux de thèse ont porté sur ces deux aspects. Dans un premier temps, j'ai étudié l'expression du récepteur de la ryanodine RyR1 dans le muscle squelettique fœtal humain. Les mutations de RYR1 sont responsables de myopathies congénitales. Dans les formes sévères précoces, une AMC peut être occasionnellement associée. L'expression de RyR1 est détectée dès 14 semaines d'aménorrhée dans le muscle fœtal humain. Ce résultat confirme l'expression précoce de RyR1 chez l'homme et permet d'expliquer la possibilité de limitations articulaires. Dans un second temps, j'ai étudié une famille consanguine avec trois enfants atteints d'arthrogrypose distale à la recherche de la cause génétique sous-jacente. L'analyse pangénomique m'a permis de lier pour la première fois le gène ECEL1, codant une endopeptidase, à une pathologie humaine. La recherche de mutations d'ECEL1 dans une cohorte de 20 patients a permis d'identifier cinq autres familles. Toutes les mutations sont transmises sur un mode autosomique récessif et conduisent à une perte de fonction de la protéine. L'ensemble des patients présentent un phénotype clinique et IRM semblable et distinct des autres tableaux d'arthrogrypose distale. Au total, ces travaux confirment l'expression précoce de RyR1 chez l'homme et identifient le gène ECEL1 comme une cause récurrente d'un type particulier d'arthrogrypose distale autosomique récessive.

  • Titre traduit

    Study of arthrogryposis related syndromes : Identification of novel candidate genes and expression analysis during embryonic and fetal development of calcium release complex proteins in human skeletal muscle


  • Résumé

    Arthrogryposis multiplex congenita (AMC) is a heterogeneous group of disorders characterised by multiple joint contractures at birth due to diminished foetal movements. In most cases, the underlying mechanism involves the neuromuscular system. Genetic causes are frequent. Identifying the genetic cause is paramount for precise recurrent risk assessment, genetic counselling and prenatal diagnosis. Elucidating the underlying mechanism allows for prognostic evaluation and expands our knowledge on the development of the human neuromuscular system. My thesis focused on these two aspects. First I studied the expression of the ryanodine receptor 1 in human foetal skeletal muscle. RYR1 mutations cause congenital myopathies. AMC can occasionally be associated with severe forms of RYR1 related congenital myopathies. RyR1 is expressed at 14 weeks of gestational age in human skeletal muscle. Thus it confirms the early expression of RyR1 in human and can account for the occurrence of joint contractures. Second, in order to identify an underlying genetic cause, I studied a consanguineous family with three affected children showing a distal arthrogryposis phenotype. The genome wide linkage study allowed me to link for the first time the endopeptidase coding gene ECEL1 to a human disease. Five other families were shown to carry ECEL1 mutations after screening a cohort of 20 families with distal arthrogryposis. All mutations were recessive and predicted to lead to a loss of function of the protein. All patients showed a recognisable clinical and MRI phenotype that differed to that of currently known distal arthrogryposes. Altogether, these results confirm the early expression of RyR1 in human and identify ECEL1 as a recurrent cause of a distinct type of distal arthrogryposis.

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