Identification and characterisation of loss of function mutations in KIF14 leading to syndromic renal hypodysplasia

par Madeline Louise Reilly

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Biologie cellulaire

Sous la direction de Alexandre Benmerah.

Soutenue le 24-10-2018

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (établissement de préparation) et de Institut des Maladies Génétiques (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Jeanne Amiel.

Le jury était composé de Alexandre Benmerah, Jeanne Amiel, Arnaud Echard, Sylvie Schneider-Maunoury, Evelyne Fischer, Renata Basto.

Les rapporteurs étaient Arnaud Echard, Sylvie Schneider-Maunoury.

  • Titre traduit

    Identification et caractérisation de mutations perte de fonction du gène KIF14 impliquées dans une forme syndromique d’hypodysplasie rénale


  • Résumé

    Des mutations dans le gène KIF14 ont été précédemment identifiées dans des individus présentant soit une microcéphalie isolée soit une forme syndromique développementale et létale associant une microcéphalie sévère à une hypodysplasie rénale (RHD). Ce dernier phénotype a été considéré comme une ciliopathie, un semble de maladies génétiques liées à des défauts du cil primaire, un organite avec un rôle important dans des voies de signalisation et présent à la surface de nombreuses cellules quiescentes. Le gène KIF14 code une kinésine mitotique qui joue un rôle clé pendant la cytokinèse mais qui n’a pas été décrite comme protéine ciliaire auparavant. Nous avons analysé les effets des mutations de KIF14 retrouvées chez des fœtus de quatre familles présentant la forme syndromique. Nos analyses fonctionnelles montrent que les variations identifiées ont un impact sévère sur l'activité de la protéine et correspondent probablement à des mutations de perte de fonction (LOF). Notre analyse des tissus rénaux de fœtus humains a montré une accumulation des ‘midbodies’ positifs pour KIF14 dans la lumière des bourgeons urétéraux, mettant en évidence des similarités entre les événements mitotiques au début du développement cérébral et rénal. En analysant une lignée de poisson zèbre présentant une mutation non-sens précoce dans le gène kif14 on a pu montrer un rôle conservé pour cette kinésine mitotique dans le développement rénal et cérébral. De manière intéressante, on a également observé des phénotypes associés à une ciliopathie chez les embryons mutants, suggérant encore une fois que kif14 pourrait jouer un rôle au cil. Cependant, nos analyses in vitro et in vivo ont finalement démontré que KIF14 n’a pas de rôle direct dans la ciliogenèse et que la perte de kif14 chez le poisson zèbre phénocopie une ciliopathie par l’accumulation de cellules mitotiques et non ciliées dans les tissus ciliés. Nos résultats montrent que les mutations dans le gène KIF14 entraînent un syndrome sévère associant une microcéphalie et RHD grâce à une fonction conservée dans l’abscission lors du développement du rein et du cerveau.


  • Résumé

    Mutations in KIF14 were previously shown to lead to either isolated microcephaly or to a developmental and lethal syndromic form associating severe microcephaly with renal hypodysplasia (RHD). The latter phenotype was considered reminiscent of a ciliopathy, relating to defects of the primary cilium, a signalling organelle present on the surface of many quiescent cells. KIF14 encodes a mitotic kinesin which plays a key role at the midbody during cytokinesis, and was not previously shown to be involved in cilia-related functions. Here, we have analysed four families with foetuses presenting with the syndromic form and harbouring variations in KIF14. Our functional analyses show that the identified variations severely impact the activity of KIF14 and likely correspond to loss-of-function (LOF) mutations. 0ur analysis on human foetal kidney tissues revealed the accumulation of KIF14-positive midbody remnants in the lumen of ureteric bud tips, highlighting similarities between mitotic events during early brain and kidney development. Subsequently, analysis of a kif14 mutant zebrafish line showed a conserved role for this mitotic kinesin. Interestingly, additional ciliopathy-associated phenotypes were also present in these mutant embryos, supporting a potential novel role for kif14 at cilia. However, our in vitro and in vivo analyses ultimately indicated that KIF14 does not have a direct role in ciliogenesis and that kif14 LOF in zebrafish phenocopies ciliopathies through an accumulation of mitotic, non-ciliated cells in ciliated tissues. Altogether, our results demonstrate that KIF14 mutations result in a severe syndrome associating microcephaly and RHD through a conserved function in abscission during kidney and brain development.


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