Apports de l'étude pangénomique et du séquençage haut débit de l'exome entier dans l'identification des bases génétiques de malformations congénitales rares : application aux malformations anévrysmales de la veine de Galien.

par Alexandre Vivanti

Projet de thèse en Recherche clinique, innovation technologique, santé publique

Sous la direction de Judith Melki.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie , en partenariat avec Inserm U 1169 - Thérapie Génique, Génétique, Epigénétique en Neurologie, Endocrinologie et Développement de l'Enfant (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 02-11-2015 .


  • Résumé

    La malformation anévrysmale de la veine de Galien (MAVG) est une pathologie neurovasculaire congénitale rare (elle représente moins de 1% des malformations artério-veineuses intracrâniennes). Elle correspond à une dilatation anormale d'une veine embryonnaire précurseur de la veine de Galien. Dans certaines situations à haut débit, le vol vasculaire est tel qu'il peut entraîner une insuffisance hémodynamique et des lésions d'hypoperfusion aboutissant à une mort fœtale in utero ou à des séquelles cérébrales majeures. A la naissance, l'évolution peut s'avérer létale si la MAVG n'est pas correctement prise en charge. L'embolisation endovasculaire transartérielle est le traitement de choix et le pronostic est d'autant meilleur que la prise en charge des patients est précoce et multidisciplinaire. La classification de Lasjaunias distingue deux groupes de MAVG: le type I, ou choroïdien, est la forme la plus fréquente et la plus complexe. Cliniquement, ces formes sont les plus sévères, responsables de décompensation cardiaque chez le nouveau né. Le type II, mural, est caractérisé par des fistules uniques ou multiples situées au niveau des parois de la veine médiane prosencéphalique. Du fait du nombre faible de fistules et de la plus grande obstruction, ces formes sont associées à une dilatation plus sévère de la veine médiane prosencéphalique et se manifestent chez l'enfant par une macrocéphalie et une hydrocéphalie. Les MAVG sont quasiment exclusivement non syndromiques. On relate cependant certaines formes associées : syndrome de Turner, maladie de Rendu-Osler et télangiectasie méningée diffuse. La majorité des cas est sporadique et la récurrence dans les fratries des patients est exceptionnelle ce qui suggère très fortement l'implication de mutations dominantes survenant de novo. A ce jour, un seul gène candidat a été suggéré : RASA1. Ce gène code pour une protéine transmembranaire (guanosine triphosphate-activating protein) qui est impliquée dans les mécanismes de prolifération et de différenciation cellulaire. Une étude portant sur l'analyse du gène RASA1 chez 140 patients porteurs de malformations capillaires multifocales a rapporté 2 cas de MAVG en lien avec une mutation de ce gène. Les MAV associées peuvent être cutanées, sous-cutanées, intramusculaires, intra-osseuses ou cérébrales (dont certaines sont d'authentiques MAVG). Plus récemment, une équipe a mis en évidence des mutations dans le gène RASA1 pour 4 cas de MAVG isolées sur 11 testées. Néanmoins, la recherche de mutations de RASA1 dans la cohorte de patients atteints de MAVG dans le centre de référence de l'hôpital Bicêtre est négative (données non publiées). Deux autres gènes ont également été impliqués, mais il s'agissait systématiquement de formes associées à un phénotype plus complexe de maladie de Rendu-Osler (mutations dans le gène endoglin et ACVRL1). Par conséquent et dans la majorité des cas de MAVG non syndromiques, les bases génétiques restent inconnues. Trois nouvelles approches ont amélioré considérablement les investigations génétiques visant à identifier les gènes responsables de maladies monogéniques : la recherche de variations pathogéniques du nombre de copies génomiques à un locus (délétion ou duplication, Copy-number variation (CNV)), la cartographie génétique des loci morbides par analyse de liaison génétique, et le séquençage de l'exome entier à partir de l'ADN génomique des patients : 1- La recherche de CNV pathogéniques par CGH array consiste en l'hybridation de l'ADN génomique du patient (ou du patient et d'un contrôle) à des microarrays contenant des sondes régulièrement réparties sur le génome entier. Cette approche a permis d'élucider les bases génétiques de nombreuses affections monogéniques, souvent sporadiques. Ses limites tiennent à la résolution de son analyse (100 à 200 kb). 2- La cartographie génétique à l'aide de microarrays SNP permet dans des familles multiplex ou consanguines l'identification des loci morbides. Elle a permis l'identification de nouveaux gènes de maladies monogéniques quand celles-ci sont génétiquement homogènes. 3- Le séquençage de l'exome entier a permis d'identifier des gènes de maladie à partir d'un très petit nombre de malades non apparentés partageant une affection monogénique. Il consiste en une étape d'enrichissement des exons et des jonctions introns-exons, une étape d'amplification, puis une étape de séquençage à haut débit par les méthodes de cluster sur des séquenceurs nouvelle génération haut débit. Rappelons que 90% des mutations pathogéniques touchent les régions codantes, dans les maladies mendéliennes et peuvent, par conséquent, être détectées par ces approches. Cette approche applicable aux cas familiaux ou sporadiques est très puissante et rapide. Ses limites sont néanmoins la qualité de la couverture des exons, la non-détection des CNV de grande taille et la détection des mosaïques somatiques quand leur pourcentage est faible. Notre projet de recherche a pour objectif l'identification des bases génétiques des MAVG de type I et II. Il bénéficie du recrutement exceptionnel du Centre de référence des pathologies neurovasculaires malformatives de l'hôpital Bicêtre. Compte tenu du caractère sporadique des MAVG dans la grande majorité des cas, deux des approches décrites ci-dessus seront appliquées dans ce projet car elles sont complémentaires : la recherche de CNV par microarrays et de mutations intragéniques (mutations ponctuelles ou petites délétions/insertions) par séquençage de l'exome entier. L'identification de(s) gène(s) dans les MAVG non syndromiques permettra une meilleure connaissance des gènes essentiels au développement embryonnaire de la vascularisation cérébrale chez l'Homme. De plus, ces travaux peuvent permettre d'établir des corrélations entre le phénotype clinique (avec ou sans défaillance hémodynamique ou retentissement cérébral) et le génotype. Dépister des formes de bon pronostic par des tests génétiques appropriés durant la grossesse permettra une meilleure prise en charge postnatale et de rassurer le couple de façon précoce. De plus, établir qu'une mutation génique est survenue de novo est une information capitale pour le conseil génétique des couples car le risque de récurrence est alors très faible (en tenant compte du risque de mosaïque germinale).

  • Titre traduit

    Towards the identification of genetic basis of Vein of Galen aneurysmal malformation using SNP-CNV microarrays and whole exome sequencing


  • Résumé

    Vein of Galen malformations (VGAM) are the most common brain arteriovenous vascular malformations that can be found during the neonatal period. High-flow arteriovenous malformations can be responsible for heart failure. Venous hyperpressure exposes the patient to acute or chronic brain lesions. Hydrovenous disorders such as hydrocephalus can also be associated with such malformations. Most of VGAM are nonsyndromic. Some of them can be associated with Capillary malformation-arteriovenous malformation syndrome (CM-AVM) or Rendu Osler. One candidate gene has been suggested : RASA1. This gene encodes a protein called p120-RasGAP. This protein regulates the RAS/MAPK signaling pathway. Its exact function is not well known but it appears to be involved in the development of the vascular system. During the last decade, pangenomics approaches (including genetic mapping and CNV detection) and whole exome sequencing (WES) have greatly improved the ability to identify new genes in monogenic disorders. Next generation sequencing of targeted genes in specific disorders (such as mental retardation, ataxia or myopathies) is currently setting up for diagnostic purposes. However, in numerous patients suffering from orphan and undiagnosed diseases with atypical phenotypes, these new technologies are not yet proposed. To investigate the genetic bases of VGAM, we propose the combination of these technologies.