Diagnostic du Syndrome de Rubinstein-Taybi : Identification des profils d'acétylation comme marqueurs épigénétiques de pathogénicité des variants du gène CREBBP Etude GENEPI

par Julien Van gils

Projet de thèse en Génétique

Sous la direction de Didier Lacombe et de Frédérique Magdinier.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé , en partenariat avec Maladies Rares : Génétique et Métabolisme (laboratoire) et de Maladies Génétiques du développement (equipe de recherche) depuis le 17-10-2019 .


  • Résumé

    Profil épigénétique d'acétylation du syndrome de Rubinstein-Taybi Le syndrome de Rubinstein-Taybi (SRT; OMIM 180849) est une anomalie sévère du développement embryonnaire caractérisée par un déficit intellectuel et des anomalies typiques de la face et des extrémités associés à de nombreuses autres malformations. L'enjeu principal est de parvenir à améliorer l'efficience intellectuelle et mnésique de ces patients. Cela passe par une meilleure compréhension des mécanismes de mémorisation à long terme, très altérée dans ce syndrome. CREBBP et EP300 sont les deux gènes paralogues associés au déterminisme du SRT et codent respectivement pour les protéines CBP et p300. Ces protéines sont des co-activateurs transcriptionnels qui possèdent un domaine catalytique lysine acétyl transférase (KAT) impliqué dans l'acétylation des résidus lysines des histones mais également d'autres protéines. CBP et p300 favorisent la transcription en créant un environnement chromatinien favorable à l'expression génique et en reliant différents facteurs de transcription entre eux. Ils orchestrent ainsi la régulation de la machinerie de la transcription, du promoteur basal aux enhancers des gènes cibles. Le SRT est considéré comme un modèle génétique d'anomalie du neurodéveloppement à composante épigénétique. L'acétylation des histones est l'une des principales modifications post-traductionnelles (MPT) de ces protéines assurant la formation et le contrôle de la structure de la chromatine. Lors de la différenciation des cellules embryonnaires, cette modification joue un rôle clé dans l'activation transcriptionnelle. Les modèles murins de SRT, ont permis de faire le lien entre les modulations d'acétylation des histones et la formation de la mémoire en montrant leur rôle clé dans la plasticité neuronale. Cependant aucune donnée n'existe sur l'acétylation des histones dans les neurones de patients SRT. De plus, chez l'Homme, les voies moléculaires impactées par ces altérations au cours du neurodéveloppement ne sont pas précisées, notamment dans les neurones pyramidaux qui sont les précurseurs des neurones hippocampiques impliqués dans l'encodage et le stockage de la mémoire. Dans le SRT, une perte de fonction de CBP se traduit par un déficit en activité KAT, responsable d'une altération de l'acétylation des histones, conduisant à des modifications inappropriées de la structure de la chromatine. La conséquence d'une mutation aboutie à une dérégulation de l'activité de gènes impliqués dans le développement. Aucune étude au niveau neuronal n'est actuellement disponible sur le lien fonctionnel entre l'acétylation des histones et les gènes dérégulés dans le SRT, modèle de pathologie neuro-développementale associée à des modifications. Dans ce projet, nous identifierons les gènes cibles dont la régulation épigénétique est médiée par l'acétylation des histones. Plus particulièrement, l'étude sera centrée sur la dynamique chromatinienne au cours de la différenciation neuronale normale et pathologique des neurones corticaux et pyramidaux. Nous déterminerons parmi les marques histones dépendantes de CBP, celles qui sont modifiées dans des cellules de patients SRT et les loci qu'elles contrôlent. En parallèle, nous définirons les gènes dont l'expression neuronale est altérée chez les patients SRT. L'intégration de l'ensemble de ces données nous permettra de préciser quels gènes sont dérégulés au cours de la différenciation neuronale en conséquence de la perte de fonction lysine acétyl transférase de CBP. Objectif principal : Caractérisation des profils d'acétylation des histones dans le but d'identifier les marques d'acétylation spécifiques au cours de la différenciation neuronale normale et pathologique des neurones corticaux et pyramidaux dans le SRT. Pour :  Une meilleure compréhension des bases physiopathologiques du SRT  Développer des tests fonctionnels adaptés dans le cadre du diagnostic Objectifs secondaires :  Mise en évidence des voies biologiques impactées au cours du neurodéveloppement normal et pathologique.  Etablir une corrélation entre les voies biologiques dérégulées et le phénotype cognitivo-comportemental des patients SRT

  • Titre traduit

    Diagnosis of RSTS: Identification of the acetylation profiles as epigenetic markers for assessing causality of CREBBP variants.GENEPI Study


  • Résumé

    Diagnosis of RSTS: Identification of the acetylation profiles as epigenetic markers for assessing causality of CREBBP variants. GENEPI Study Epigenetic profile of acetylation of Rubinstein-Taybi syndrome. • Brief summary : Rubinstein-Taybi syndrome (RSTS; OMIM 180849) is a rare and severe congenital developmental disorder characterized by congenital anomalies and intellectual disability with a long term memory deficit. The main challenge is to improve the intellectual and memory efficiency of these patients. CREBBP and EP300 are the two genes known to cause RSTS. Both paralogs play a major role in chromatin remodeling and encode for transcriptional co-activators interacting with many proteins. The aim of this pilot study is to characterize the histone acetylation profiles in order to identify specific acetylation markers during normal and pathological neuronal differentiation of cortical and pyramidal neurons in RSTS. • Detailed description: CREBBP and EP300 are the two paralog genes associated with RSTS determinism and code for CBP and p300, respectively. These proteins are transcriptional coactivators that possess a catalytic lysine acetyl transferase (KAT) domain involved in the acetylation of lysine residues of histones but also other proteins. CBP and p300 promote transcription by creating a chromatin environment that is favorable for gene expression and by linking different transcription factors to each other. They thus orchestrate the regulation of the transcription machinery, from the basal promoter to the enhancers of the target genes. RSTS is considered a genetic model of neurodevelopmental anomaly with an epigenetic component. Histone acetylation is one of the major post-translational modifications (PTMs) of these proteins that provide for the formation and control of chromatin structure. When differentiating embryonic cells, this modification plays a key role in transcriptional activation. The mouse models of SRT have made the link between the modulation of histone acetylation and the formation of memory by showing their key role in neuronal plasticity. However no data exists on the acetylation of histones in the neurons of RSTS patients. Furthermore, in humans, the molecular pathways impacted by these alterations during neurodevelopment are not specified, especially in the pyramidal neurons which are the precursors of hippocampal neurons involved in the encoding and storage of memory. In RSTS a loss of CBP function results in a deficit in KAT activity, which is responsible for altering histone acetylation, leading to inappropriate changes in chromatin structure. The consequence of a mutation is a result of a deregulation of the activity of genes involved in development. No neuronal level studies are currently available on the functional link between histone acetylation and deregulated genes in the RSTS. In this project, we will identify target genes whose epigenetic regulation is mediated by histone acetylation. More specifically, the study will focus on chromatin dynamics during normal and pathological neuronal differentiation of cortical and pyramidal neurons. We will determine among the CBP-dependent histone markers, those that are modified in RSTS patients cells and the loci they control. In parallel, we will define genes whose neuronal expression is altered in RSTS patients. The integration of all these data will allow us to specify which genes are deregulated during neuronal differentiation as a consequence of CBP lysine acetyltransferase function loss. • Primary outcome: Identification of a specific acetylation profile of RSTS patients vs. controls: • Secondary outcomes:  Identification of different target genes between SRT patients and controls.  For common target genes, evidence of a significantly different level of expression.  Functional annotations highlighting the terms associated with: o CREBBP and / or EP300 o PTMs of chromatin o Neuronal differentiation o Memory formation o Synaptic plasticity