Hétérogénéité génétique et allélique des dystonies, recherche de gènes candidats et validation fonctionnelle

Genetic and allelic heterogeneity of dystonia, gene hunting and functional validation

• Auteur / Autrice : Morgane Miltgen
• Direction : Gwenaëlle Collod
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie humaine. Génétique humaine
• Date : Soutenance le 13/12/2016
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Béroud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ana Laura Cif, Alexandre Kreisler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cédric Le Maréchal, Cyril Goizet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Exome

Biologie informatique

Dystonie

Doigts de zinc

Mots clés libres

Dystonie

Génétique

Bioinformatique

Base de données

Thap1

Exome

Plasticité

Dystonia

Genetics

Bioinformatics

Database

Thap1

Exome

Plasticity

Résumé

La dystonie est une pathologie du contrôle du mouvement caractérisée par des contractions musculaires involontaires. Les causes génétiques de cette pathologie sont multiples. J’ai créé des bases de données locus spécifiques colligeant l’ensemble des diversités alléliques disponible pour 16 gènes de dystonie. L’objectif de ce travail est d’aider au diagnostic de cette pathologie et, à plus long terme et lorsque les données le permettent, d’établir des corrélations génotypes-phénotypes. Cela a été le cas pour le gène THAP1 (définissant la forme DYT6) pour lequel nous avons décrits plusieurs corrélations. J'ai recherché la mutation causale dans plusieurs familles par séquençage d'exome. Cela a permis d’identifier une famille porteuse d’une mutation prédite pathogène dans le gène ANO3 (DYT23). Une autre famille est porteuse d’une mutation dans un site d’épissage du gène ATP1A3 (DYT12) entrainant la rétention totale de l'intron 17. Pour une autres famille, un gène candidat a été identifié : ADD2 qui code l'adducine beta. Plusieurs résultats expérimentaux ont été obtenus. Tout d’abord j'ai observé des différences au niveau du cytosquelette d’actine. En effet la surexpression de la protéine sauvage provoque un comportement anormal de l’actine au niveau des fibres de stress. Par ailleurs des études de d’apprentissage par association dans un modèle C. elegans KO ADD2 ont montré un défaut de mémorisation à long-terme. Mes travaux de thèse ont permis d'approfondir les connaissances quant à la contribution de chaque gène déjà connu dans les dystonies, ainsi que d'élargir l'hétérogénéité génétique caractéristique de cette pathologie par l'identification d'un nouveau gène candidat.

Dystonia is a movement control disorder characterized by involuntary muscle contractions. The genetic causes of this disease are multiple. I have created databases " loci-specific " collecting all allelic diversity available in the literature for 16 dystonia genes. The goal of this work is to to assist in the diagnosis of this disease and in the longer term, when there are sufficient data, to establish genotype-phenotype correlations. This was the case for the THAP1 gene (responsible for DYT6 dystonia) for which we have described several correlations.I searched for the disease gene in several families using exome sequencing. I identified a pathogenic mutation in the predicted gene ANO3 (DYT23) carried by one family. Another family carries a mutation in a splice site of ATP1A3 (DYT12) resulting in the total retention of intron 17. In another family a candidate gene was identified: ADD2 gene, coding beta adducin. Several functional results were obtained. First, overexpression of wild type and mutated ADD2 enabled to view differences in the actin cytoskeleton. Indeed the overexpression of the wild type protein causes abnormal behavior of actin at the level of stress fibers and at the plasma membrane. Besides, learning by association studies in a Caenorhabditis elegans model KO for ADD2 gene have shown a long-term default memory compared to the wild type. This confirms the involvement of the protein in neuronal plasticity. My thesis work led to further knowledge about the contribution of each gene already known in dystonia , as well as broaden the genetic heterogeneity characteristic of this disease by identifying a new candidate gene.