Physiopathologie des dyskinésies ciliaires primitives : approches moléculaires et cellulaires

par Esther Kott

Thèse de doctorat en Génétique humaine

Sous la direction de Serge Amselem et de Estelle Escudier.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .

mots clés

• Chlamydomonas
• Génétique humaine
• Troubles moteurs

Résumé

Les cils sont des différenciations cellulaires spécialisées de structure et composition très conservées au cours de l’évolution. Les dyskinésies ciliaires primitives (DCP), maladies respiratoires rares de transmission autosomique récessive, sont dues à des anomalies des cils mobiles. Les différents constituants (doublets, bras de dynéines, ponts radiaires, complexe central) du cytosquelette des cils mobiles (axonème 9+2) font l’objet d’un rappel détaillé et actualisé. Les DCP sont associées dans ~50% des cas à un situs inversus. A ce jour, des mutations dans 24 gènes expliquent la pathologie chez ~50% des patients de la cohorte nationale du Centre de Référence des Maladies Respiratoires Rares (313 familles indépendantes, réparties en sous-groupes selon les anomalies ultrastructurales observées) sur laquelle a porté ce travail. L’objectif était de progresser dans l’étiologie moléculaire des DCP. En combinant l’approche « gènes candidats », la cartographie par homozygotie, et le séquençage d’exome chez 6 familles indépendantes, nous avons impliqué 3 nouveaux gènes : pour les DCP avec absence des bras de dynéines, LRRC6, qui joue un rôle dans le pré-assemblage de ces structures ; pour les DCP avec anomalies du complexe central, RSPH1 et HYDIN, qui codent respectivement une protéine de la tête du pont radiaire et une protéine de la gaine centrale de l’axonème. L’identification de nouveaux gènes de DCP permet d’établir un diagnostic de certitude pour les patients, et ainsi d’améliorer le conseil génétique et la prise en charge thérapeutique, mais également de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans la mise en place et le bon fonctionnement des cils mobiles chez l’homme.

Titre traduit

Physiopathology of primary ciliary dyskinesia : cellular and molecular approaches

Résumé

Cilia are evolutionary conserved and ultra-specialized cell differentiations. Primary ciliary dyskinesia (PCD) are rare autosomal recessive respiratory disorders, due to abnormalities of motile cilia. PCD are associated in ~50% of the cases with situs inversus. A detailed update is made on the components (microtubule doublets, dynein arms, radial spokes, central complex) of the cytoskeleton (the 9 +2 axoneme) of the motile cilia. To date, mutations of 24 genes explain the disease in half of the patients with PCD from the National Center for Rare Respiratory Diseases cohort (313 independent families), on which the work was focused. The goal was to progress in the molecular etiology of PCD. The approaches, combining candidate-genes approach, homozygosity mapping and whole exome sequencing in six independent families, allowed us to involve three new genes: (i) in PCD without dynein arms, LRRC6, which plays a role in the pre-assembly of these structures; (ii) in PCD associated with central complex abnormalities, RSPH1 and HYDIN, which encode a protein of the radial spoke head and a protein of the axoneme central sheath, respectively. The identification of new PCD genes allows the establishment of a definitive diagnosis of PCD, improves genetic counseling and therapeutic care, and also enables a better understanding of the mechanisms involved in the proper building and function of motile cilia in humans.