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Thèse soutenue

Conséquences phénotypiques d'erreurs de dosage de gènes de la DCR-1 du chromosome 21 dans des modèles transgéniques murins et chez l'homme

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Auteur / Autrice : Maher Constantine
Direction : Jean Delabar
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génomes et protéines
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

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Le syndrome de Down (SD) est l'anomalie génétique la plus fréquente et la cause majeure du retard mental avec une prévalence de 1/700 chez les nouveau-nés. Les troubles qui en découlent sont principalement d'ordre nerveux, immunitaire, et cardiaque. Le tableau clinique, complexe et variable, comprend, entre autres, des anomalies morphologiques, des malformations congénitales principalement cardiaques, une hypotonie musculaire, des troubles cognitifs et moteurs associés à un retard mental qui peut être modéré ou sévère. Ce syndrome est caractérisé par la présence d'une copie surnuméraire du chromosome 21 (Trisomie 21 libre) ou d'un fragment du chromosome 21 (Trisomie 21 partielle). Selon l'hypothèse du dosage génique, l'augmentation de l'expression de 50% de certains gènes du chromosome 21 mène aux différents phénotypes observés. L'objectif de la thèse s'inscrit dans une approche gène candidat cherchant à préciser les liens entre erreur de dosage génique et altération phénotypique. L'étude de patients porteurs de Trisomie 21 partielle a permis grâce aux corrélations génotype-phénotype de caractériser des régions critiques du chromosome 21 potentiellement impliquées dans l'apparition de nombreux signes phénotypiques. La principale de ces régions, la DCR-1, contient une vingtaine de gènes parmi lesquels figurent Dopey2, MorcS, et CLDN14, qui ont fait l'objet d'étude de cette présente thèse. Dopey2, hautement conservés dans la phylogenèse, pourrait être impliqué dans le contrôle de la densité cellulaire et/ou le nombre de cellules durant la neurogenèse. MorcS agirait comme régulateur de certains facteurs de transcription. La claudinH serait impliqué dans une forme de surdité récessive. Nous avons tenté d'établir des corrélations d'une part, entre l'augmentation du nombre de copies géniques et le niveau de surexpression de ces gènes, et d'autre part, entre la surexpression d'un ou des gènes de la DCR-1 et des caractéristiques phénotypiques spécifiques du syndrome. Ma thèse comportait deux volets d'étude. Le premier portant sur 2 modèles murins transgéniques de surexpression : le modèle TgYAC230E8 transgénique pour le YAC humain contenant 9 gènes dont Dopey2, MorcS, et CLDN14\ et le modèle TgPAC186P4Dopey2-L55 contenant deux copies supplémentaires du cDNA murin de Dopey2. Le second volet consiste en la collecte des échantillons humains trisomiques ayant des phénotypes particuliers dans le but de réaliser des études de transcriptomes différentielles entre plusieurs groupes de patients pour établir des corrélations génotype - phénotype. Nous avons quantifié l'expression du transcrit de ces gènes dans différents organes, tissus, et régions tissulaires spécifiques. Ces différents territoires présentant des anomalies chez les personnes portant une Trisomie 21. Nos résultats montrent, par PCR quantitative en temps réel, une surexpression élevée de Dopey 2 au niveau du cervelet des souris TgYAC230E8 ; Cette surexpression est plus modérée au niveau du cortex et de l'hippocampe. Cette surexpression plus atténuée est retrouvé au niveau du cervelet et du cortex du modèle murin TgPAC186P4Dopey2-L55 malgré la présence de deux copies supplémentaires de Dopey2. MorcS est fortement surexprimé au niveau de ces 3 régions cérébrales s'échappant à la règle du dosage génique. Il serait régulé par certains gènes du YAC. Ces gènes sont fortement surexprimés dans les tissus fœtaux trisomiques au niveau du cervelet et du cerveau frontal. CLDN14 est sousexprimé dans le cerveau murin. Ce résultat est retrouvé dans certains tissus trisomiques humains. Nous avons par la suite étudié plusieurs gènes dérégulés répertoriés parmi les gènes les plus surexprimé ou les plus sous-exprimé dans les cellules mES_Dopey2_Tris ayant servi à la construction du modèle murin TgPAC186P4Dopey2. Nous avons quantifié le transcrit de ces gènes au niveau des différentes régions cérébrales. Nos résultats montrent une surexpression significative de BHLHB2 au niveau du cervelet et de l'hippocampe, une surexpression de PpplrSc et une sous-expression de MAT2A au niveau de l'hippocampe des souris TgYAC230E8. La seconde partie de ma thèse consistait en l'étude d'un panel de remaniements partiels du chromosome 21 dans un but d'identification des corrélations génotype-phénotype, en l'occurrence la mise en évidence de gènes ou d'éléments génomiques fonctionnels du HSA21 qui contribueraient à des aspects spécifiques du phénotype. Des informations sur 23 caractéristiques phénotypiques ont été répertoriées et analysées par hybridation génomique comparative sur puce (aCGH) sur un total de 19 patients porteurs d'une trisomie partielle. Même si cette étude montre qu'il y aurait plusieurs régions génomiques importantes à identifier sur le chromosome 21 qui pourraient être liée à un phénotype présentant des caractéristiques particulières du SD, la DCR-1 resterait une région importante contenant plusieurs gènes jouant un rôle putatif dans la pathogenèse liée au SD dont DYRK1A et Dopey2 qui seraient impliqués dans le développement cérébral.