La pseudohypoparathyroïdie de type 1b, un modèle d’étude des mécanismes d’empreinte au locus GNAS

Pseudohypoparathyroidism type 1b, a model for studying genomic imprinting at the GNAS locus

• Auteur / Autrice : Stéphanie Maupetit Mehouas
• Direction : Agnès Linglart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique - Epigénétique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 5
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Arnaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ostéodystrophie héréditaire d'Albright

Épigénétique

Méthylation

Génétique

Empreintes génétiques

Pseudohypoparathyroïdie

Épigénomique

Méthylation de l'ADN

génétique

Empreinte génomique

Résumé

Chez les mammifères, l’expression de certains gènes, dont le locus GNAS, est restreinte à un seul des deux allèles parentaux suite à des modifications épigénétiques (méthylation de l’ADN ou modification des histones) de leurs promoteurs. Ce locus soumis à l’empreinte parentale produit différents transcrits et protéines en utilisant des promoteurs distincts. Le transcrit Gsa (sous unité alpha stimulatrice des protéines G) est exprimé de façon biallélique dans la majorité des tissus sauf dans certains tissus (tubule rénal, thyroide, hypophyse) où son expression est monallélique. L’expression des 4 autres transcrits (XLas, NESP55, A/B et AS) est le plus souvent monoallélique et sous le contrôle de promoteurs différentiellement méthylés (DMRs). La pseudohypoparathyroïdie de type 1b (PHP1b) est une pathologie de l’empreinte au locus GNAS. Elle se caractérise par une résistance à la PTH, parfois à la TSH, deux hormones dont les récepteurs sont couplés aux protéines Gsa. La PHP1b est causée par un défaut de méthylation maternel du DMR A/B du locus GNAS responsable d’un défaut d’expression de Gsa de l’allèle maternel. Il en résulte un défaut complet d’expression de Gsa dans les tissus où celle-­‐ci est soumise à l’empreinte parentale. Deux formes de PHP1b ont été décrites: une forme autosomique dominante (AD-­‐PHP1b) et une forme sporadique (Spor-­‐PHP1b). L’AD-­‐ PHP1b est causée par une délétion génomique récurrente localisée en amont du locus GNAS et associée à une anomalie de méthylation restreinte au DMR A/B. La forme sporadique se caractérise par un défaut global de méthylation des 4 DMRs de GNAS : perte de méthylation des DMRs A/B, AS, et XL et gain de méthylation du DMR NESP. L’objectif de mon travail était d‘identifier et de caractériser les mécanismes complexes et mal connus qui régissent l’établissement et le maintien de la méthylation du locus GNAS, reflet de l’empreinte parentale à l’aide d’un modèle humain, la PHP1b. Pour cela j’ai proposé de : caractériser le défaut épigénétique du locus GNAS dans une cohorte de patients atteints de PHP1b. L’observation d’un défaut d’empreinte parentale du locus GNAS chez une patiente présentant un phénotype perte de fonction de GNAS, démontre un impact physiologique plus important de ce défaut d’empreinte que ne l’évoquait la littérature(mariot et al. , jcem 2007). Par ailleurs, la mise au point et l’utilisation de deux méthodes d’analyse quantitative de la méthylation ont permis d’identifier plusieurs sous-­‐groupes de patients atteints de PHP1b. On distingue en fonction de l’état de méthylation des DMRs du locus GNAS, un groupe présentant i) un défaut complet de méthylation, ii) un défaut partiel de méthylation et enfin iii) un défaut complet de méthylation sauf au DMR XL, où la méthylation est partielle. (maupetit et al. , jmg 2010). Ces données suggèrent qu’il existe plusieurs mécanismes à l’origine du défaut d’empreinte chez les patients atteints de PHP1b. Etudier les mécanismes moléculaires régissant la méthylation des DMRs du locus GNAS. Pour finir, le séquençage du locus GNAS permettra d’explorer l’hypothèse alternative d’une anomalie en cis, capable d’entrainer un défaut d’empreinte. Ces travaux participent à l’effort scientifique entrepris pour comprendre les mécanismes génétiques et épigénétiques qui régissent l’empreinte parentale et contribuent à une meilleure compréhension de la pseudohypoparathyroïdie de type 1b.

GNAS is a complex locus submitted to genomic imprinting: the expression of transcripts is restricted to one allele in a parent of origin manner depending of the methylation status of their promoter. A rare disease, pseudohypoparathyroidism type 1b (PHP1b) is characterized by a loss of genomic imprinting, characterized by methylation abnormalities of the locus and leading to abnormal expression of transcrits. The objectives of my work was: i) to characterized the epigenetic defect at the GNAS locus in a cohort of patients affected with PHP1b. Three sub-­‐clusters of PHP1b have been identified on the basis of their methylation pattern at the GNAS locus, leading to the hypothesis that distinct molecular mechanisms lead to distinct methylation pattern in PHP1b patients. Ii) to studied molecular mechanisms, which control the methylation at the GNAS locus. We tested the hypotheses that PHP1b could be due at least in some cases, to an epigenetic mosaic. The confirmation of this epigenetic mosaicism is demonstrated by the analysis of the methylation pattern at the GNAS locus in clonal cells obtained from cultured fibroblasts of a patient affected with Spor-­‐PHP1b. Furthemore, we hypothesized that a putative global imprint disorder could be involved in some PHP1b patients. We investigate the methylation pattern of 6 imprinted loci in Spor-­‐PHP1b patients. In collaboration with Irene Netchine’s team (Inserm UMR-­‐S938 Team 4), we found 5 out of 63 PHP1b patients present with an incomplete loss of imprinting at several imprinted loci. A trans acting factor may be responsible of these incomplete losses of imprinting at several imprinted loci.