Etude génétique et fonctionnelle de l’ataxie spastique autosomique récessive de Charlevoix-Saguenay (ARSACS)

Genetic and functional studies of autosomique recessive spastic ataxia of Charlevoix-Saguenay (ARSACS)

• Auteur / Autrice : Julie Pilliod
• Direction : Cyril Goizet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance le 27/11/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies rares : génétique et métabolisme (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Établissement d'accueil : Université Bordeaux-II (1971-2013)
• Jury : Président / Présidente : Erwan Bézard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Anheim
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Funalot, Dominique Bonneau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ataxie spastique autosomique récessive de Charlevoix-Saguenay

Mots clés libres

Ataxie spastique

ARSACS

Biomarqueur

Mitochondries

Spastic ataxia

ARSACS

Biological trait

Mitochondria

Résumé

ARSACS est une maladie neurodégénérative autosomique récessive caractérisée par une ataxie cérébelleuse, une paraplégie spastique et une polyneuropathie sensitivo-motrice démyélinisante. Le gène SACS, responsable de la maladie, a été identifié en 2000. Depuis, de nombreux cas ont été décrits dans le monde entier. Le gène SACS code pour la sacsine, dont la fonction reste inconnue malgré l’identification de nombreux domaines protéiques et surtout la description récente d’un rôle dans la physiologie mitochondriale. Les objectifs de ma thèse étaient d’identifier des mutations dans SACS au sein d’une large cohorte de patients atteints d’ataxie grâce à plusieurs collaborations puis d’étudier leurs effets au niveau du compartiment mitochondrial en utilisant essentiellement des cellules de malades. Nous avons pu identifier 2 variants de SACS dans 10% des cas analysés recrutés via le réseau international SPATAX. Nous avons parallèlement confirmé les mutations de SACS identifiées par séquençage haut-débit chez 5 autres patients via le PHRC ATAXIC et analysé un dernier cas porteur d’une délétion complète de SACS découverte par CGH-array pangénomique. Des cultures primaires de fibroblastes ont été obtenues chez 11 patients pour l’analyse fonctionnelle. Une altération de la morphologie des mitochondries a été observée chez tous les patients sauf un. Ces anomalies du réseau mitochondrial semblent très utiles pour cheminer vers le diagnostic d’ARSACS qui peut s’avérer complexe dans les situations non exceptionnelles où les résultats moléculaires sont délicats à interpréter (mutations faux-sens). Nous proposons une définition graduelle d’ARSACS reposant sur des critères cliniques, génétiques et cellulaires intégrant ces anomalies du réseau. Enfin, nous avons débuté l’exploration des mécanismes impliqués dans cette altération de la dynamique du réseau mitochondrial. Nos résultats préliminaires font évoquer une action potentielle de la sacsine au niveau du renouvellement des mitochondries.

ARSACS is a recessive autosomal neurodegenerative condition characterized by cerebellar ataxia, spastic paraplegia and demyelinating sensitivo-motor polyneuropathy. ARSACS is caused by mutations in the SACS gene identified in 2000. Since then, cases have been reported worldwide. SACS encodes sacsin, a protein of still unknown function in spite of the description of numerous protein domains and of a recent focus on a potential implication in the regulation of mitochondrial physiology. Aims of this thesis were to identify new mutations in a large population of ataxic patients and then to functionally analyze their cellular effects in the mitochondrial compartment. We identified 2 variants in SACS in 10% of analyzed cases collected through the international SPATAX network. We also confirmed mutations in SACS in 5 patients identified using next-generation sequencing in the ATXAIC project, and studied a last case harbouring a large deletion encompassing the entire SACS gene identified by pangenomic CGH-array. For functional analyses, primary cultures of fibroblasts were obtained in 11 patients. A drastic and recurrent alteration of the mitochondrial network was observed in all patients except one. These anomalies seem very useful for the diagnosis of ARSACS when molecular results are difficult to interpret (missense variants). We therefore propose a grading diagnostic definition using clinical, genetic and cellular criteria for ARSACS. Finally, we started to study the mechanistic of the mitochondrial function of sacsin. Our preliminary data may suggest a potential role at the mitochondrial turn over level.