Caractérisation des effets ophtalmiques du syndrome de Cohen chez des souris VPS13B-/- et identification des mécanismes moléculaires impliqué dans la pathogenèse.

Characterization of Cohen syndrome's ocular defects in Vps13b-/- mice and identification of the molecular mechanisms involved in the pathognesis.

• Auteur / Autrice : Vincent Lhussiez
• Direction : Laurence Duplomb-Jego, Romain Da Costa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 03/12/2020
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lipides, Nutrition, Cancer (LNC) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Émeline Nandrot, Niyazi Acar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Michel Rozet, Christina Zeitz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oedèmes maculaires

Rétine

Myopie

Microcéphalie

Neutropénie

Cataracte (maladie)

Ophtalmologie

Mots clés libres

Modèle Murin

Retinopathie

Cataracte

Mouse Model

Retinopathy

Cataract

Résumé

Le Syndrome de Cohen (SC)(OMIM 216550) est une maladie autosomique récessive rare due à des variations dans le gène codant pour la protéine de tri vacuolaire 13B (VPS13B ou COH1). Les patients possèdent des caractéristiques cliniques typiques : une dysmorphie faciale, une neutropénie, une répartition anormale des graisses au niveau du tronc, une microcéphalie associée à une déficience intellectuelle, une myopie et des atteintes rétiniennes. Mon projet de thèse a eu pour but de caractériser le phénotype ophtalmologique du modèle murin du SC (Vps13bEx3/Ex3) afin de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de la rétinopathie du SC.Nous avons montré que les souris Vps13bEx3/Ex3 développent une cataracte entre 2 et 3 mois d’âge, avec une désorganisation des cellules fibreuses du cristallin et leur différenciation en cellules mésenchymateuses. À un stade plus avancé, la membrane externe du cristallin est rompue et les parties corticale et nucléaire du cristallin se séparent. Après l’apparition de la cataracte, la rétine présente des déformations se caractérisant par un amincissement et une déformation de ses différentes couches pouvant engendrer des plis rétiniens de 50 à 500µm de long. Il y a également une forte prolifération des cellules microgliales ainsi qu’une astrogliose. La découverte de la cataracte dans notre modèle a conduit à une revue exhaustive de la littérature permettant de mettre en évidence que la cataracte est présente chez 85% des patients à 40 ans et sans lien avec la rétinopathie.Nous avons ensuite montré une modification du phénotype oculaire en présence de la mutation Crb1Rd8. Crb1 est une protéine transmembranaire dont la variation Rd8 entraine une désorganisation de la rétine. Nous avons créé des cohortes de tous les génotypes Vps13b/Cr1 possibles. Nos analyses préliminaires montrent une dystrophie rétinienne précoce chez les souris Vps13bEx3/Ex3 Crb1Rd8/+, suggérant que Vps13b pourrait être un gène modificateur de Crb1. Les mécanismes moléculaires pouvant conduire à l’apparition de la rétinopathie du SC ont été étudiés sur des souris Vps13bEx3/Ex3Crb1+/+. La structure de la rétine et ses différentes populations cellulaires ont été étudiées mais n’ont pas révélé d’anomalies avant l’apparition de la cataracte. Cependant l’étude des mécanismes inflammatoires a montré une augmentation de la sensibilité à IL6 dans la rétine de notre modèle. Ce mécanisme pourrait être impliqué dans la mise en place de la rétinopathie. Le phénotype oculaire étant fortement diminué chez les souris Vps13bEx3/Ex3 Crb1+/+, l’impact des facteurs environnementaux, et en particulier la lumière, a également été étudié et montre que soumises à de fortes intensités lumineuses, les souris développent des rétinopathies.En parallèle, nous avons étudié les caractéristiques ophtalmologiques des patients de notre cohorte principalement à l’aide d’OCT. Cette étude révèle (i) que l’œdème maculaire est un symptôme fréquent du SC qui reste relativement stable dans le temps et (ii) que l’apparition de la rétinopathie est indépendante de celle de la cataracte.Ainsi mes travaux de doctorat ont permis de caractériser les atteintes ophtalmiques de notre modèle murin Vps13bEx3/Ex3. L’étude des mécanismes cellulaires impliqués dans la rétinopathie et la cataracte du SC doit être approfondie afin de permettre de trouver une cible thérapeutique ou des stratégies de prévention pour ces atteintes ophtalmiques.

Cohen Syndrome (CS) is a rare autosomal recessive disease caused by variations in the gene coding for the vacuolar tri-vacuolar protein 13B (VPS13B or COH1). CS patients have common features including typical facial appearance, neutropenia, abnormal trunk fat distribution, microcephaly, myopia and retinal damage. My thesis project aimed to characterize the ophthalmologic phenotype of a mouse model Vps13bEx3/Ex3 to determine the molecular mechanisms involved in the development of CS retinopathy.First, we showed that Vps13bEx3/Ex3 mice develop a cataract between 2 and 3 months. Disorganization of the fibrous cells of the crystalline lens and their differentiation into mesenchymal cells were observed. At a more advanced stage, the external membrane of the crystalline lens is ruptured and the cortical and nuclear part of the crystalline lens separates. After the onset of cataract, the retina shows deformations characterized by thinning and deformation of its various layers which can lead to retinal folds 50 to 500µm long. There is also a strong proliferation of microglial cells as well as astrogliosis. The appearance of cataract in our model has led to an exhaustive review of the literature showing that cataract is present in 85% of patients at 40 years old and not related to retinopathy.We then showed a modification of the ocular phenotype in the presence of the Crb1Rd8 mutation. Crb1 is a transmembrane protein whose Rd8 variation leads to retinal disorganization. We have created cohorts of all possible Vps13b/Crb1 genotypes. Our preliminary analyses show early retinal dystrophy in mice Vps13bEx3/Ex3 Crb1Rd8/+, suggesting that Vps13b could be a Crb1 modifier gene. Molecular mechanisms that could lead to the appearance of SC retinopathy have been studied in Vps13bEx3/Ex3Crb1+/+ mice. The structure of the retina and these different cell populations were studied but did not reveal any abnormalities before the onset of the cataract. However, the study of inflammatory mechanisms showed an increase in sensitivity to IL6 in the retina of our model. This mechanism could be involved in the development of SC retinopathy. As the ocular phenotype is strongly decreased in mice Vps13bEx3/Ex3 Crb1+/+,the impact of environmental factors, especially light, has also been studied and shows that when subjected to high light intensity, mice develop retinopathies.In parallel, we have studied the ophthalmological characteristics of our Dijon cohort mainly using OCT. This study reveals (i) that macular edema is a frequent symptom of SC which remains relatively stable over time and (ii) that the onset of retinopathy is independent of that of cataract.Consequently, my PhD work has allowed to characterize the ophthalmic attacks of our Vps13bEx3/Ex3 mouse model and will allow to deepen the mechanistic knowledge of retinopathy and cataract of the CS, and could allow to develop a therapeutic target or prevention strategies for these ophthalmic lesions.