Thèse soutenue

Impact des variants génétiques rares sur l'étiologie du diabète de type 2

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Auteur / Autrice : Sarah Meulebrouck
Direction : Amélie Bonnefond
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
Date : Soutenance le 15/12/2021
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283 / GI3M
Jury : Président / Présidente : Miriam Cnop
Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Scharfmann
Rapporteurs / Rapporteuses : Magalie Ravier, Bertrand Blondeau

Résumé

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Le DT2 est une maladie métabolique chronique incluant des formes monogéniques (MODY et diabète néonatal), dans lesquelles l’atteinte d’un seul gène est suffisante pour provoquer la maladie, et polygéniques, provoquées par la combinaison de plusieurs facteurs génétiques et environnementaux, et correspondant à la majorité des cas. Alors que l’investigation de l’étiologie génétique du DT2 monogénique a permis d’identifier plusieurs variants rares impliqués dans son développement, l’investigation du DT2 polygénique, principalement par études d’association pangénomiques (GWAS), a permis d’identifier surtout des variants fréquents situés dans des régions non-codantes du génome et n’ayant qu’un faible impact sur le risque de développer la maladie, expliquant faiblement son héritabilité. Des variants rares présents dans les régions codantes de certains gènes pourraient être associés au DT2 commun avec un effet plus important.Par séquençage de nouvelle génération (NGS) mené dans le cadre du projet RaDiO, 31 variants rares et 3 variants fréquents hétérozygotes du gène OPRD1, codant le récepteur δ aux opioïdes (DOP), ont été identifiés chez 6971 individus. En parallèle, 105 variants rares hétérozygotes du gène GLIS3, un facteur de transcription jouant un rôle majeur dans la cellule β pancréatique et impliqué dans développement du diabète néonatal, ont été identifiés chez 5471 individus.L’investigation des variants du gène OPRD1 par luciférase, suite à leur stimulation avec les agonistes de DOP deltorphin II et DPDPE, a permis d’identifier 7 variants gain de fonction (GoF), comprenant le variant I52V fréquent chez les Africains, ainsi que 12 variants rares perte de fonction (LoF). En parallèle, des expériences de western blot et d’immunofluorescence ont démontré que les variants LoF P14R et G36E altèrent l’expression et la localisation du récepteur DOP, qui n’est plus situé à la membrane mais est retenu dans la cellule. Des études d’association réalisées entre les clusters de variants rares GoF et LoF et différents traits métaboliques associés au DT2 chez les 6971 individus issus de l’étude RaDiO, puis répliquées chez 34 812 individus de l’Accelerated Medicine Partnership T2D Knowledge Portal et 187 242 individus de la UK Biobank ont mis en évidence des effets opposés de ces variants : alors que les variants GoF sont associés à une augmentation du risque de DT2 mais à une diminution de l’adiposité, les variants LoF sont associés à une diminution du risque de DT2 mais une augmentation de l’adiposité. Finalement, étant donné qu’OPRD1 est exprimé dans les cellules β pancréatiques humaines, son effet sur la sécrétion d’insuline a été étudié : la stimulation de cellules β humaines EndoCβH1 surexprimant OPRD1 avec du glucose, couplé à l’agoniste de DOP deltorphin II, inhibe la sécrétion d’insuline par les cellules β.L’investigation des variants rares du gène GLIS3 par luciférase a permis d’identifier 49 variants LoF. 18 d’entre eux ont été définis comme pathogènes ou probablement pathogènes selon les critères de l’American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG). Les études d’association réalisées au sein de la cohorte issue de l’étude RaDiO ont mis en évidence une association entre ce cluster de variants et une augmentation du risque de DT2.La combinaison du séquençage NGS et de la génétique fonctionnelle a ainsi permis d’identifier 2 nouveaux gènes porteurs de variants GoF ou LoF associés au DT2 polygénique : le gène OPRD1 qui présente des effets opposés sur le DT2 et l’adiposité et inhibe la sécrétion d’insuline, et le gène GLIS3 qui en plus d’être associé au diabète néonatal est également associé au DT2 polygénique. Nous supposons que l’identification de nouveaux gènes associés au DT2 polygénique selon cette stratégie permettrait d’approfondir la compréhension de l’héritabilité de cette maladie, mais également d’évoluer vers une médecine de précision par adaptation du traitement des patients en fonction des gènes atteints.