Approche intégrative de l'analyse des variations faux-sens dans le syndrome MED13L, multiples mécanismes impliqués

Integrative approach to define pathogenic MED13L missense variations, involvement of multiple mechanisms

• Auteur / Autrice : Thomas Smol
• Direction : Sylvie Manouvrier, Jamal Ghoumid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies rares du développement embryonnaire et du métabolisme : du phénotype au génotype et à la fonction RADEME (Lille) - Maladies RAres du DEveloppement embryonnaire et du MEtabolisme : du Phénotype au Génotype et à la Fonction - ULR 7364
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Nguyen The Tich
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andrée Delahaye-Duriez, Gaël Nicolas, Gaëtan Lesca
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Muller, Andrée Delahaye-Duriez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déficience intellectuelle

Complexe médiateur

Sous-unité-1 du complexe médiateur

Déficience intellectuelle

Mots clés libres

Med13l

Complex mediator

Deficience intellectuelle

Med13l

Mediator complex

Intellectual disability

Résumé

Les variations hétérozygotes pathogènes de MED13L provoquent un trouble du neurodéveloppement rare caractérisé par une déficience intellectuelle modérée à sévère. Le séquençage non ciblé chez des patients atteints de déficiences intellectuelles non-syndromiques a conduit à l'identification d'un nombre croissant de variations faux-sens candidates dans MED13L.Par une collaboration internationale entre des centres d'expertise pour les anomalies du développement, nous avons rapporté 36 patients présentant une variation pathogène de MED13L afin de préciser le phénotype. Cinq variantes faux-sens pathogènes provoquant soit un phénotype sévère (p.Pro866Leu, p.Pro869Ser, et p.Cys1131Tyr) soit un phénotype typique (p.Gly1899Arg et p.Thr2162Met) ont été sélectionnées et étudiées fonctionnellement. Parallèlement à l'analyse fonctionnelle, une comparaison des paramètres in silico associés aux faux-sens pathogènes précédemment publiés ou rapportées dans les bases de données témoins a été réalisée.Les variants faux-sens sont regroupés majoritairement dans les exons 15-17 et 25-31. Nous avons constaté que les patients porteurs de variations faux-sens présentaient un phénotype plus sévère avec une épilepsie fréquente. Des différences significatives ont été identifiées entre les faux-sens pathogènes et neutres pour les scores de conservation, les différences physico-chimiques entre acides aminés suivant le score de Grantham, la conservation de la séquence dans la protéine MED13 et la proximité de sites de phosphorylation. Fonctionnement, les variations p.Pro866Leu et p.Pro869Ser étaient susceptibles d'induire une hyper-phosphorylation du domaine MED13L823-930. Les résidus Cys1131 et Thr2162 pourraient impacter la conformation de MED13L avec une modification de la structure 3D. Une dégradation accrue médiée par le protéasome ainsi qu’une relocalisation cytoplasmique et une modification de l’intégration dans le module kinase CDK8 ont été observées uniquement pour le faux-sens p.Gly1899Arg.Cette étude confirme que les variations faux-sens de MED13L sont une cause du Syndrome MED13L avec des particularités cliniques et moléculaires. Les faux-sens de MED13L associées aux phénotypes typiques (p.Gly1899Arg et p.Thr2162Met) induisent probablement une perte de fonction, tandis que les variations associées aux phénotypes sévères provoqueraient probablement un effet dominant-négatif.

Pathogenic heterozygous MED13L variants cause a rare neurodevelopmental disorder characterized by a moderate-to-severe intellectual disability. Whole exome or genome sequencing in patients with non-specific neurodevelopmental disorders leads to the identification of an increasing number of MED13L candidate missense variations.Through international collaboration between centers of expertise for developmental anomalies, we report 36 patients with MED13L molecular anomaly to expand the phenotype. Five MED13L pathogenic missense variants causing either a severe phenotype (p.Pro866Leu, p.Pro869Ser, and p.Cys1131Tyr) or a typical phenotype (p.Gly1899Arg and p.Thr2162Met) were selected and functionally studied. Along with the functional analysis, a comparison of in silico parameters associated either with previously published pathogenic missense or neutral missenses was performed.Missense variants clustered in two mutation hot-spots, exons 15–17 and 25–31. We found that patients carrying missense variations showed a more severe phenotype with frequent epilepsy. Significant differences were identified between pathogenic and neutral missenses for global conservation, physico-chemical difference between amino acids by Grantham scores, conservation of sequence in MED13 protein, and proximity to phosphorylation sites. Through functional evaluations, the p.Pro866Leu and p.Pro869Ser variants were likely to induce a hyper-phosphorylated status of the MED13L823-930 domain. Residues Cys1131 and Thr2162 are predicted to be critical for MED13L proper folding, and substitutions are likely to induce modification of the 3D structure. Increased proteasome-mediated degradation, was observed only with the p.Gly1899Arg variant as well as cytoplasmic relocalization and reduced integration into CKM and core Mediator complex.This study ascertains missense variations in MED13L as a cause for MED13L-related intellectual disability and improves the clinical and molecular delineations of the condition. MED13L variants associated with typical phenotypes (p.Gly1899Arg and p.Thr2162Met) probably induce a loss of function, while variants associated with severe phenotypes probably cause a dominant-negative effect.