Mise en place d’une stratégie de validation fonctionnelle de variations de signification incertaine dans les pathologies constitutionnelles du globule rouge

Strategy for functional validation of variants of uncertain significance in red blood cell diseases

• Auteur / Autrice : Lamisse Mansour-Hendili
• Direction : Frédéric Galacteros, Benoît Funalot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 23/06/2022
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil) - Institut Mondor de Recherche Biomédicale / IMRB
• Jury : Président / Présidente : Betty Gardie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Galacteros, Benoît Funalot, Patricia Martinez, Stéphane Egée, France Pirenne, Carlo Brugnara
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Betty Gardie, Patricia Martinez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage à haut débit

Anémie hémolytique

Mots clés libres

Anémie

Hémolyse

Séquençage haut débit

Shd

Fonctionnel

Collaboration

Anemia

Hemolysis

Next generation sequencing

Ngs

Functionnal

Collaboration

Résumé

Le déploiement du séquençage haut débit (SHD) ces dernières années au sein des laboratoires de génétique hospitaliers en France et dans le monde a révolutionné la prise en charge des maladies rares dont les anémies hémolytiques constitutionnelles (AHC). Il a conduit à la multiplication des variations de signification incertaine (VSI) nécessitant la mise en œuvre de tests fonctionnels pour aboutir à une re-classification. L’objectif de ce travail est de proposer une stratégie réaliste et efficace d’exploration fonctionnelle de VSI associés aux AHC. Cette démarche repose sur les études génétiques familiales, l’étude de transcrits sur tubes Paxgene, le développement de méthodes d’études du GR comme le LORRCA pour l’étude de la membrane, la réorientation de techniques comme la courbe de densité des GR par gradient de phtalates et la mise en place d’un réseau collaboratif (CNRS de Roscoff pour les études électrophysiologiques). Nous avons montré l’intérêt du SHD chez ces patients avec suspicion d’AHC et mis en évidence des associations de variations d’intérêt dans différents gènes de pathologies du GR chez un même patient (Mansour-Hendili et al 2020). Nous avons identifié une nouvelle entité pathologique chez deux patients avec une anémie hémolytique « auto-immune à test direct à l’antiglobuline négatif » non répondeurs aux immunomodulateurs. Il s’agit d’un mécanisme de sphérocytose acquise par mutation ponctuelle du gène ANK1 probablement associé à une hématopoièse clonale du sujet âgé (soumission en cours). La réalisation d’un génome entier a permis d’aboutir à un diagnostic pour un enfant atteint d’une hémolyse inexpliquée transfuso-dépendante avec retard neurodéveloppemental due au gène VPS4A (Lunati-Rozie et al 2021). Via un système de reconvocation de patients, les explorations complémentaires ont pu être réalisées. Vingt-cinq patients ont eu une étude de transcrits permettant la reclassification de seize variations. Dix études familiales ont été réalisées dont une excluant le caractère délétère d’un VSI du gène GATA1. Nous avons montré l’intérêt de la mesure de la densité des GR comme outil de screening des pathologies de membrane du GR. Son utilisation comme test fonctionnel dans les cas d’associations de variations dans des gènes de membrane a mis en exergue l’utilité du taux de cellules denses comme marqueur différentiel de la présence/absence de la variation associée. De plus, les profils d’osmoscan permettent de discriminer des profils de patients avec associations de variations comparativement à des témoins « positifs » sans association. Les études de stabilité menées pour ces tests à différents temps et températures de stockage montrent l’importance des conditions pré-analytiques. Nous avons illustré ce problème avec la mutation connue du gène KCNN4 : p.R352H décrite avec des profils d’osmoscan et d’ektacytométrie normaux. Nous avons retrouvé à deux reprises sur deux échantillons et manipulations indépendantes réalisées sans stockage des profils d’osmoscan anormaux. Par ailleurs, nous montrons l’intérêt de l’étude des propriétés électrophysiologiques des canaux PIEZO1 et KCNN4 réalisée à Roscoff dans la classification de VSI (Mansour-Hendili et al 2021). Pour les cas d’associations de variations d’intérêt les profils d’interprétation sont plus complexes mais montrent également des différences de profil par rapport à des témoins bien choisis. Ce travail a permis de démontrer l’utilité en plus des études familiales et de transcrits, d’outils diagnostic ou de suivi phénotypiques du GR (LORRCA, densité des GR) pour l’aide à la validation fonctionnelle de VSI isolés ou en association. Cela nécessite des moyens de reconvocation, des contrôles positifs adéquats et un respect des conditions préanalytiques. La mise en place de réseaux collaboratifs apporte une véritable utilité et une plus-value intellectuelle et humaine réciproque. Le retour au phénotype est indispensable à la classification des VSI concernant les AHC.

The deployment of next generation sequencing (NGS) over the past ten years in hospital genetic laboratories in France and around the world has revolutionized the management of rare diseases, including constitutional hemolytic anemia (CHA). It has led to the multiplication of variations of uncertain significance (VUS) requiring the implementation of functional tests to permit a re-classification. The objective of this work is to propose a realistic and effective strategy for the functional exploration of VUS associated with CHs. This approach is based on family genetic studies, study of transcripts on Paxgene tubes, development of methods on-site such as the LORRCA MaxSis for the study of the RBC membrane properties, improvment of techniques such as the RBC density measurement by phthalate gradient and establishment of a collaborative network (example of CNRS in Roscoff for electrophysiological studies). We have shown the interest of NGS in these patients with suspected CHA and have highlighted associations of variations of interest in different genes of RBC pathologies in the same patient (Mansour-Hendili et al 2020). We identified a new pathological entity in two patients with “autoimmune direct antiglobulin test negative” haemolytic anemia who did not respond to immunomodulators. This is a mechanism of acquired spherocytosis by point mutation of the ANK1 gene probably due to clonal hematopoiesis in the elderly (submission in progress). The realization of a whole genome sequencing led to a diagnosis for a child suffering from unexplained transfusion-dependent hemolysis with neurodevelopmental delay due to the VPS4A gene (Lunati-Rozie et al 2021). Via a patient recall system, additional explorations have been carried out. Twenty-five patients underwent a transcript study allowing the reclassification of sixteen variations. Ten family studies have been carried out, one of which excludes the deleterious nature of a VUS of the GATA1 gene. We have shown the interest of measuring RBC density as screening tool for RBC membrane diseases. Its use as a functional test in the case of associations of variations in RBC membrane genes has highlighted the usefulness of the dense cell rate as a differential marker of the presence/absence of the associated variation. Concerning the LORRCA, osmoscan profiles make it possible to discriminate patient with associations of variations compared to “positive” controls without association. Stability studies conducted for these phenotypic tests at different storage times and temperatures show the importance of pre-analytical conditions. We illustrated this problem with the known KCNN4 gene mutation: p.R352H described with a normal osmoscan and ektacytometry profiles. We found twice on two independent samples and manipulations realized on D0 without storage abnormal osmoscan profiles. In addition, we show the interest of the study of electrophysiological properties of the PIEZO1 and KCNN4 channels carried out in Roscoff in the classification of VUS (case one patient with a new KCNN4 mutation and thrombosis, Mansour-Hendili et al 2021). For the associations of variations of interest, the interpretation profiles are more complex but also show profiles differences compared to well-chosen controls. This work has made it possible to demonstrate the usefulness, in addition to family and transcript studies, of RBC phenotypic diagnostic or monitoring tools (LORRCA, density of the GR) to help with the functional validation of isolated or associated VUS in CHA patients. This requires means of revocation, adequate positive controls (intrafamilial cases) and compliance with preanalytical conditions. The establishment of collaborative networks also brings real usefulness and reciprocal intellectual and human added value. The return to the phenotype is an essential recourse for the classification of VUS in particular for the CHA.