Identification et caractérisation des défauts géniques responsables des dystrophies rétiniennes héréditaires

Identification and characterization of known and novel gene defects involved in inherited retinal degenerations

• Auteur / Autrice : Vasily Smirnov
• Direction : Isabelle Audo, Christina Zeitz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique et génomique
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de la vision (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Éric Le Guern
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jasmina Cehajic-Kapetanovic, Anne-Françoise Roux
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Katarina Stingl, Bart Leroy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génotype

Phénotype

Maladies héréditaires

Séquençage à haut débit

Dystrophies maculaires

Mots clés libres

Dystrophie rétinienne

Génétique

Corrélation génotype-phénotype

Inherited retinal degeneration

Genetics

Phenotype-genotype correlations

Résumé

Les dystrophies rétiniennes héréditaires (DRH) sont un groupe cliniquement et génétiquement hétérogène de maladies qui détériorent la vision. Environ 4.5 millions de personnes sont atteintes dans le monde entier. Le but de cette thèse était de déterminer les défauts géniques (connus et nouveaux) chez les patients atteints de DRH, suivis dans le Centre Hospitalier National d’Ophtalmologie des Quinze-Vingts en utilisant les technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS), de séquençage d’exome (WES) et de séquençage de génome (WGS). Les études fonctionnelles ont été entreprises pour déchiffrer les mécanismes pathologiques associés aux variations génétiques. Les corrélations phénotype-génotype ont été réalisées. Une cohorte de 768 cas-index a été analysée sur le panel NGS comportant 351 gènes (connus et candidats) associés aux DRH. La Dystrophie rétinienne bâtonnet-cône (DBC) isolée était un phénotype prédominant dans la cohorte (n=670, 87%). Nous avons pu trouver les variants causaux chez 75% de patients. Les gènes majeurs impliqués dans DRH étaient USH2A, RP1 et EYS qui comptaient pour 12, 6.7 et 6.5% de cas respectivement. Par la technique de WES nous avons identifié les variants pathogènes dans les gènes TULP1, HGSNAT et IDUA. En utilisant la technique de WGS, nous avons identifié une nouvelle duplication qui ségrégait avec le phénotype dans une famille atteinte de Dystrophie Maculaire de Caroline du Nord. Nous avons rapporté les corrélations génotype-phénotype : chez les patients porteurs de variants connus et nouveaux dans le gène TTLL5 ; dans le groupe de 15 patients atteints de DBC non-syndromique, porteurs de variants bialléliques dans le gène CLN3 (gène surtout connu pour une maladie neuro-dégénérative syndromique) ; enfin, nous avons étudié un phénotype rétinien atypique, sensible au traitement par rétinol chez un patient porteur d’un nouveau variant de RBP4. De même, nous avons rapporté le phénotype rétinien de 4 patients atteints du syndrome de Usher de type 3, lié aux variants pathogènes dans le gène CLRN1. Enfin, nous avons décrit un nouveau phénotype complexe d’héméralopie essentielle associée aux défauts dans le gène VSX2 dans deux familles non reliées. Identification de nouveaux défauts géniques et les analyses fonctionnelles subséquentes permettent de mieux comprendre la physiologie de la rétine et constituent une base pour des développements thérapeutiques ultérieurs.

Inherited retinal degenerations (IRD) are a clinically and genetically heterogeneous group of stationary and progressive diseases, affecting vision. These diseases affect approximately 4.5 million people worldwide. The goal of this thesis was to identify known and novel gene defects associated with IRD in a cohort of patients followed at the national reference center for rare ocular diseases of the Centre Hospitalier National d’Ophtalmologie des Quinze-Vingts through targeted next generation sequencing (NGS), whole exome sequencing (WES) and whole genome sequencing (WGS) analyses, with subsequent functional studies to better understand the associated disease mechanisms. Specific genotype-phenotype correlations in IRD patients were performed. A cohort of 768 index cases have been analyzed on targeted NGS panel including 351 known and candidate genes of IRD. Isolated rod-cone dystrophy (RCD) was a major phenotype in the studied cohort (n=670, 87%). We genetically solved 75% of patients. The major genes underlying RCD in our cohort were USH2A, RP1 and EYS accounting for 12, 6.7 and 6.5% cases respectively. WES identified disease causing variants in TULP1, HGSNAT, IDUA. WGS identified a novel duplication co-segregating with the phenotype of North Carolina Macular Dystrophy. We reported known and novel phenotype-genotype correlations in patients harboring known and novel TTLL5 gene defects; in fifteen patients with isolated RCD harboring biallelic variants in CLN3, a gene previously linked with syndromic neurodegenerative disorder and an unusual retinal phenotype amenable to oral retinol treatment in a patient harboring novel RBP4 variant. In addition, the retinal phenotype was reported in four patients with Usher 3 syndrome linked with CLRN1 variants. Additionally, we reported a novel complex phenotype of congenital stationary night blindness with anterior segment abnormalities and identified underlying gene defect in VSX2 in three patients from two unrelated families. The identification of novel gene defects and further functional analyzes will provide a better understanding of the physiology of the retina and deliver the basis for novel therapeutic approaches.