Identification de nouveaux gènes et de facteurs de gravité dans les formes familiales d'anévrisme de l'aorte ascendante

Identification of new genes involved and genetics modifiers in familial thoracic aortic aneurysm and dissection

• Auteur / Autrice : Pauline Arnaud
• Direction : Catherine Boileau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Génétique
• Date : Soutenance le 26/06/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Serge Amselem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Boileau, Serge Amselem, Éric Le Guern, Sabine Bailly, Laurence Olivier-Faivre, Stéphane Zuily, Guillaume Jondeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Le Guern, Sabine Bailly

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hérédité multifactorielle

Prédisposition génétique à une maladie

diagnostic

Anévrysme de l'aorte thoracique

génétique

Syndrome de Marfan

Mots clés libres

Gène LOX

Facteurs génétiques de gravité

LOX gene

Genetic modifiers

Résumé

Les patients atteints de syndrome de Marfan (MFS) présentent une atteinte de plusieurs systèmes, dont les systèmes cardiovasculaire, ophtalmologique et squelettique. La variabilité clinique est importante, entre individus de familles différentes, et au sein d’une même famille. L’atteinte cardiovasculaire, avec un anévrisme de l’aorte ascendante (TAA), voire une dissection aortique, conditionne le pronostic vital des patients. Le MFS ainsi que les formes familiales de TAA se transmettent selon un mode autosomique dominant. Au moins 29 gènes ont été associés à l’apparition d’un TAA. Certains codent pour des protéines de la matrice extracellulaire comme la fibrilline-1. Sur le plan physiopathologique, la voie de signalisation TGF-β a également un rôle clé. Pour certaines familles, le défaut moléculaire impliqué n’a pas été identifié, mettant en évidence une part d’hérédité manquante. Par ailleurs, l’architecture génétique qui sous-tend la variabilité phénotypique est encore inconnue.Le premier objectif a été d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans les formes familiales de TAA. Une stratégie de WES a été mise en place pour plusieurs familles et a permis l’identification d’un nouveau gène causal, le gène LOX. La contribution des différents gènes à des formes non syndromiques d’anévrisme de l’aorte ascendante a ensuite été évaluée.Le second objectif a été d’identifier des mécanismes et des facteurs génétiques associés à la gravité du MFS. Une étude ciblée sur le locus FBN1 a permis d’identifier des formes cliniques modérées liées à la présence de deux allèles hypomorphes. Il a également été constaté que certains patients étaient porteurs de deux variants situés dans deux gènes déjà connus pour être impliqués dans ces pathologies, illustrant un mécanisme de gravité lié à une double hétérozygotie. Par le croisement de plusieurs stratégies pangénomiques, il a été possible d’identifier 3 loci modificateurs majeurs ainsi que 6 loci modificateurs potentiels de l’atteinte cardiologique. Certains de ces loci étaient situés à proximité de gènes codant pour des protéines de la voie BMP, qui est proche de la voie TGF-β. Des différences significatives de l’expression des gènes SMAD1, SMAD6 et MEF2C ont été mises en évidence à partir de différentes lignées de CML d’aortes de patients présentant un MFS. Ceci illustre la mise en place de mécanismes de régulation de la voie BMP différents en fonction de la nature du variant pathogène initial. Enfin, par un croisement de données expérimentales humaines et murines, nous avons montré que des voies communes de signalisation associées à la contractilité musculaire étaient dérégulées dans le MFS, identifiant une cible thérapeutique potentielle, le baclofène.

Patients who present a Marfan syndrome (MFS) have different clinical features, affecting several systems, including the cardiovascular, the ocular and the skeletal systems. The phenotypic variability is high, between individuals from different families, and within families. Cardiovascular features, that is to say Thoracic Aortic Aneurysm (TAA), and aortic dissection, are life-threatening. MFS and familial forms of TAA are transmitted as autosomal dominant diseases. At least 29 genes have already been associated with TAA. Some of them encode extracellular matrix proteins, such as the fibrillin-1. TGF-βsignaling also has a key role in the physiopathology of these diseases. For some families, the causal molecular defect had not been identified, highlighting a part of missing heritability. Furthermore, the genetic architecture underlying the phenotypic variability is still unknown. The first objective was to identify new disease causing genes in familial forms of TAA. A WES strategy was applied to several families, leading to the identification of a new disease causing gene, the LOXgene. The contribution of the different genes to non syndromic forms of TAA was then evaluated.The second objective was to identify mechanisms and genetic factors that explain MFS severity. A study was focused on the FBN1 locus and lead to the identification of moderate forms associated to two hypomorphic alleles. We also noticed that some patients have two variants in two known disease causing genes, underlying a mechanism of severity linked to a double heterozygosity.Through the crossmapping of different genomic strategies, it was possible to identify 3 major modifiers loci and 6 putative modifiers loci. Some of them were located near genes encoding proteins involved in the BMP pathway, which is close to the TGF-β pathway. Significant differences in the expression of SMAD1, SMAD6 and MEF2C genes were observed in different aortic smooth muscle celllines from MFS patients. This highlight new regulation processes in the BMP pathway depending onthe type of the initial pathogenic variant. Finally, comparing human and murine experimental data, we found that common signaling pathways associated with muscle cell contractility are down regulated in MFS, identifying a new potential therapeutic target, the baclofen.