Identification de nouveaux gènes impliqués dans la survenue d'hémorragies intracrâniennes fœtales

Identification of new genes associated with fetal intracerebral hemorrhage

• Auteur / Autrice : Thibault Coste
• Direction : Elisabeth Tournier-Lasserve
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique
• Date : Soutenance le 24/10/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Maladies neurodéveloppementales et neurovasculaires (Paris ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Jouannic
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadia Bahi-Buisson, Ferdinand Dhombres, Fabien Guimiot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Jouannic, Judith Melki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage de l'exome

Maladies monogéniques

Foetus

Hémorragies intracrâniennes

Mots clés libres

Hémorragie intracrânienne fœtale

Hémorragie intracérébrale

Séquençage exome entier

Maladies monogéniques

Test de charge

Collagénopathie COL4A1/A2

Fetal intracranial hemorrhage

Intracerebral hemorrhage

Whole exome sequencing

Monogenic diseases

Gene-Based burden test

COL4A1/A2 collagenopathy

Résumé

Les hémorragies intracrâniennes (HIC) foetus ont une prévalence estimée de 1 pour 10 000 grossesses et conduisent très souvent à une interruption médicale de grossesse. Il en existe des causes acquises, dont la principale est l'allo-immunisation plaquettaire foeto-maternelle, et des causes génétiques. Les variations pathogènes des gènes COL4A1 et COL4A2 sont la cause génétique la plus connue. Toutefois, la négativité du bilan génétique chez près de 80% des foetus ne permet ni conseil génétique ni prise en charge thérapeutique adaptée pour éviter une récidive. L'objectif principal de cette thèse était l'identification des gènes manquants. Ce travail a été effectué dans le cadre d'un projet collaboratif financé par le NIH (R01NS096173) et approuvé par le comité éthique de l'INSERM (IRB00003888). Il s'est appuyé sur les données de séquençage d'exome entier d'une cohorte de 113 foetus sans variation pathogène de COL4A1 ou COL4A2 dont 35 trios, deux quartets et une famille de six individus. Ces foetus avaient été initialement référés dans le service de génétique neurovasculaire de l'hôpital Saint-Louis pour une suspicion de collagénopathie COL4A1/A2 dans un contexte d'HIC, ventriculomégalie, porencéphalie et/ou schizencéphalie. Un examen systématique des dossiers médicaux a été effectué afin d'exclure les foetus présentant des causes identifiables acquises ou des facteurs de risque connus conduisant à une HIC. Plusieurs stratégies d'analyse des données d'exome entier avec des critères de filtres stricts ont été conduites, incluant une analyse sans a priori des variants apparus de novo et des variants transmis selon un mode récessif, une analyse basée sur des listes de gènes candidats comme ceux impliqués dans la mégacaryopoïèse et enfin une approche par test de charge en variants rares conduite sur l'ensemble de la cohorte. Plusieurs variants pathogènes bialléliques ont été identifiés dans les gènes COQ2, ESAM, PROC et ATP5PO. Des variants causaux dans deux gènes impliqués dans la mégacaryopoïèse, les gènes MPL et MECOM, ont été mis en évidence dans deux familles à cas multiples d'HIC. D'autres gènes comme DCAF5, EXD3, ITGA2B, NAXD, RNPEP, TIE1 et ZFYVE28 sont des candidats forts pour lesquels des explorations complémentaires sont nécessaires. Enfin, un test de charge en variants rares nous a permis d'identifier des variants causaux dans le gène PDHA1, gène impliqué dans le métabolisme mitochondrial, chez trois foetus non apparentés dont le tableau radiologique et foetopathologique avait fait suspecter une collagénopathie COL4A1/A2. Notre étude montre la très grande hétérogénéité génétique des foetus pour lesquels une HIC est suspectée et l'intérêt du criblage pangénomique dans cette indication. Elle montre également que des variants pathogènes dans des gènes impliqués dans le métabolisme mitochondrial peuvent entrainer des phénotypes mimant ceux rencontrés chez les foetus porteurs de variants pathogènes de COL4A1/COL4A2, renforçant encore l'indication d'un séquençage exome entier chez les foetus avec HIC. De nombreux foetus restent toutefois encore sans anomalie identifiée, soulevant plusieurs questions qui seront l'objet d'explorations dans un futur proche.

Fetal intracranial hemorrhages (ICH) have an estimated prevalence of 1 per 10,000 pregnancies, and in most cases lead to medical termination of pregnancy. There are both acquired causes, the main one being fetal and neonatal alloimmunization thrombocytopenia, and genetic causes. Pathogenic variations in COL4A1 and COL4A2 genes are the best-known genetic cause. However, the negativity of molecular screening in almost 80% of fetuses makes impossible genetic counseling nor appropriate therapeutic management to prevent recurrence. The main objective of this thesis was to identify the missing genes. This work was carried out as part of a collaborative project funded by the NIH (R01NS096173) and approved by the INSERM ethics committee (IRB00003888). It was based on whole exome sequencing data from a cohort of 113 fetuses, including 35 trios, two quartets and one family of six individuals. These fetuses were initially referred to the neurovascular genetics department of Saint-Louis Hospital (Paris, France) for a suspected COL4A1/A2 collagenopathy in a context of ICH, ventriculomegaly, porencephaly and/or schizencephaly. A systematic review of medical charts was performed to exclude fetuses with identifiable acquired causes or known risk factors leading to ICH. Several strategies for analyzing whole exome data with stringent criteria were conducted, including an unbiased analysis of de novo and recessively inherited variants, an analysis based on lists of candidate genes such as those involved in inherited platelet disorders, and finally a gene-based burden test approach conducted on the entire cohort. Several biallelic pathogenic variants were identified in COQ2, ESAM, PROC and ATP5PO genes. Causal variants in two genes involved in megakaryopoiesis, including MPL and MECOM, were identified in two families with multiple cases of ICH. Other genes such as DCAF5, EXD3, ITGA2B, NAXD, RNPEP, TIE1 and ZFYVE28 are strong candidates for further investigations. Finally, gene-based burden test allowed us to identify causal variants in PDHA1, a gene involved in mitochondrial metabolism, in three unrelated fetuses whose cerebral lesions had led to suspicion of COL4A1/A2 collagenopathy. Our study highlights the strong genetic heterogeneity of fetuses with suspected ICH, and the value of genome-wide screening in this condition. It also shows that pathogenic variants in genes involved in mitochondrial metabolism can lead to phenotypes mimicking those seen in fetuses carrying pathogenic COL4A1/COL4A2 variants, further strengthening the indication for whole exome sequencing in fetuses with ICH. However, many fetuses remain without any identified genetic anomaly, raising several questions that will be explored in the near future