Nouvelle méthode d’aide au diagnostic moléculaire de la SLA via l’utilisation de poisson zèbre

New method to aid molecular diagnosis of ALS using zebrafish

• Auteur / Autrice : Arthur Forget
• Direction : Serge Lumbroso
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 04/06/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INM - Institut des Neurosciences de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Motoneurone
• Jury : Président / Présidente : Farida Djouad
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Francois Pradat, Patrick Vourc'h, Serge Lumbroso
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pierre Francois Pradat, Patrick Vourc'h

Mots clés

Mots clés libres

Sclérose Latérale Amyotrophique

Génétique Moléculaire

Zebrafish

Arn

Physiopathologie

Rna

Molecular Genetics

Amyotrophic Lateral Sclerosis

Zebrafish

Pathophysiology

Résumé

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie entraînant le décès en 3 ans par paralysie progressive des quatre membres, perte de la parole, de la déglutition puis de la respiration. Elle est due à une mort progressive des motoneurones centraux et périphériques. L’étude des familles de patients atteints de SLA permet de distinguer les formes familiales (10% des cas) des formes sporadiques (90%). Quatre gènes majeurs ont été identifiés, impliqués dans environ trois quarts des formes familiales et 10 à 20 % des formes sporadiques. Cependant, une multitude de gènes sont impliqués dans la maladie. Notre équipe réalise donc un diagnostic moléculaire sur un panel de 41 gènes. Le défi actuel repose sur l’interprétation des variant rares. Des critères de classification ont été proposés par l’ACMG (American College of Medical Genetics and Genomics). Parmi eux, les données fonctionnelles sont considérées comme un élément fort, permettant de moduler l’interprétation des différent variant. C’est dans cette optique que nous avons mis au point un test fonctionnel d’aide à l’interprétation de la pathogénicité de ces derniers via l’utilisation de poisson zèbre (Danio rerio). L’approche repose sur une injection d’ARN messager, contenant le variant à tester, dans la cellule-œuf. La surexpression de variant humain pathogène dans les embryons de poisson provoque des défauts de locomotion dès 2 jours de développement et des anomalies des projections axonales ainsi que des defaults de formation de vessie natatoire. Ces défauts ne sont pas observés sur les poissons témoins. Les tests ont été validés pour 4 variants du gène SOD1. Nous avons ainsi poursuivi les expériences sur 8 nouveaux variant de SOD1. Nous proposons ici l’utilisation du poisson-zèbre comme un test original et rapide afin d’aider à l’interprétation des variants rares chez des patients atteints de SLA. La suite du projet est centrée sur le test de cette méthode sur un autre gène qui FUS. L’idée est de pouvoir adapter ce test sur les nombreux gènes de prédisposition de la SLA.

Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) is a disease that leads to death within 3 years through progressive paralysis of all four limbs, loss of speech, swallowing and breathing. It is due to the progressive death of central and peripheral motor neurons. Studies of the families of patients with ALS have made it possible to distinguish familial forms (10% of cases) from sporadic forms (90%). Four major genes have been identified, implicated in around three-quarters of familial forms and 10-20% of sporadic forms. However, a multitude of genes are involved in the disease. Our team therefore performs molecular diagnostics on a panel of 41 genes. The current challenge lies in the interpretation of rare variants. Classification criteria have been proposed by the ACMG (American College of Medical Genetics and Genomics). Among them, functional data are considered to be a strong element, enabling the interpretation of different variants to be modulated. With this in mind, we have developed a functional test to help interpret the pathogenicity of the latter, using zebrafish (Danio rerio). The approach is based on the injection of messenger RNA, containing the variant to be tested, into the egg cell. Overexpression of the human pathogen variant in fish embryos causes locomotion defects as early as 2 days of development, as well as abnormal axonal projections and defects in swim bladder formation. These defects were not observed in control fish. The tests were validated for 4 variants of the SOD1 gene. We then continued the experiments on 8 new SOD1 variants. We propose here the use of zebrafish as an original and rapid test to help interpret rare variants in ALS patients. The remainder of the project will focus on testing this method on another FUS gene. The idea is to be able to adapt this test to the many ALS predisposition genes.