Current use of noninvasive prenatal testing in Europe, Australia and the USA : A graphical presentation

publishersversionPeer reviewe

Pathologies of helicases and premature aging : study by derivation of induced pluripotent stem cells

Les hélicases sont des enzymes ubiquitaires catalysant la séparation de l’ADN double-brin et impliquées dans la réplication, la réparation de l’ADN et dans le maintien des télomères. Chez l’Homme, 3 hélicases présentent des mutations responsables de syndromes cliniques : WRN pour le syndrome de Werner, BLM pour le syndrome de Bloom et RECQL4 pour le syndrome de Rothmund-Thomson. Tous ces syndromes associent un vieillissement pathologique accéléré à un risque accru de développement de cancer notamment par une augmentation de l’instabilité génomique. Les connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans ces maladies du vieillissement sont encore très partielles, notamment en ce qui concerne le lien entre l’instabilité génomique et le vieillissement. Au cours de ce projet, l'utilisation de prélèvements sanguins et cutanés de patients atteints de ces pathologies rares a permis de générer des modèles de cellules souches pluripotentes induites (iPS). Ces cellules présentent l’avantage de s’auto-renouveler et de pouvoir théoriquement se différencier dans tous les types cellulaires d’un organisme. Parallèlement, un témoin de sénescence a été généré de la même manière avec des cellules d’un patient souffrant du syndrome de la progéria de Hutchinson-Gilford. Après caractérisation de ces cellules, nous avons identifié des ensembles de phénotypes cellulaires et moléculaires dans le but de récapituler in vitro les pathologies. Nous avons également engagé les cellules iPS dans des voies de différenciation proches des tissus atteints dans les pathologies in vivo. Enfin, nous avons étudié la stabilité génomique de ces lignées dans les différents types cellulaires cultivés. Ainsi nous avons observé que la lignée Bloom est le siège de recombinaisons particulièrement fréquentes et est caractérisée par une instabilité du génome dans tous les types cellulaires étudiés. Egalement, la lignée Werner semblerait se distinguer par une instabilité de ses télomères. Enfin, l’ensemble des lignées des pathologies du vieillissement prématuré présenterait un défaut mitochondrial.Helicases process the double-stranded DNA dissociation. They are involved in replication, DNA repair and maintenance of telomeres. In human, 3 helicases display mutations responsible for clinical syndromes: WRN for the Werner syndrome, BLM for the Bloom syndrome and RECQL4 for the Rothmund-Thomson syndrome. All these diseases cause premature ageing and high risk of cancer. Molecular and cellular mechanisms involved in these diseases are not well defined. Particularly, little is known concerning the link between genomic instability and ageing. During this project, we used blood samples and skin biopsies of affected patients to generate models by reprogramming cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs). These cells have the advantage of self-renewing and theoretically could be differentiated in all cell types. At the same time, an iPSC senescence control was performed from cells of a Hutchinson-Gilford Progeria syndrome patient. iPSCs were characterized for pluripotency. In the aim of recapitulate these pathologies in vitro, we identified sets of cellular and molecular phenotypes. We also engaged differentiation of iPSCs in cell pathways closed to the affected tissues in vivo. Finally, we studied the genomic stability of iPSCs and derived cells. We observed that Bloom cells are susceptible to frequent recombinations and are characterized by a genome instability through all studied cell types. Werner cells showed an instability of telomeres length. Finally, all premature ageing diseases displayed mitochondrial defects

Pathologies des hélicases et vieillissement précoce : modèle d'étude par dérivation de cellules souches pluripotentes induites (iPS)

Helicases process the double-stranded DNA dissociation. They are involved in replication, DNA repair and maintenance of telomeres. In human, 3 helicases display mutations responsible for clinical syndromes: WRN for the Werner syndrome, BLM for the Bloom syndrome and RECQL4 for the Rothmund-Thomson syndrome. All these diseases cause premature ageing and high risk of cancer. Molecular and cellular mechanisms involved in these diseases are not well defined. Particularly, little is known concerning the link between genomic instability and ageing. During this project, we used blood samples and skin biopsies of affected patients to generate models by reprogramming cells to induced pluripotent stem cells (iPSCs). These cells have the advantage of self-renewing and theoretically could be differentiated in all cell types. At the same time, an iPSC senescence control was performed from cells of a Hutchinson-Gilford Progeria syndrome patient. iPSCs were characterized for pluripotency. In the aim of recapitulate these pathologies in vitro, we identified sets of cellular and molecular phenotypes. We also engaged differentiation of iPSCs in cell pathways closed to the affected tissues in vivo. Finally, we studied the genomic stability of iPSCs and derived cells. We observed that Bloom cells are susceptible to frequent recombinations and are characterized by a genome instability through all studied cell types. Werner cells showed an instability of telomeres length. Finally, all premature ageing diseases displayed mitochondrial defects.Les hélicases sont des enzymes ubiquitaires catalysant la séparation de l’ADN double-brin et impliquées dans la réplication, la réparation de l’ADN et dans le maintien des télomères. Chez l’Homme, 3 hélicases présentent des mutations responsables de syndromes cliniques : WRN pour le syndrome de Werner, BLM pour le syndrome de Bloom et RECQL4 pour le syndrome de Rothmund-Thomson. Tous ces syndromes associent un vieillissement pathologique accéléré à un risque accru de développement de cancer notamment par une augmentation de l’instabilité génomique. Les connaissances sur les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans ces maladies du vieillissement sont encore très partielles, notamment en ce qui concerne le lien entre l’instabilité génomique et le vieillissement. Au cours de ce projet, l'utilisation de prélèvements sanguins et cutanés de patients atteints de ces pathologies rares a permis de générer des modèles de cellules souches pluripotentes induites (iPS). Ces cellules présentent l’avantage de s’auto-renouveler et de pouvoir théoriquement se différencier dans tous les types cellulaires d’un organisme. Parallèlement, un témoin de sénescence a été généré de la même manière avec des cellules d’un patient souffrant du syndrome de la progéria de Hutchinson-Gilford. Après caractérisation de ces cellules, nous avons identifié des ensembles de phénotypes cellulaires et moléculaires dans le but de récapituler in vitro les pathologies. Nous avons également engagé les cellules iPS dans des voies de différenciation proches des tissus atteints dans les pathologies in vivo. Enfin, nous avons étudié la stabilité génomique de ces lignées dans les différents types cellulaires cultivés. Ainsi nous avons observé que la lignée Bloom est le siège de recombinaisons particulièrement fréquentes et est caractérisée par une instabilité du génome dans tous les types cellulaires étudiés. Egalement, la lignée Werner semblerait se distinguer par une instabilité de ses télomères. Enfin, l’ensemble des lignées des pathologies du vieillissement prématuré présenterait un défaut mitochondrial

Chromoanagenesis: a piece of the macroevolution scenario

Over the last decade, new types of massive and complex chromosomal rearrangements based on the chaotic shattering and restructuring of chromosomes have been identified in cancer cells as well as in patients with congenital diseases and healthy individuals. These unanticipated phenomena are named chromothripsis, chromoanasynthesis and chromoplexy, and are grouped under the term of chromoanagenesis. As mechanisms for rapid and profound genome modifications in germlines and early development, these processes can be regarded as credible pathways for genomic evolution and speciation process. Their discovery confirms the importance of genome-centric investigations to fully understand organismal evolution. Because they oppose the model of progressive acquisition of driver mutations or rearrangements, these phenomena conceptually give support to the concept of macroevolution, known through the models of "Hopeful Monsters" and the "Punctuated Equilibrium". In this review, we summarize mechanisms underlying chromoanagenesis processes and we show that numerous cases of chromosomal speciation and short-term adaptation could be correlated to chromoanagenesis-related mechanisms. In the frame of a modern and integrative analysis of eukaryote evolutionary processes, it seems important to consider the unexpected chromoanagenesis phenomena.status: publishe

Chromoanagenesis: a piece of the macroevolution scenario

International audienceOver the last decade, new types of massive and complex chromosomal rearrangements based on the chaotic shattering and restructuring of chromosomes have been identified in cancer cells as well as in patients with congenital diseases and healthy individuals. These unanticipated phenomena are named chromothripsis, chromoanasynthesis and chromoplexy, and are grouped under the term of chromoanagenesis. As mechanisms for rapid and profound genome modifications in germlines and early development, these processes can be regarded as credible pathways for genomic evolution and speciation process. Their discovery confirms the importance of genome-centric investigations to fully understand organismal evolution. Because they oppose the model of progressive acquisition of driver mutations or rearrangements, these phenomena conceptually give support to the concept of macroevolution, known through the models of “Hopeful Monsters” and the “Punctuated Equilibrium”. In this review, we summarize mechanisms underlying chromoanagenesis processes and we show that numerous cases of chromosomal speciation and short-term adaptation could be correlated to chromoanagenesis-related mechanisms. In the frame of a modern and integrative analysis of eukaryote evolutionary processes, it seems important to consider the unexpected chromoanagenesis phenomena

Potential Role of Chromothripsis in the Genesis of Complex Chromosomal Rearrangements in Human Gametes and Preimplantation Embryo.

International audienceThe discovery of a new class of massive chromosomal rearrangement, baptized chromothripsis, in different cancers and congenital disorders has deeply modified our understanding on the genesis of complex genomic rearrangements. Several mechanisms, involving abortive apoptosis, telomere erosion, mitotic errors, micronuclei formation, and p53 inactivation, might cause chromothripsis. The remarkable point is that all these plausible mechanisms have been identified in the field of human reproduction as causal factors for reproductive failures and chromosomal abnormality genesis. Specific features of gametogenesis and early embryonic development may contribute to the emergence of chromothripsis. Multiple lines of evidence support the assumption that chromothripsis may arise more frequently than previously thought in both gametogenesis and early human embryogenesis

Effect of adlay (Coix lachryma-jobi L. var. ma-yuen Stapf) hull extracts on testosterone release from rat Leydig cells.

International audienceChromoanasynthesis has been described as a novel cause of massive constitutional chromosomal rearrangements. Based on DNA replication machinery defects, chromoanasynthesis is characterized by the presence of chromosomal duplications and triplications locally clustered on one single chromosome, or a few chromosomes, associated with various other types of structural rearrangements. Two distinct mechanisms have been described for the formation of these chaotic genomic disorders, i.e. the fork stalling and template switching and the microhomology-mediated break-induced replication. Micronucleus-based processes have been evidenced as a causative mechanism, thus, highlighting the close connection between segregation errors and structural rearrangements. Accumulating data indicate that chromoanasynthesis is operating in human germline cells and during early embryonic development. The development of new tools for quantifying chromoanasynthesis events should provide further insight into the impact of this catastrophic cellular phenomenon in human reproduction

Les réarrangements chromosomiques complexes (du chromosome à la molécule: développement de deux approches méthodologiques pour la caractérisation des points de cassure)

MONTPELLIER-BU Pharmacie (341722105) / SudocSudocFranceF

Le

La découverte récente, dans différents cancers, d’un nouveau type de remaniements chromosomiques massifs, baptisés chromothripsis (du grec chromo pour chromosome, et thripsis pour briser en éclat), bouleverse les modèles établis de développement progressif des tumeurs. En effet, ce phénomène se caractérise par la pulvérisation d’un (ou de quelques) segment(s) chromosomique(s) et le réassemblage aléatoire des fragments chromosomiques générés, et se produit au cours d’un seul événement cellulaire. Le même phénomène a été identifié en génétique constitutionnelle chez des patients atteints de diverses pathologies du développement, indiquant que le chromothripsis survient aussi au niveau germinal. Les causes du chromothripsis sont variées : radiations, érosion télomérique, apoptose abortive, etc. Deux voies de réparation « express » du génome sont utilisées par la cellule pour restructurer de manière chaotique les régions chromosomiques concernées : les mécanismes de jonction des extrémités non homologues et la réparation par stress réplicatif. L’étude approfondie des séquences d’ADN des zones de chromothripsis permet désormais de mieux cerner la signature moléculaire de ce processus et de mieux appréhender son rôle, jusqu’alors insoupçonné, dans le développement de pathologies congénitales et la progression des cancers