Matrix Metalloproteinase Gene Polymorphisms and Bronchopulmonary Dysplasia: Identification of MMP16 as a New Player in Lung Development

International audienceBACKGOUND: Alveolarization requires coordinated extracellular matrix remodeling, a process in which matrix metalloproteinases (MMPs) play an important role. We postulated that polymorphisms in MMP genes might affect MMP function in preterm lungs and thus influence the risk of bronchopulmonary dysplasia (BPD). METHODS AND FINDINGS: Two hundred and eighty-four consecutive neonates with a gestational age of <28 weeks were included in this prospective study. Forty-five neonates developed BPD. Nine single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were sought in the MMP2, MMP14 and MMP16 genes. After adjustment for birth weight and ethnic origin, the TT genotype of MMP16 C/T (rs2664352) and the GG genotype of MMP16 A/G (rs2664349) were found to protect from BPD. These genotypes were also associated with a smaller active fraction of MMP2 and with a 3-fold-lower MMP16 protein level in tracheal aspirates collected within 3 days after birth. Further evaluation of MMP16 expression during the course of normal human and rat lung development showed relatively low expression during the canalicular and saccular stages and a clear increase in both mRNA and protein levels during the alveolar stage. In two newborn rat models of arrested alveolarization the lung MMP16 mRNA level was less than 50% of normal. CONCLUSIONS: MMP16 may be involved in the development of lung alveoli. MMP16 polymorphisms appear to influence not only the pulmonary expression and function of MMP16 but also the risk of BPD in premature infants

Genetic susceptibility for bronchopulmonary dysplasia of the preterm infant

La dysplasie bronchopulmonaire (DBP) constitue la principale séquelle respiratoire de la prématurité. Elle est caractérisée par des altérations du développement alvéolaire et est définie cliniquement par la persistance d'une oxygénodépendance à 36 semaines d'âge corrigé. Malgré l'amélioration constante des soins en néonatologie, la DBP reste relativement fréquente chez les prématurés de moins de 1000g, et aucun traitement préventif ou curatif véritablement efficace n'existe à l'heure actuelle. Une susceptibilité génétique à la DBP a été démontrée il y quelques années. L'identification de gènes de susceptibilité permettrait non seulement de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie, mais également de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques. Les études disponibles sont basées sur une approche gène candidat, le plus souvent sur un nombre limité de sujets, et aucune d'entre elles n'a pu être répliquée dans d'autres populations. Nous avons donc décidé de réaliser une étude d'association pan-génomique à la recherche de gènes de susceptiblité à la DBP.Cette étude multicentrique a permis la constitution prospective d'une base de données cliniques et biologiques et d'une banque d'ADN de nouveau-nés prématurés de moins de 28 SA. L'étape de screening pan-génomique a été réalisée par une stratégie de DNA pooling dans deux populations ethniques différentes, et la validation par génotypage individuel dans deux populations de réplication. Les gènes sélectionnés ont ensuite été étudiés au cours du développement pulmonaire chez le rat.L'ensemble de la démarche pan-génomique a permis d'identifier un gène majeur, commun à l'ensemble des populations étudiées: SPOCK2. Notre étude a également permis d'identifier MMP16 comme gène de susceptibilité à partir des premiers résultats du DNA pooling dans la population caucasienne. L'étude de ces deux gènes au cours du développement pulmonaire chez le rat nous oriente fortement vers un rôle au cours du développement alvéolaire, avec un pic d'expression au cours de l'alvéolisation et une altération de cette expression dans le modèle hyperoxie. De plus, SPOCK2 et MMP16 appartiennent à une voie de signalisation commune, ce point renforçant fortement la crédibilité du rôle de ces gènes dans la susceptibilité à la DBP. Le rôle exact de ces gènes dans l'alvéolisation et la DBP reste à déterminer ainsi que les conséquences fonctionnelles potentielles des polymorphismes identifiés. Parallèlement, la collecte de nouveaux échantillons d'ADN chez des anciens prématurés ainsi que la collaboration avec des équipes étrangères permettra de poursuivre les études d'association dans des populations de plus en plus importantesRationaleBronchopulmonary dysplasia is the most common chronic respiratory disease in prematureinfants. Genetic factors might contribute to bronchopulmonary dysplasia susceptibility.ObjectivesTo identify genetic variants involved in bronchopulmonary dysplasia through a genome-wideassociation study.MethodsWe prospectively evaluated 418 premature neonates (gestational age below 28 weeks), ofwhom 22% developed bronchopulmonary dysplasia. Two discovery series were created, usinga DNA pooling strategy in neonates from Caucasian and African ancestry. Polymorphismsassociated with the disease were confirmed in an independent replication population. Geneswere then explored by fine mapping and associations were replicated in an external Finnishpopulation of 213 neonates. Validated genes expression patterns were studied in rat lung,following air or hyperoxia exposure.Measurements and Main ResultsSPOCK2 gene was identified by both discovery series. The most significant polymorphism(rs1245560, p=1.66x10-7) was confirmed by individual genotyping, and in the replicationpopulation (p=0.002). Fine mapping confirmed the association of rs1245560 withbronchopulmonary dysplasia in both Caucasian and African populations with adjusted oddsratios of 2.96 (95% CI [1.37-6.40]) and 4.87 [1.88-12.63] respectively. In Caucasian neonates,rs1049269 was also associated with the disease (OR=3.21 [1.51-6.82]). These associationswere replicated in the Finnish population. In newborn rat lungs, SPOCK2 mRNA levelsmarkedly increased during the alveolar stage of lung development. After rat exposure tohyperoxia, SPOCK2 expression increased relative to air-exposed control

Genetic susceptibility for bronchopulmonary dysplasia of the preterm infant

La dysplasie bronchopulmonaire (DBP) constitue la principale séquelle respiratoire de la prématurité. Elle est caractérisée par des altérations du développement alvéolaire et est définie cliniquement par la persistance d'une oxygénodépendance à 36 semaines d'âge corrigé. Malgré l'amélioration constante des soins en néonatologie, la DBP reste relativement fréquente chez les prématurés de moins de 1000g, et aucun traitement préventif ou curatif véritablement efficace n'existe à l'heure actuelle. Une susceptibilité génétique à la DBP a été démontrée il y quelques années. L'identification de gènes de susceptibilité permettrait non seulement de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie, mais également de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques. Les études disponibles sont basées sur une approche gène candidat, le plus souvent sur un nombre limité de sujets, et aucune d'entre elles n'a pu être répliquée dans d'autres populations. Nous avons donc décidé de réaliser une étude d'association pan-génomique à la recherche de gènes de susceptiblité à la DBP.Cette étude multicentrique a permis la constitution prospective d'une base de données cliniques et biologiques et d'une banque d'ADN de nouveau-nés prématurés de moins de 28 SA. L'étape de screening pan-génomique a été réalisée par une stratégie de DNA pooling dans deux populations ethniques différentes, et la validation par génotypage individuel dans deux populations de réplication. Les gènes sélectionnés ont ensuite été étudiés au cours du développement pulmonaire chez le rat.L'ensemble de la démarche pan-génomique a permis d'identifier un gène majeur, commun à l'ensemble des populations étudiées: SPOCK2. Notre étude a également permis d'identifier MMP16 comme gène de susceptibilité à partir des premiers résultats du DNA pooling dans la population caucasienne. L'étude de ces deux gènes au cours du développement pulmonaire chez le rat nous oriente fortement vers un rôle au cours du développement alvéolaire, avec un pic d'expression au cours de l'alvéolisation et une altération de cette expression dans le modèle hyperoxie. De plus, SPOCK2 et MMP16 appartiennent à une voie de signalisation commune, ce point renforçant fortement la crédibilité du rôle de ces gènes dans la susceptibilité à la DBP. Le rôle exact de ces gènes dans l'alvéolisation et la DBP reste à déterminer ainsi que les conséquences fonctionnelles potentielles des polymorphismes identifiés. Parallèlement, la collecte de nouveaux échantillons d'ADN chez des anciens prématurés ainsi que la collaboration avec des équipes étrangères permettra de poursuivre les études d'association dans des populations de plus en plus importantesRationaleBronchopulmonary dysplasia is the most common chronic respiratory disease in prematureinfants. Genetic factors might contribute to bronchopulmonary dysplasia susceptibility.ObjectivesTo identify genetic variants involved in bronchopulmonary dysplasia through a genome-wideassociation study.MethodsWe prospectively evaluated 418 premature neonates (gestational age below 28 weeks), ofwhom 22% developed bronchopulmonary dysplasia. Two discovery series were created, usinga DNA pooling strategy in neonates from Caucasian and African ancestry. Polymorphismsassociated with the disease were confirmed in an independent replication population. Geneswere then explored by fine mapping and associations were replicated in an external Finnishpopulation of 213 neonates. Validated genes expression patterns were studied in rat lung,following air or hyperoxia exposure.Measurements and Main ResultsSPOCK2 gene was identified by both discovery series. The most significant polymorphism(rs1245560, p=1.66x10-7) was confirmed by individual genotyping, and in the replicationpopulation (p=0.002). Fine mapping confirmed the association of rs1245560 withbronchopulmonary dysplasia in both Caucasian and African populations with adjusted oddsratios of 2.96 (95% CI [1.37-6.40]) and 4.87 [1.88-12.63] respectively. In Caucasian neonates,rs1049269 was also associated with the disease (OR=3.21 [1.51-6.82]). These associationswere replicated in the Finnish population. In newborn rat lungs, SPOCK2 mRNA levelsmarkedly increased during the alveolar stage of lung development. After rat exposure tohyperoxia, SPOCK2 expression increased relative to air-exposed control

Susceptibilité génétique à la dysplasie bronchopulmonaire du nouveau-né prématuré

La dysplasie bronchopulmonaire (DBP) constitue la principale séquelle respiratoire de la prématurité. Elle est caractérisée par des altérations du développement alvéolaire et est définie cliniquement par la persistance d'une oxygénodépendance à 36 semaines d'âge corrigé. Malgré l'amélioration constante des soins en néonatologie, la DBP reste relativement fréquente chez les prématurés de moins de 1000g, et aucun traitement préventif ou curatif véritablement efficace n'existe à l'heure actuelle. Une susceptibilité génétique à la DBP a été démontrée il y quelques années. L'identification de gènes de susceptibilité permettrait non seulement de mieux comprendre la physiopathologie de cette maladie, mais également de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques. Les études disponibles sont basées sur une approche gène candidat, le plus souvent sur un nombre limité de sujets, et aucune d'entre elles n'a pu être répliquée dans d'autres populations. Nous avons donc décidé de réaliser une étude d'association pan-génomique à la recherche de gènes de susceptiblité à la DBP.Cette étude multicentrique a permis la constitution prospective d'une base de données cliniques et biologiques et d'une banque d'ADN de nouveau-nés prématurés de moins de 28 SA. L'étape de screening pan-génomique a été réalisée par une stratégie de DNA pooling dans deux populations ethniques différentes, et la validation par génotypage individuel dans deux populations de réplication. Les gènes sélectionnés ont ensuite été étudiés au cours du développement pulmonaire chez le rat.L'ensemble de la démarche pan-génomique a permis d'identifier un gène majeur, commun à l'ensemble des populations étudiées: SPOCK2. Notre étude a également permis d'identifier MMP16 comme gène de susceptibilité à partir des premiers résultats du DNA pooling dans la population caucasienne. L'étude de ces deux gènes au cours du développement pulmonaire chez le rat nous oriente fortement vers un rôle au cours du développement alvéolaire, avec un pic d'expression au cours de l'alvéolisation et une altération de cette expression dans le modèle hyperoxie. De plus, SPOCK2 et MMP16 appartiennent à une voie de signalisation commune, ce point renforçant fortement la crédibilité du rôle de ces gènes dans la susceptibilité à la DBP. Le rôle exact de ces gènes dans l'alvéolisation et la DBP reste à déterminer ainsi que les conséquences fonctionnelles potentielles des polymorphismes identifiés. Parallèlement, la collecte de nouveaux échantillons d'ADN chez des anciens prématurés ainsi que la collaboration avec des équipes étrangères permettra de poursuivre les études d'association dans des populations de plus en plus importantesRationaleBronchopulmonary dysplasia is the most common chronic respiratory disease in prematureinfants. Genetic factors might contribute to bronchopulmonary dysplasia susceptibility.ObjectivesTo identify genetic variants involved in bronchopulmonary dysplasia through a genome-wideassociation study.MethodsWe prospectively evaluated 418 premature neonates (gestational age below 28 weeks), ofwhom 22% developed bronchopulmonary dysplasia. Two discovery series were created, usinga DNA pooling strategy in neonates from Caucasian and African ancestry. Polymorphismsassociated with the disease were confirmed in an independent replication population. Geneswere then explored by fine mapping and associations were replicated in an external Finnishpopulation of 213 neonates. Validated genes expression patterns were studied in rat lung,following air or hyperoxia exposure.Measurements and Main ResultsSPOCK2 gene was identified by both discovery series. The most significant polymorphism(rs1245560, p=1.66x10-7) was confirmed by individual genotyping, and in the replicationpopulation (p=0.002). Fine mapping confirmed the association of rs1245560 withbronchopulmonary dysplasia in both Caucasian and African populations with adjusted oddsratios of 2.96 (95% CI [1.37-6.40]) and 4.87 [1.88-12.63] respectively. In Caucasian neonates,rs1049269 was also associated with the disease (OR=3.21 [1.51-6.82]). These associationswere replicated in the Finnish population. In newborn rat lungs, SPOCK2 mRNA levelsmarkedly increased during the alveolar stage of lung development. After rat exposure tohyperoxia, SPOCK2 expression increased relative to air-exposed controlsPARIS-EST-Université (770839901) / SudocPARIS12-Bib. électronique (940280011) / SudocSudocFranceF

Intérêt de la technique du DNA pooling dans la recherche d une susceptibilité génétique à une maladie multifactorielle (application à la dysplasie bronchopulmonaire du nouveau-né prematuré)

Une susceptibilité génétique à la dysplasie bronchopulmonaire (DBP) du nouveau-né prématuré a été démontrée. Identifier les variants génétiques impliquées dans cette maladie permettrait de mieux comprendre les mécanismes du développement alvéolaire et leur altération dans la DBP. Cette étude a permis le recueil prospectif d ADN, d effluents trachéaux et du phénotype DBP pour 284 enfants nés avant 28 semaines d aménorrhée. 45 enfants ont développé une DBP. Une étude d association pan-génomique par la technique du DNA pooling a comparé 318000 polymorphismes entre deux groupes d enfants d origine caucasienne DBP et non DBP. 26 gènes d intérêt pour le développement alvéolaire ont été retenus. MMP16 a été choisi pour une validation par génotypage individuel sur 2 polymorphismes : rs2664349 A/G et rs2664352 C/T. Les génotypes GG de rs2664349 et TT de rs2664352 sont significativement associés à un risque plus faible de DBP et à un taux plus faible de MMP16 dans les effluents trachéaux. L expression de MMP16 au cours du développement pulmonaire humain et de rat est basse au cours des stades canaliculaire et sacculaire, et augmente au cours du stade alvéolaire. Elle est diminuée par rapport au témoin dans 2 modèles d altération alvéolaire chez le rat. La DBP est une maladie complexe résultant de l interaction entre des facteurs génétiques et environnementaux. Le DNA pooling est une approche efficace et économique pour la réalisation d études pan-génomiques. Appliquée à la DBP, cette technique a permis d isoler plusieurs gènes d intérêt. Ce travail a mis en évidence le rôle de MMP16 dans le développement alvéolaire et l association de deux polymorphismes de ce gène avec la DBP.PARIS6-Bibl.Pitié-Salpêtrie (751132101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Réunions de concertation pluridisciplinaire dédiées aux pneumopathies interstitielles diffuses de l’enfant – retour sur la première année d’expérience.

International audienc

One-year multidisciplinary team meetings experience in France.

International audienc

Mutations in MARS identified in a specific type of pulmonary alveolar proteinosis alter methionyl-tRNA synthetase activity

International audienceBiallelic missense mutations in MARS are responsible for rare but severe cases of pulmonary alveolar proteinosis (PAP) prevalent on the island of La Réunion. MARS encodes cytosolic methionyl-tRNA synthetase (MetRS), an essential translation factor. The multisystemic effects observed in patients with this form of PAP are consistent with a loss-of-function defect in an ubiquitously expressed enzyme. The pathophysiological mechanisms involved in MARS-related PAP are currently unknown. In this work, we analyzed the effect of the PAP-related mutations in MARS on the thermal stability and on the catalytic parameters of the MetRS mutants, relative to wild-type. The effect of these mutations on the structural integrity of the enzyme as a member of the cytosolic multisynthetase complex was also investigated. Our results establish that the PAP-related substitutions in MetRS impact the tRNAMet -aminoacylation reaction especially at the level of methionine recognition, and suggest a direct link between the loss of activity of the enzyme and the pathological disorders in PAP