Increasing involvement of CAPN1 variants in spastic ataxias and phenotype-genotype correlations

Spastic ataxias are rare neurogenetic disorders involving spinocerebellar and pyramidal tracts. Many genes are involved. Among them, CAPN1, when mutated, is responsible for a complex inherited form of spastic paraplegia (SPG76). We report the largest published series of 21 novel patients with nine new CAPN1 disease-causing variants and their clinical characteristics from two European university hospitals (Paris and Stockholm). After a formal clinical examination, causative variants were identified by next-generation sequencing and confirmed by Sanger sequencing. CAPN1 variants are a rare cause (~ 1.4%) of young-adult-onset spastic ataxia; however, together with all published cases, they allowed us to better describe the clinical and genetic spectra of this form. Truncating variants are the most frequent, and missense variants lead to earlier age at onset in favor of an additional deleterious effect. Cerebellar ataxia with cerebellar atrophy, dysarthria and lower limb weakness are often associated with spasticity. We also suggest that cognitive impairment and depression should be assessed specifically in the follow-up of SPG76 cases.Identification of new causative genes in spinocerebellar degenerations by combination of whole genome scan, next-generation sequencing and biological validation in vitro and in vivoInfrastructure de Recherche Translationnelle pour les Biothérapies en NeurosciencesEuropean Union’s Horizon 2020 research and innovation programm

Epigénomique du gène MAPT dans les tauopathies

Tauopathies are neurodegenerative diseases characterized by intracerebral aggregation of abnormal tau proteins. However, these diseases are heterogeneous clinically, pathologically but also biochemically with the aggregation of different isoforms of tau protein. Many lines of research exist to date to better understand these incurable diseases. During this university thesis, we studied the changes in the epigenome that constitute a new and very promising approach in research on neurodegenerative diseases. Epigenetics is a dynamic and reversible process which can be modified by numerous genetic or environmental factors and plays a very important role in gene regulation. Many studies report an association between some epigenetic marks and neurodegenerative diseases. For example, in Alzheimer\'s disease, it has been observed hypermethylation of DNA in the promoter of the MAPT gene which encodes the tau protein.In this context, our objective was to determine if changes in epigenomic involving MAPT gene contribute to the differential expression of tau protein which is observed in the different classes of tauopathies. So we have established and characterized a human brainbank of controls and patients with different tauopathies. Then we analyzed the DNA methylation in 3 tauopathies: Alzheimer\'s disease, progressive supranuclear palsy, and CBD. Our study highlighted in PSP patients hypomethylation in intron 0 of MAPT gene. This hypomethylation concerned only the frontal cortex, affected by the tau-pathology but not the occipital cortex which is spared by tau-pathology. In addition, we also shown in the brain tissue of patients with PSP an overexpression of mRNA of MAPT compared to controls. We demonstrate in this work that hypomethylation of DNA in intron 0 of MAPT is a specific epigenetic signature of PSP. This first study has led us to suspect the existence of an alternative promoter of the MAPT gene located in this region of intron 0. We tested the in vitro activity of this promoter and cloned transcripts derived from this alternative promoter. We then confirmed this analysis by measuring mRNA expression by qPCR. In total, these experiments prove the existence and the functionality of this alternative promoter in the human brain. Furthermore, activation of the alternative promoter results in shorter mRNA transcripts encoding novel tau proteins that might be involved in the onset of the tauopathies.Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l’agrégation intracérébrale de protéines tau anormales. Cependant ces maladies sont très hétérogènes sur le plan clinique, anatomopathologique mais aussi biochimique avec l'agrégation de différentes isoformes de protéines tau. De nombreux axes de recherche existent à ce jour afin de mieux comprendre ces maladies incurables. Au cours de cette thèse d'université, nous avons étudié les modifications de l’épigénome qui constituent une piste nouvelle et très prometteuse dans la recherche sur les maladies neurodégénératives. L'épigénétique est un processus dynamique et réversible qui peut être modifié par de nombreux facteurs génétiques ou environnementaux et qui joue un rôle très important dans la régulation des gènes. De nombreuses études rapportent une association entre certaines marques épigénétiques et les maladies neurodégénératives. Par exemple, dans la maladie d’Alzheimer, il a été observé une hyperméthylation de l'ADN, au niveau du promoteur du gène MAPT qui code les protéines tau.Dans ce contexte, nos objectifs étaient de déterminer si des variations de l'épigénome impliquant le gène MAPT contribuent à l'expression différentielle des protéines tau qui est observée dans les différentes classes de tauopathies. Nous avons donc constitué et caractérisé une banque de prélèvements cérébraux de témoins et de patients atteints de différentes tauopathies. Puis nous avons analysé la méthylation de l'ADN dans 3 tauopathies : la maladie d'Alzheimer, la paralysie supranucléaire progressive et la DCB. Notre étude a permis de mettre en évidence chez les patients atteints de PSP une hypométhylation dans l’inton 0 du gène MAPT. Cette hypométhylation ne concernait que le cortex frontal, affecté par la pathologie tau, mais pas le cortex occipital qui est épargné par la pathologie tau. De plus, nous avons également mis en évidence dans le tissu cérébral des patients atteints de PSP une hyperexpression des ARNm de MAPT par rapport aux témoins. Nous démontrons avec ce travail que l’hypométhylation de l'ADN de l’intron 0 de MAPT constitue une signature épigénétique spécifique de la PSP. Cette première étude nous a conduits à suspecter l'existence d'un promoteur alternatif du gène MAPT situé dans cette région de l'intron 0. Nous avons donc testé in vitro l'activité de ce promoteur et cloné des transcrits issu de ce promoteur alternatif. Nous avons ensuite confirmé ces analyses par la mesure de l'expression des ARNm par qPCR. Au total, ces expériences prouvent l'existence et la fonctionnalité de ce promoteur alternatif dans le cerveau humain. De plus, l'activation de ce promoteur alternatif aboutit à la transcription d'ARNm plus courts codant pour de nouvelles protéines tau qui pourraient être impliquées dans la survenue des tauopathies

Epigenomic of the gene MAPT in tauopathies

Les tauopathies sont des maladies neurodégénératives caractérisées par l’agrégation intracérébrale de protéines tau anormales. Cependant ces maladies sont très hétérogènes sur le plan clinique, anatomopathologique mais aussi biochimique avec l'agrégation de différentes isoformes de protéines tau. De nombreux axes de recherche existent à ce jour afin de mieux comprendre ces maladies incurables. Au cours de cette thèse d'université, nous avons étudié les modifications de l’épigénome qui constituent une piste nouvelle et très prometteuse dans la recherche sur les maladies neurodégénératives. L'épigénétique est un processus dynamique et réversible qui peut être modifié par de nombreux facteurs génétiques ou environnementaux et qui joue un rôle très important dans la régulation des gènes. De nombreuses études rapportent une association entre certaines marques épigénétiques et les maladies neurodégénératives. Par exemple, dans la maladie d’Alzheimer, il a été observé une hyperméthylation de l'ADN, au niveau du promoteur du gène MAPT qui code les protéines tau.Dans ce contexte, nos objectifs étaient de déterminer si des variations de l'épigénome impliquant le gène MAPT contribuent à l'expression différentielle des protéines tau qui est observée dans les différentes classes de tauopathies. Nous avons donc constitué et caractérisé une banque de prélèvements cérébraux de témoins et de patients atteints de différentes tauopathies. Puis nous avons analysé la méthylation de l'ADN dans 3 tauopathies : la maladie d'Alzheimer, la paralysie supranucléaire progressive et la DCB. Notre étude a permis de mettre en évidence chez les patients atteints de PSP une hypométhylation dans l’inton 0 du gène MAPT. Cette hypométhylation ne concernait que le cortex frontal, affecté par la pathologie tau, mais pas le cortex occipital qui est épargné par la pathologie tau. De plus, nous avons également mis en évidence dans le tissu cérébral des patients atteints de PSP une hyperexpression des ARNm de MAPT par rapport aux témoins. Nous démontrons avec ce travail que l’hypométhylation de l'ADN de l’intron 0 de MAPT constitue une signature épigénétique spécifique de la PSP. Cette première étude nous a conduits à suspecter l'existence d'un promoteur alternatif du gène MAPT situé dans cette région de l'intron 0. Nous avons donc testé in vitro l'activité de ce promoteur et cloné des transcrits issu de ce promoteur alternatif. Nous avons ensuite confirmé ces analyses par la mesure de l'expression des ARNm par qPCR. Au total, ces expériences prouvent l'existence et la fonctionnalité de ce promoteur alternatif dans le cerveau humain. De plus, l'activation de ce promoteur alternatif aboutit à la transcription d'ARNm plus courts codant pour de nouvelles protéines tau qui pourraient être impliquées dans la survenue des tauopathies.Tauopathies are neurodegenerative diseases characterized by intracerebral aggregation of abnormal tau proteins. However, these diseases are heterogeneous clinically, pathologically but also biochemically with the aggregation of different isoforms of tau protein. Many lines of research exist to date to better understand these incurable diseases. During this university thesis, we studied the changes in the epigenome that constitute a new and very promising approach in research on neurodegenerative diseases. Epigenetics is a dynamic and reversible process which can be modified by numerous genetic or environmental factors and plays a very important role in gene regulation. Many studies report an association between some epigenetic marks and neurodegenerative diseases. For example, in Alzheimer\'s disease, it has been observed hypermethylation of DNA in the promoter of the MAPT gene which encodes the tau protein.In this context, our objective was to determine if changes in epigenomic involving MAPT gene contribute to the differential expression of tau protein which is observed in the different classes of tauopathies. So we have established and characterized a human brainbank of controls and patients with different tauopathies. Then we analyzed the DNA methylation in 3 tauopathies: Alzheimer\'s disease, progressive supranuclear palsy, and CBD. Our study highlighted in PSP patients hypomethylation in intron 0 of MAPT gene. This hypomethylation concerned only the frontal cortex, affected by the tau-pathology but not the occipital cortex which is spared by tau-pathology. In addition, we also shown in the brain tissue of patients with PSP an overexpression of mRNA of MAPT compared to controls. We demonstrate in this work that hypomethylation of DNA in intron 0 of MAPT is a specific epigenetic signature of PSP. This first study has led us to suspect the existence of an alternative promoter of the MAPT gene located in this region of intron 0. We tested the in vitro activity of this promoter and cloned transcripts derived from this alternative promoter. We then confirmed this analysis by measuring mRNA expression by qPCR. In total, these experiments prove the existence and the functionality of this alternative promoter in the human brain. Furthermore, activation of the alternative promoter results in shorter mRNA transcripts encoding novel tau proteins that might be involved in the onset of the tauopathies

Déterminisme génétique du cancer : étude des gènes de la voie du PDGFB dans le dermatofibrosarcome de Darier et Ferrand

Le dermatofibrosarcome de Darier et Ferrand est un sarcome des tissus mous, généralement de bas grade de malignité et d'évolution lente, développé à partir du derme. Il s'agit d'un cancer rare avec une prévalence dans la population générale estimée entre 0,8 et 5 par million. Dans plus de 95% des cas, sont observées deux anomalies génétiques récurrentes correspondant soit à une translocation réciproque des bras longs des chromosomes 17 et 22, soit à un anneau chromosomique surnuméraire. Ces anomalies génétiques somatiques aboutissent toutes les deux à la fusion du gène COL1A1 et du proto-oncogène PDGFB. Ce gène de fusion a pour conséquence une hyperproduction de PDGFB responsable de la transformation maligne des cellules possédant le récepteur adapté : le PDGFRB. Ce récepteur à activité tyrosine kinase est impliqué dans plusieurs autres types de cancers et il constitue une cible pour les thérapies ciblées comme l'imatinib. Dans le cadre du diagnostic moléculaire du syndrome de Li-Fraumeni, nous disposons d'un recrutement national exceptionnel de familles présentant une agrégation de cancers rares. Nous avons ainsi noté la survenue dans certaines familles de plusieurs cas de dermatofibrosarcome ou son agrégation avec de multiples cas de cancers. Cette récurrence de cancers rares est évocatrice d'un risque génétique se transmettant selon un mode Mendélien. Nous avons testé, au cours de cette thèse d'exercice de médecine, l'implication des gènes PDGFB et PDGFRB dans le déterminisme Mendélien du dermatofibrosarcome de Darier et Ferrand. Nous avons choisi d'étudier ces deux gènes en raison de leur implication dans de nombreux types de cancers sporadiques. En effet, des mutations somatiques du gène PDGFB sont impliquées dans plus de 95% des dermatofibrosarcomes. De plus, une thérapie ciblée serait envisageable pour les cancers auxquels prédisposent ces deux proto-oncogènes. Nous avons donc recherché des mutations sur la totalité de la séquence codante du gène PDGFRB par PCR et séquençage. Puis, nous avons recherché des réarrangements de grande taille de ces deux gènes par QMPSF. Ainsi, cette étude n'a pas permis d'identifier les bases moléculaires des dermatofibrosarcomes et des nombreux cancers retrouvés dans ces familles. Il sera nécessaire de poursuivre cette étude par le séquençage du gène PDGFB et par la recherche d'une instabilité chromosomique dans ces familles

Reply: Two heterozygous Progranulin mutations in progressive supranuclear palsy

International audienceWe would like to reply to Yang et al., 2020, reporting a patient diagnosed with progressive supranuclear palsy (PSP) who carried two novel heterozygous missense variants in GRN gene. The case reported by Yang et al., raises some concerns. In summary, the study of Yang et al., reports a PSP-like phenotype in a patients carrying two missense variants in GRN gene, putatively compound heterozygous. Finally, we suggest that further analyses (including segregation analyses and plasma proganulin dosage) are warranted to draw definite conclusion about the association of these two missense variants with a PSP-like phenotype

Reply: Early-onset phenotype of bi-allelic GRN mutations

International audienceWe would like to reply to Neuray et al. who report a series of five new patients from four unrelated families with bi-allelic mutations of GRN. Their work nicely completes the few existing reports of similar cases, and refers to our recent publication describing six homozygous GRN pathogenic variant carriers with divergent phenotypes and ages at onset (Huin et al., 2020). In summary, the Letter from Neuray et al., reports valuable findings that lead to better define CLN11 due to bi-allelic GRN pathogenic variants. Despite the small sample number that does not allow statistical analysis, the authors underlined the occurrence of cognitive deterioration and epilepsy. Further study of the CLN11 families with functional brain imaging and neuropsychological examinations may be highly informative for the understanding and the clinical characterization of this rare disease

Waste heat recovery (WHR) assessment in complete truck simulation environment

International audienceOrganic Rankine Cycle (ORC) based Waste Heat Recovery in long haul heavy duty (HD) trucks is a promising technology to reduce the fuel consumption. Despite several studies that have been conducted, such technology has not been introduced yet on the market. The constraints for a market introduction are related to driving cycle fuel efficiency, the integration of the WHR system in the truck, control of the system, material compatibility, weight and costs. This paper outlines the mentioned constraints and proposes a complete truck environment simulation study, considering interactions of the system with the other subsystems of the truck. Control strategies and optimized Rankine energy utilisation are proposed to maximize the effectiveness of the system