Identification de gènes impliqués dans des dysplasies osseuses rares dans des familles libanaises consanguines

La pratique du mariage entre apparentés au sein de la population libanaise, favorisée par des raisons sociales, religieuses, géographiques et aussi politiques, a vu apparaître des sous-groupes de populations de taille plus ou moins réduite, parfois à la limite d isolats génétiques. Ceci a engendré une augmentation de la prévalence des maladies autosomiques récessives fréquentes mais aussi et surtout rares. Parmi ces dernières, les chondrodysplasies ont retenu notre attention. Elles sont caractérisées par un retard statural dû à un défaut du processus d ossification endochondale, qui est responsable de la croissance des os longs. Au cours de ces dernières décennies, plus de 230 gènes responsables d environ 400 maladies osseuses constitutionnelles ont été identifiés. Cependant, les bases moléculaires d'une centaine de dysplasies osseuses restent, à ce jour, inconnues. L identification de gènes codant pour des protéines de nature extrêmement variée a contribué à la compréhension du mécanisme complexe d ossification endochondrale. Mon travail de thèse, réalisé en cotutelle entre l équipe de recherche Bases moléculaires et physiopathologiques des chondrodysplasies de l hôpital Necker enfants-malades, à Paris en France et l Unité de Génétique Médicale (UGM) de l Université Saint-Joseph au Liban, a consisté à identifier des gènes impliqués dans des dysplasies osseuses autosomiques récessives dans quatre familles libanaises consanguines. Dans ce cadre, différentes stratégies ont été adoptées. La première a été une stratégie d intersection des variations détectées par le séquençage de l exome de deux patients, atteints d une forme sévère de dysplasie spondylodysplastique létale et issus de deux familles libanaises consanguines et non apparentées (Familles A et B). Nous avons identifié une mutation homozygote du gène MAGMAS (NM_016069, p.Asn76Asp) (Mitochondria-associated granulocyte macrophage CSF-signaling molecule) à l origine de la maladie dans les deux familles A et B. MAGMAS est une protéine associée à la mitochondrie et impliquée dans la régulation de l import actif des protéines vers la matrice mitochondriale. Par immunohistochimie, nous avons montré que MAGMAS est spécifiquement exprimée au niveau de l os et de la zone hypertrophique du cartilage. MAGMAS, ayant une fonction cruciale pour la survie, est très conservé entre les espèces. Après avoir généré des souches de levures exprimant une copie normale ou mutée du gène humain MAGMAS, nous avons validé l effet délétère de la mutation p.Asn76Asp, i) sur la croissance des levures, en montrant que les souches portant le gène humain muté présentent un caractère thermosensible, ii) sur la fonction d import des protéines vers la matrice mitochondriale, qui est altérée dans les souches mutées et iii) sur la stabilité de la protéine. Nous avons également observé un effet de la mutation sur la morphologie des mitochondries et des peroxysomes des cellules de levures, suggérant une induction de l autophagie dans les souches de levures portant la mutation p.Asn76Asp. L identification de mutations de MAGMAS dans une dysplasie osseuse sévère, permet d attribuer à cette protéine un rôle spécifique dans le processus complexe d ossification endochondrale. La deuxième stratégie a été une combinaison, au sein d une même famille, d une stratégie de cartographie par homozygotie et du séquençage de l exome d un seul patient. Cette approche a été utilisée dans une famille consanguine avec 3 enfants atteints porteurs d une dysplasie rhizomélique (Famille C). Nous avons identifié une mutation homozygote du gène NWD1 (NACHT and WD repeat domain containing 1) (NM_001007525, p.Cys1376Tyr) responsable de la maladie dans cette famille C. Ce gène code pour une protéine ayant des domaines WD répétés qui lui confèrent un rôle dans divers mécanismes comme la transduction de signal, la régulation de la transcription, le transport vésiculaire et le contrôle du cycle cellulaire. (...)Social, religious, geographic and political reasons have favored the consanguineous marriage in the Lebanese population. This led to an increase in the prevalence of autosomal recessive disorders, especially the rare entities including chondrodysplasias. This group of diseases is due to an impairment of the endochondral ossification process. Causative mutations have now been identified in over 230 different genes in more than 400 unique skeletal phenotypes. However, the genetic basis of over 100 different entities remains to be determined. My PhD research project, held between the research group Bases moléculaires et physiopathologiques des chondrodysplasies of Necker enfants-malades hospital (INSERM U781, PARIS, France) and the Medical Genetics Unit of Saint-Joseph University (Lebanon), aims to identify genes involved in autosomal recessive skeletal dysplasias in four consanguineous Lebanese families. Different strategies were carried out: the first consists in overlapping data from whole exome sequencing of two patients affected by a new lethal type of spondylodysplastic dysplasia and issued from two consanguineous unrelated Lebanese families (Families A and B). Here, we report a homozygous missense mutation in the Mitochondria-associated granulocyte macrophage CSF-signaling gene (MAGMAS: NM_016069, p.Asn76Asp) in this severe skeletal dysplasia. MAGMAS, also referred to as PAM16, is a mitochondria-associated protein, involved in pre-proteins import into mitochondria and essential for cell growth and development. We demonstrate that MAGMAS is expressed in trabecular bone and cartilage at early developmental stages underlining its specific role in skeletogenesis. We also give strong evidence of the deleterious effect of the identified mutation on the stability of the protein, its in-vivo activity and the viability of yeast strains. We also show that the mutation is able to induce autophagy in yeast cells. Reporting deleterious MAGMAS mutation in a skeletal dysplasia supports a key and specific role for this mitochondrial protein in ossification. Additional studies would be of interest to further understand the specific role of magmas in ossification. The second strategy was to combine, in a consanguineous family, homozygosity mapping with whole exome sequencing of one of the patients. This strategy was undertaken in family C with 3 patients affected by a rhizomelic dysplasia. It allowed us to identify a homozygous missense mutation in the NWD1 gene (NACHT and WD repeat domain containing 1: NM_001007525, p.Cys1376Tyr) as responsible for the skeletal dysplasia in this family. NWD1 belongs to a large group of WD-repeat domain-containing proteins that are involved in different physiological mechanisms such as signal transduction, transcription regulation, vesicular transport and cell cycle control. (...)PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

“Fork and bracket” syndrome expands the spectrum of SBF1-related sensory motor polyneuropathies

Charcot-Marie-Tooth neuropathy type 4 (CMT4) comprises a large group of genetically heterogeneous progressive sensory motor neuropathies characterized by autosomal recessive inheritance. Among these, CMT4B includes 3 forms related to genes of the myotubularin family, namely CMT4B1 (MTMR2), CMT4B2 (MTMR13/SBF2), and CMT4B3 (MTMR5/SBF1)

Identification of genes involved in rare autosomal recessive skeletal dysplasias in consanguineous Lebanese families

La pratique du mariage entre apparentés au sein de la population libanaise, favorisée par des raisons sociales, religieuses, géographiques et aussi politiques, a vu apparaître des sous-groupes de populations de taille plus ou moins réduite, parfois à la limite d’isolats génétiques. Ceci a engendré une augmentation de la prévalence des maladies autosomiques récessives fréquentes mais aussi et surtout rares. Parmi ces dernières, les chondrodysplasies ont retenu notre attention. Elles sont caractérisées par un retard statural dû à un défaut du processus d’ossification endochondale, qui est responsable de la croissance des os longs. Au cours de ces dernières décennies, plus de 230 gènes responsables d’environ 400 maladies osseuses constitutionnelles ont été identifiés. Cependant, les bases moléculaires d'une centaine de dysplasies osseuses restent, à ce jour, inconnues. L’identification de gènes codant pour des protéines de nature extrêmement variée a contribué à la compréhension du mécanisme complexe d’ossification endochondrale. Mon travail de thèse, réalisé en cotutelle entre l’équipe de recherche « Bases moléculaires et physiopathologiques des chondrodysplasies » de l’hôpital Necker enfants-malades, à Paris en France et l’Unité de Génétique Médicale (UGM) de l’Université Saint-Joseph au Liban, a consisté à identifier des gènes impliqués dans des dysplasies osseuses autosomiques récessives dans quatre familles libanaises consanguines. Dans ce cadre, différentes stratégies ont été adoptées. La première a été une stratégie d’intersection des variations détectées par le séquençage de l’exome de deux patients, atteints d’une forme sévère de dysplasie spondylodysplastique létale et issus de deux familles libanaises consanguines et non apparentées (Familles A et B). Nous avons identifié une mutation homozygote du gène MAGMAS (NM_016069, p.Asn76Asp) (Mitochondria-associated granulocyte macrophage CSF-signaling molecule) à l’origine de la maladie dans les deux familles A et B. MAGMAS est une protéine associée à la mitochondrie et impliquée dans la régulation de l’import actif des protéines vers la matrice mitochondriale. Par immunohistochimie, nous avons montré que MAGMAS est spécifiquement exprimée au niveau de l’os et de la zone hypertrophique du cartilage. MAGMAS, ayant une fonction cruciale pour la survie, est très conservé entre les espèces. Après avoir généré des souches de levures exprimant une copie normale ou mutée du gène humain MAGMAS, nous avons validé l’effet délétère de la mutation p.Asn76Asp, i) sur la croissance des levures, en montrant que les souches portant le gène humain muté présentent un caractère thermosensible, ii) sur la fonction d’import des protéines vers la matrice mitochondriale, qui est altérée dans les souches mutées et iii) sur la stabilité de la protéine. Nous avons également observé un effet de la mutation sur la morphologie des mitochondries et des peroxysomes des cellules de levures, suggérant une induction de l’autophagie dans les souches de levures portant la mutation p.Asn76Asp. L’identification de mutations de MAGMAS dans une dysplasie osseuse sévère, permet d’attribuer à cette protéine un rôle spécifique dans le processus complexe d’ossification endochondrale. La deuxième stratégie a été une combinaison, au sein d’une même famille, d’une stratégie de cartographie par homozygotie et du séquençage de l’exome d’un seul patient. Cette approche a été utilisée dans une famille consanguine avec 3 enfants atteints porteurs d’une dysplasie rhizomélique (Famille C). Nous avons identifié une mutation homozygote du gène NWD1 (NACHT and WD repeat domain containing 1) (NM_001007525, p.Cys1376Tyr) responsable de la maladie dans cette famille C. Ce gène code pour une protéine ayant des domaines WD répétés qui lui confèrent un rôle dans divers mécanismes comme la transduction de signal, la régulation de la transcription, le transport vésiculaire et le contrôle du cycle cellulaire. (...)Social, religious, geographic and political reasons have favored the consanguineous marriage in the Lebanese population. This led to an increase in the prevalence of autosomal recessive disorders, especially the rare entities including chondrodysplasias. This group of diseases is due to an impairment of the endochondral ossification process. Causative mutations have now been identified in over 230 different genes in more than 400 unique skeletal phenotypes. However, the genetic basis of over 100 different entities remains to be determined. My PhD research project, held between the research group « Bases moléculaires et physiopathologiques des chondrodysplasies » of Necker enfants-malades hospital (INSERM U781, PARIS, France) and the Medical Genetics Unit of Saint-Joseph University (Lebanon), aims to identify genes involved in autosomal recessive skeletal dysplasias in four consanguineous Lebanese families. Different strategies were carried out: the first consists in overlapping data from whole exome sequencing of two patients affected by a new lethal type of spondylodysplastic dysplasia and issued from two consanguineous unrelated Lebanese families (Families A and B). Here, we report a homozygous missense mutation in the Mitochondria-associated granulocyte macrophage CSF-signaling gene (MAGMAS: NM_016069, p.Asn76Asp) in this severe skeletal dysplasia. MAGMAS, also referred to as PAM16, is a mitochondria-associated protein, involved in pre-proteins import into mitochondria and essential for cell growth and development. We demonstrate that MAGMAS is expressed in trabecular bone and cartilage at early developmental stages underlining its specific role in skeletogenesis. We also give strong evidence of the deleterious effect of the identified mutation on the stability of the protein, its in-vivo activity and the viability of yeast strains. We also show that the mutation is able to induce autophagy in yeast cells. Reporting deleterious MAGMAS mutation in a skeletal dysplasia supports a key and specific role for this mitochondrial protein in ossification. Additional studies would be of interest to further understand the specific role of magmas in ossification. The second strategy was to combine, in a consanguineous family, homozygosity mapping with whole exome sequencing of one of the patients. This strategy was undertaken in family C with 3 patients affected by a rhizomelic dysplasia. It allowed us to identify a homozygous missense mutation in the NWD1 gene (NACHT and WD repeat domain containing 1: NM_001007525, p.Cys1376Tyr) as responsible for the skeletal dysplasia in this family. NWD1 belongs to a large group of WD-repeat domain-containing proteins that are involved in different physiological mechanisms such as signal transduction, transcription regulation, vesicular transport and cell cycle control. (...

<i>CHAMP1</i>-Related Disorder: Sharing 20 Years of thorough Clinical Follow-Up and Review of the Literature

Intellectual disability (ID) is a prevalent neurodevelopmental disorder characterized by limitations in intellectual functioning and adaptive behavior. While the causes of ID are still largely unknown, it is believed to result from a combination of environmental exposures and genetic abnormalities. Recent advancements in genomic studies and clinical genetic testing have identified numerous genes associated with neurodevelopmental disorders (NDDs), including ID. One such gene is CHAMP1, which plays a role in chromosome alignment and has been linked to a specific type of NDD called CHAMP1 disease. This report presents the case of a 21-year-old Lebanese female patient with a de novo mutation in CHAMP1. In addition to ID and NDD, the patient exhibited various clinical features such as impaired language, dysmorphic features, macrocephaly, thoracic hyperkyphosis, decreased pain sensation, and metabolic syndrome. These findings expand the understanding of the clinical spectrum associated with CHAMP1 mutations and highlight the importance of comprehensive follow-up for improved prognosis. Overall, this case contributes to the knowledge of CHAMP1-related NDDs by describing additional clinical features associated with a CHAMP1 mutation. The findings underscore the need for accurate diagnosis, thorough follow-up, and personalized care for individuals with CHAMP1 mutations to optimize their prognosis

First molecular study in Lebanese patients with Cockayne syndrome and report of a novel mutation in ERCC8 gene

Abstract Background Cockayne Syndrome (CS) is a rare autosomal recessive disorder characterized by neurological and sensorial impairment, dwarfism, microcephaly and photosensitivity. CS is caused by mutations in ERCC6 (CSB) or ERCC8 (CSA) genes. Methods Three patients with CS were referred to the Medical Genetics Unit of Saint Joseph University. Sanger sequencing of both ERCC8 and ERCC6 genes was performed: ERCC8 was tested in all patients while ERCC6 in one of them. Results Sequencing led to the identification of three homozygous mutations, two in ERCC8 (p.Y322* and c.843 + 1G > C) and one in ERCC6 (p.R670W). All mutations were previously reported as pathogenic except for the c.843 + 1G > C splice site mutation in ERCC8 which is novel. Conclusions Molecular diagnosis was established in all patients included in our study. A genotype-phenotype correlation is discussed and a link, between mutations and some specific religious communities in Lebanon, is suggested

G-quadruplex forming sequences in the genes coding for cytochrome P450 enzymes and their potential roles in drug metabolism

International audienceThe majority of drugs are metabolized by cytochrome P450 (CYP) enzymes, primarily belonging to the CYP1, CYP2 and CYP3 families. Genetic variations are the main cause of inter-individual differences in drug response, which constitutes a major concern in pharmacotherapy. G-quadruplexes (G4s), are non-canonical DNA and RNA secondary structures formed by guanine-rich sequences. G4s have been implicated in cancer and gene regulation. In this study, we investigated putative G4-forming sequences (PQSs) in the CYP genes. Our findings reveal a high density of PQSs in the full genes of CYP family 2. Moreover, we observe an increased density of PQSs in the promoters of CYP family 1 genes compared to non-CYP450 genes. Importantly, stable PQSs were also identified in all studied CYP genes. Subsequently, we assessed the impact of the most frequently reported genetic mutations in the selected genes and the possible effect of these mutations on G4 formation as well as on the thermodynamic stability of predicted G4s. We found that 4 SNPs overlap G4 sequences and lead to mutated DNA and RNA G4 forming sequences in their context. Notably, the mutation in the CYP2C9 gene, which is associated with impaired (S)-warfarin metabolism in patients, alters a G4 sequence. We then demonstrated that at least 10 of the 13 chosen cytochrome P450 G4 candidates form G-quadruplex structures in vitro, using a combination of spectroscopic methods. In conclusion, our findings indicate the potential role of G-quadruplexes in cytochrome genes regulation, and emphasize the importance of G-quadruplexes in drug metabolism

POLD3 deficiency is associated with severe combined immunodeficiency, neurodevelopmental delay, and hearing impairment

International audienc

Spondyloocular Syndrome: A Report of an Additional Family and Phenotypic Spectrum Delineation

Spondyloocular syndrome (SOS, OMIM # 605822) is a rare genetic disorder characterized by osseous and ocular manifestations, including generalized osteoporosis, multiple long bones fractures, platyspondyly, dense cataracts and retinal detachment, and dysmorphic facial features, with or without short stature, cardiopathy, hearing impairment, and intellectual disability. Biallelic mutations in the XYLT2 gene (OMIM * 608125), encoding the xylosyltransferase II, were shown to be responsible for this disease. To date, 22 cases with SOS have been described, with varying clinical presentations and a yet-to-be-established genotypic–phenotypic correlation. Two patients from a consanguineous Lebanese family that presented with SOS were included in this study. Whole exome sequencing revealed a novel homozygous nonsense mutation in XYLT2 (p.Tyr414*) in these patients. We review all previously reported cases with SOS, describe the second nonsense mutation in XYLT2, and contribute to a better delineation of the phenotypic spectrum of the disease