Functional assays for variants identified through massive parallel sequencing : inputs and outlooks

Abstract

Les avancées technologiques offrent des opportunités sans précédents à la détection de variations génétiques. L’interprétation de l’information génétique grâce à l’utilisation d’organismes modèles fournit des données essentiellesà l’interprétation de ces variants en génétique médicale. Les pathologies neurodéveloppementales, incluant la déficience intellectuelle et les troubles du spectre autistique, représentent un défi pour l’analyse de variants de séquence du fait de la forte hétérogénéité de locus, la contribution étiologique majeure des variations de novo et les difficultés d’accès aux types cellulaires d’intérêt pour les analyses fonctionnelles. Utilisant des phénotypes anatomiques de substitution, nous avons mis en place et validé deux modèles poisson zèbre de pathologies neurodéveloppementales pour les gènes RORA et SIN3B. La détermination de la direction d’effet de variants non synonymes grâce au modèle poisson zèbre mise en parallèle de données radiologiques et cliniques a permis de définir deux sous-types nosologiques pour le gène RORA, selon la présence ou l’absence de lésions cérébelleuses. De plus, nous avons apporté des informations en faveur de la causalité étiologique de variants de SIN3B chez des patients atteints de déficience intellectuelle associée à un autisme syndromique en montrant des anomalies de mise en place de la structure cranio-faciale suite à l’inactivation du gène orthologue chez le poisson zèbre. Confirmant la haute valeur ajoutée du poisson zèbre pour modéliser les variations génétiques chez des patients atteints de pathologies neurodéveloppementales, ce travail souligne la particulière informativité de cette stratégie en médecine génomique.Technological advances have opened unparalleled opportunities to detect genetic variation. Interpretation of these datausing in vivo disease modeling approaches provides helpful input to inform Medical Genetics clinical practice. Neurodevelopmental disorders, including intellectual disability and autism spectrum disorder, pose a major challengefor genomic data interpretation and disease modeling, given the extensive locus heterogeneity, high contribution of de novo variation to etiologic burden and low accessibility of cell types of interest. Using anatomical surrogate phenotypes in zebrafish, we established relevance to disease and tested pathogenicity of point mutations in novel neurodevelopmental disease causing genes RORA and SIN3B. First, we categorized the RORA-associated disorder in two clinical subtypes depending on the presence of cerebellar features present in addition to intellectual disability and autism spectrum disorder. Nonsynonymous variant testing in zebrafish indicated that there was a diverse direction of variant effect, which was consistent with the clinical subtypes observed. Additionally, we supported SIN3B involvement in a syndromic intellectual disability syndrome by demonstrating that disruption of craniofacial architecture, a comorbid feature, was caused by sin3b targeting in zebrafish. This work highlights the utility of the zebrafish model organism as an informative experimental tool for variant interpretation in genomic medicine, especially in neurodevelopmental disorders