Les recherches menées dans l'unité de Génétique des Déficits Sensoriels ont pour objectif d'élucider les bases moléculaires des déficits sensoriels héréditaires chez l'homme, principalement des atteintes auditives. Sont escomptées de ces recherches, des applications médicales (diagnostic moléculaire et développement de nouvelles thérapies) ainsi qu'une compréhension du développement et du fonctionnement des organes sensoriels en termes moléculaires.

I. Le syndrome de Kallmann de Morsier lié au chromosome X

(Jean-Pierre Hardelin, Isabelle Perfettini, Nadia Soussi-Yanicostas)

Ce syndrome associe un déficit de l'odorat (anosmie) et l'absence de puberté spontanée. L'hypogonadisme est dû à un déficit en GnRH, hormone hypothalamique qui contrôle via l'hypophyse le développement pubertaire des gonades.

Nous avons isolé le gène KAL-1 responsable de la forme liée au chromosome X de la maladie. La protéine codée par ce gène, que nous avons appelé anosmine-1 en référence au déficit de l'olfaction qui caractérise la maladie, est une glycoprotéine extracellulaire de 100 kDa. Pendant la période de l'organogenèse, l'anosmine-1 a une distribution régionalisée au sein de certaines matrices extracellulaires. Plus tard dans le développement, la protéine est produite par certaines populations neuronales, en particulier dans les bulbes olfactifs et le cortex olfactif. Deux propriétés de la molécule ont été découvertes au cours de l'année 2001 ; un effet stimulant sur la croissance des axones et un rôle de guidage, dont la signification physiologique a été validée par des cultures organotypiques.

(Sébastien Chardenoux, Roney Coimbra, Sedigheh Delmaghani, Sophie Lainé, Michel Leibovici, Mirna Mustapha, Sylvie Nouaille, Joël Paronnaud, Elisabeth Verpy, Dominique Weil, Ingrid Zwaenepoel)

La surdité est le déficit sensoriel héréditaire le plus fréquent chez l'enfant. Elle est parfois associée à d'autres anomalies, mais le plus souvent elle est isolée. On sait aujourd'hui que 80% des cas de surdité profonde congénitale sont d'origine génétique. Plusieurs dizaines de loci chromosomiques impliqués dans la surdité isolée ont été rapportés et 26 gènes clonés. Dix des loci qui ont été identifiés et huit des gènes clonés l'ont été dans notre laboratoire.

Au cours de l'année 2001, nous avons étendu notre réseau de collaboration, qui comportait déjà des collègues tunisiens, libanais et grecs, à l'Iran et à la Jordanie. Une centaine de grandes familles atteintes de surdité isolée transmise sur le mode récessif ont ainsi été regroupées. L'analyse génétique de ces familles a déjà permis d'identifier 4 nouveaux loci responsables de surdité isolée et 2 loci responsables du syndrome de Usher de type I (voir § III-2). Notre stratégie pour isoler les gènes responsables de surdité est fondée sur une approche par gènes candidats. Nous avons émis l'hypothèse que les gènes dont l'expression est restreinte à l'oreille interne (ou qui y sont préférentiellement exprimés) ont un rôle crucial dans l'audition, et que leur atteinte est donc susceptible d'entraîner une surdité. Afin d'isoler de tels gènes, nous avons généré des banques soustraites d'ADN complémentaire (ADNc) à partir d'épithéliums sensoriels de l'oreille interne. Au cours de l'année 2001, le gène responsable de la surdité récessive DFNB16 a été découvert par cette approche. La genèse d'anticorps dirigés contre la protéine qu'il code a révélé sa présence exclusive dans les cellules sensorielles de l'oreille, où elle est associée aux stéréocils (voir figure 1), c'est-à-dire aux microvillosités apicales rigides qui forment la structure réceptive à la stimulation sonore ; d'où le nom "stéréociline" donné à cette nouvelle molécule.

1. Déficit de la connexine-26.

(Martine Cohen-Salmon, Jean-Pierre Hardelin, Vincent Michel, Isabelle Perfettini)

Nous avons montré que les atteintes du gène qui code pour la connexine-26 rendent compte de la moitié des cas de surdité isolée prélinguale (c'est-à-dire présente avant l'âge d'acquisition du langage parlé). La forme de surdité correspondante, DFNB1, est donc une des maladies monogéniques les plus fréquentes dans les pays occidentaux, puisqu'elle atteint un enfant sur 2 000 environ. La connexine-26 participe aux jonctions intercellulaires communicantes de l'oreille interne, qui concourent à la formation de deux réseaux cellulaires indépendants. L'un, épithélial, connecte les cellules de soutien de l'épithélium sensoriel entre elles, ainsi qu'aux cellules épithéliales adjacentes. L'autre est constitué par un ensemble de fibrocytes, auxquels sont associées, dans la cochlée, les cellules basales et intermédiaires de la strie vasculaire (épithélium responsable de la genèse du potentiel endocochléaire et de la sécrétion de l'ion potassium dans l'endolymphe). L'inactivation ubiquitaire du gène de la connexine-26 chez la souris est létale au stade embryonnaire en raison d'anomalies placentaires. Le rôle de la connexine-26 dans l'oreille interne demeurait donc inconnu. Nous avons réalisé l'inactivation conditionnelle du gène dans le réseau épithélial de l'oreille interne en tirant parti du promoteur de l'un des gènes isolés à partir des banques soustraites d'ADNc susmentionnées, et dont l'expression est restreinte aux cellules constituant ce réseau. Les souris mutantes homozygotes n'ont pas d'anomalie vestibulaire décelable. En revanche, elles présentent un déficit auditif, qui s'accompagne d'une désorganisation progressive de l'épithélium sensoriel de la cochlée, due à la mort de plusieurs types de cellules. Ce résultat montre que, quel que soit l'effet de la perte de la connexine-26 dans le réseau fibrocytaire de la cochlée, prévenir la mort cellulaire dans l'épithélium sensoriel est la condition sine qua non d'une restauration de la fonction auditive chez les sujets atteints de cette forme de surdité.

2. Le syndrome de Usher de type I

(Batiste Boëda, Stéphane Blanchard, Aziz El-Amraoui, Sylvain Ernest)

Ce syndrome associe une surdité congénitale profonde et une rétinopathie pigmentaire qui débute autour de la puberté et évolue vers la cécité.

Nous avons montré que l'atteinte du gène qui code pour la myosine VIIA est à l'origine, le plus souvent d'un syndrome de Usher de type I, beaucoup plus rarement d'une surdité isolée. Pour comprendre le rôle de cette myosine non conventionnelle dans le développement et le fonctionnement de la cochlée, ses ligands ont été recherchés par la technique de "double hybride" dans la levure. L'un d'eux est une nouvelle protéine ubiquitaire des jonctions d'adhérence intercellulaire, que nous avons appelée vézatine. Il s'agit d'une protéine transmembranaire qui comporte un grand nombre d'isoformes. Dans l'oreille interne, elle est présente non seulement aux jonctions d'adhérence entre les cellules ciliées et leurs cellules de soutien, mais aussi à la base des stéréocils (voir figure 2). Ainsi, le complexe myosine VIIA-vézatine crée sans doute une tension entre les filaments d'actine des stéréocils et les liens basaux transitoires qui unissent les stéréocils entre eux au cours du développement. Cette fonction peut rendre compte de la désorganisation des stéréocils qui est observée chez les souris mutantes shaker-1, dont le gène de la myosine VIIA est muté. Nous avons également isolé un autre ligand de la myosine VIIA, MyRIP (myosin VIIA Rab interacting protein) qui est un nouvel effecteur de la GTPase rab27. MyRIP et rab27 sont colocalisés à la surface des mélanosomes dans les cellules de l'épithélium pigmentaire de la rétine. L'atteinte du complexe myosine VIIA-MyRIP-rab27 peut rendre compte de la position anormale des mélanosomes dans ces cellules chez les souris shaker-1.

3. Otoferline

(Mhamed Grati, Isabelle Roux, Saaid Safieddine)

La surdité isolée récessive DFNB9 est due à des anomalies de l'otoferline. Cette protéine à domaines C2 est, dans la cochlée, préférentiellement exprimée par les cellules ciliées internes. Nous avons émis l'hypothèse qu'elle pourrait être impliquée dans le trafic des vésicules synaptiques, et testons actuellement cette hypothèse par diverses approches.

Figure 1. Immunodétection de la stéréociline dans la macule sensorielle de l'utricule de souris à 15 jours postnatals.

L'immunoréactivité concerne la touffe ciliaire, c'est-à-dire la structure mécanoréceptive des cellules sensorielles.

Figure 2. Localisation par immunofluorescence de la vézatine dans une cochlée de souris, 2 jours après la naissance.

La photo correspond à une vue générale du pôle apical des cellules ciliées avec leurs touffes ciliaires. On reconnaît les 3 rangées de cellules ciliées externes (en haut), et la rangée unique de cellules ciliées internes (en bas).

La vézatine est présente à la base des touffes ciliaires, à l'emplacement des liens basaux transitoires qui unissent les stéréocils au cours de la différenciation des cellules ciliées.

Laganier Sylvie, Institut Pasteur

Weil Dominique, DR2 INSERM

Zwaenepoel Ingrid, Etudiante en thèse

Perfettini Isabelle, Ingénieur CNRS