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Version PDF      Génétique des Déficits Sensoriels


  Responsable : Christine PETIT (cpetit@pasteur.fr)


  resume

 

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.



  rapport

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I. Le syndrome de Kallmann de Morsier

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

Ce syndrome associe un déficit de l'odorat (anosmie) et l'absence de puberté spontanée. L'anosmie est due à un défaut de développement des bulbes olfactifs, et l'hypogonadisme à un défaut de la migration embryonnaire des neurones synthétisant la 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 appelée 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. Au cours de l'année 2002  nous avons montré, chez la souris, que l'anosmine-1 est impliquée dans la formation des branches collatérales des axones des deutéroneurones olfactifs qui constituent le tractus olfactif latéral. Nous avons également découvert que le gène codant pour le récepteur 1 du FGF (FGFR1) est responsable d'une forme autosomique dominante du syndrome de Kallmann.

II. La saga des gènes impliqués dans les surdités héréditaires

(Avital Adato, Sébastien Chardenoux, Roney Coimbra, Sedigheh Delmaghani, Sophie Lainé, Michel Leibovici, Mirna Mustapha, Sylvie Nouaille, 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 35 gènes clonés (responsables de 41 formes génétiques). Parmi eux, douze loci ainsi que les gènes correspondant à 16 formes génétiques de surdité ont été identifiés dans notre laboratoire.

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 plusieurs nouveaux loci responsables de surdité isolée ou syndromique (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 ces 3 dernières années, nous avons ainsi identifié plusieurs nouveaux gènes responsables de surdité.

III. Physiologie de la cochlée (organe de l'audition) et physiopathologie moléculaire des surdités héréditaires

1. Déficits en connexine-26 ou -30.

(Martine Cohen-Salmon, Francisco DelCastillo, 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 électrique 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 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. Plus récemment, nous avons étudié des souris présentant une déficience ubiquitaire en connexine-30. Ces souris ont un déficit auditif sévère avec absence complète du potentiel endocochléaire (i.e. la différence de potentiel transépithéliale, d'environ +80 mV, entre les compartiments endolymphatique et périlymphatique), ainsi qu'une désorganisation progressive de l'épithélium sensoriel de la cochlée par mort cellulaire. Actuellement, nous tentons de comprendre pourquoi ces souris sont incapables de produire un potentiel endocochléaire. Nous avons également entrepris de produire un modèle murin de la surdité DFNB1, c'est à dire des souris porteuses d'une déficience en connexine-26 dans les deux réseaux de jonctions communicantes de la cochlée.

2. Le syndrome de Usher de type I

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

 

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 (USH1), beaucoup plus rarement d'une surdité isolée. Dans les deux organes sensoriels affectés chez les patients USH1, la protéine est présente dans les cellules sensorielles, à savoir les cellules ciliées de l'oreille interne, et les photorécepteurs de la rétine; elle est également exprimée dans l'épithélium pigmentaire de la rétine. Pour comprendre le rôle de cette myosine non conventionnelle dans le développement et le fonctionnement de l'oreille interne, nous avons recherché à quelles protéines elle se lie, par la technique de "double hybride" dans la levure. La caractérisation de ces protéines nous a permis d'expliquer certaines des anomalies de la souris mutante shaker-1 (défectueuse pour la myosine VIIa) et des patients USH1B. Ainsi, nous avons pu attribuer la délocalisation des mélanosomes observée dans l'épithélium pigmentaire des souris mutantes à la reconnaissance par la myosine VIIa d'une protéine que nous avons appelée MyRIP (myosin VIIA-Rab-interacting protein), qui, en se liant à Rab27 à la surface de ces organelles, en assure la mobilité normale. Par ailleurs, nous avons montré que la myosine VIIA se lie à une nouvelle protéine ubiquitaire des jonctions d'adhérence intercellulaires, 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. Ces stéréocils, microvillosités apicales des cellules sensorielles solidarisées par des liens fibreux, forment la structure de réception de l'onde sonore. 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 ces stéréocils au cours du développement. Cette fonction peut rendre compte de la désorganisation des stéréocils qui est observée chez les souris mutantes shaker-1. Aujourd'hui, nous avons élargi notre étude à l'ensemble des formes génétiques du syndrome de Usher de type I. Nous avons ainsi mis en évidence des réseaux d'interaction entre trois molécules impliquées dans trois formes de ce syndrome : la myosine VIIa (responsable de USH1B), l'harmonine (responsable de USH1C) et la cadhérine 23 (responsable de USH1D). Ces trois molécules forment un complexe fonctionnel essentiel pour la cohésion des stéréocils au sein de la touffe ciliaire en croissance (voir photographie). Plus récemment, nous avons identifié le gène responsable de la forme USH1G, et avons montré que la protéine qu'il code, SANS, interagit avec l'harmonine; cette nouvelle protéine s'intègre donc dans le complexe fonctionnel sus-mentionné.

3. Surdité par déficit en otoferline

(Mhamed Grati, Isabelle Roux, Saaid Safieddine)

Le gène OTOF est responsable, quand il est muté, de la surdité récessive DFNB9. Il code pour l'otoferline, une protéine à domaines C2 dont il existe deux isoformes. Les domaines C2 sont retrouvés dans des protéines impliquées dans le trafic et/ou la fusion membranaire. Une des protéines à domaines C2 les plus étudiées est la synaptotagmine, considérée comme l'un des acteurs majeurs, en tant que détecteur du calcium, du trafic vésiculaire synaptique dans le système nerveux central, mais absente dans les cellules sensorielles de l'oreille ou cellules ciliées internes. L'otoferline est présente dans les cellules ciliées internes, en particulier au pôle baso-latéral où se situent les contacts synaptiques. L'otoferline pourrait donc jouer un rôle dans le trafic des vésicules synaptiques ou la libération des neurotransmetteurs par ces cellules : elle remplacerait la synaptotagmine. Nous tentons actuellement de valider cette hypothèse.

Par ailleurs, un criblage par la technique de double-hybride dans la levure a été entrepris pour identifier les protéines qui se lient à l'otoferline. Cette étude devrait nous permettre de mieux comprendre la fonction de l'otoferline dans l'audition.

Mots-clés: Génétique humaine, Déficits sensoriels, Surdités, Biologie cellulaire, Physiologie sensorielle



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  personnel

  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Gillet Dominique, Institut Pasteur Aubois Anne, Chercheur contractuel Institut Pasteur

Cohen-Salmon Martine, CNRS CR1

El-Amraoui Aziz, Institut Pasteur CR

Ernest Sylvain, INSERM CR1

Hardelin Jean-Pierre , INSERM CR1

Leibovici Michel, CNRS CR1

Levilliers Jacqueline, INSERM CR1

Safieddine Saaid, CNRS CR1

Soussi-Yanicostas Nadia, CNRS CR1

Verpy Elisabeth, Institut Pasteur CR

Weil Dominique , INSERM DR2

Adato Avital, Post-doc

DelCastillo Francisco , Post-doc

Delmaghani Sedigheh , Etudiante en thèse

Etournay Raphaël, Etudiant en DEA

Michel Vincent, Post-doc

Roux Isabelle, Etudiante en thèse

Zwaenepoel Ingrid , Etudiante en thèse

Blanchard Stéphane, Institut Pasteur Technicien

Chardenoux Sébastien, Institut Pasteur Technicien

Nouaille Sylvie, Institut Pasteur Technicienne

Perfettini Isabelle


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