Décryptage des mécanismes moléculaires menant au Spectre Oculo-Auriculo-Vertébral : de la recherche de gène aux modèles animaux

Abstract

Le syndrome de Goldenhar, ou spectre Oculo-Auriculo-Vertébral (OAVS [MIM: 164210]), est une anomalie du développement embryonnaire associant des malformations des structures dérivées des premier et second arcs branchiaux, notamment l'oreille, l'œil, la mandibule et les vertèbres. Il s’agit du deuxième spectre malformatif embryonnaire le plus fréquent de la tête et du cou. Le phénotype clinique esthétérogène et caractérisé par une microsomie hémifaciale, des anomalies auriculaires asymétriques, des dermoïdes épibulbaires, et des malformations vertébrales.Différentes causes non génétiques ont été rapportées dans l’OAVS, dont de nombreuses expositions toxiques (acide rétinoïque, mycophénolate mofetil, etc…). Par ailleurs, une origine génétique de l’OAVS aété rapportée chez des patients porteurs de variants de structure (locus 22q11.2, HMX1, OTX2, etc…), ou devariants ponctuels, touchant notamment MYT1, seul gène rapporté dans plusieurs études.L’objectif de ce travail a été, via l’application du séquençage de l’exome et du génome, d’identifier la ou les causes moléculaires de la survenue de l’OAVS chez des patients issus d’une cohorte de plus de 350 individus,et de confirmer cette identification de gènes par des études fonctionnelles. Celles-ci ont notamment utilisées des analyses en protéomique, à partir de modèles cellulaire et zebrafish, à même de permettre une étude de la morphologie cranio-faciale.Ce travail nous a permis d’identifier 3 gènes responsables d’OAVS : ZYG11B, ZIC3 et EYA3.Le séquençage de l’exome en trio chez un patient nous a permis d’identifier un variant non-sens de novo dugène ZYG11B. L’effet délétère de cette mutation sur la fonction de la protéine a pu être montré par surexpression de la forme mutée sur modèle cellulaire Hela, et par inactivation transitoire de zyg11 parmorpholinos sur modèle zebrafish.Dans une famille où ségrège sur un mode récessif lié à l’X un phénotype OAVS modéré, la réalisation du séquençage d’exomes et d’un génome a pu montrer une association de ces atteintes avec la présence d’une expansion de polyalanines du gène ZIC3.Enfin, nous avons identifié chez deux familles différentes la présence d’un même variant faux-sens du gèneEYA3 ségrègeant avec des atteintes de l’OAVS. L’effet délétère de cette mutation a été confirmé par la réalisation d’études fonctionnelles sur modèle cellulaire et modèle zebrafish, qui présente des malformations cranio-faciales.Par ailleurs, 3 diagnostics différentiels ont pu être fait chez des patients initialement considérés comme atteints d’OAVS, et concernant les gènes SOX5, EFTUD2, et EYA1. Enfin, deux autres gènes candidats ont pu être identifiés, et feront l’objet d’études fonctionnelles : SIX5 et SNRNP70.Si ce travail nous a permis de mieux comprendre les causes moléculaires impliquées dans l’OAVS, ses limites nous imposent de trouver de nouveaux outils pour poursuivre ces investigations. Parmi ceux-ci,l’intégration de technologies OMICs, l’identification de cibles après exposition toxique sur modèle animal,et l’utilisation de méthodes statistiques innovantes appliquées aux analyses génomiques semblent les plus pertinents.