Spastic paraplegia 11: spectre des mutations, corrélations phénotype-génotype et études fonctionnelles in vitro et in vivo – SPG11

Les paraparésies spastiques héréditaires sont des affections cliniquement et génétiquement hétérogènes caractérisées par une faiblesse, une spasticité progressive et des troubles de la sensibilité profonde des membres inférieurs parfois associés à d'autres signes neurologiques. Les formes autosomiques récessives (PSAR) complexes sont peu connues et seulement 5% des cas sont expliqués par les 3 premiers gènes identifiés (SPG7, SPG20 et SPG21).
Une entité clinique fréquente parmi les PSAR associe un léger retard mental, une polyneuropathie et une atrophie du corps calleux (PSAR-ACC). La plupart des familles sont liées au locus SPG11 sur le chromosome 15. Récemment, dans 11 familles nous avons identifié 10 mutations de type non-sens ou changeant le cadre de lecture d'un nouveau gène de fonction inconnue, KIAA1840, indicatives d'une perte de fonction. Le messager de ce gène s'exprime de façon ubiquitaire, notamment dans le cervelet, l'hippocampe et la glande pinéale.
//Cette entité clinique et génétique, intéressante car associant une composante développementale (léger retard mental) et neurodégénérative (paraplégie spastique et démence progressive), est fréquente parmi nos PSAR (17/30 familles : ~60%). Nous aborderons cette maladie par des études clinico-génétiques et fonctionnelles.
L'approche clinico-génétique consistera à :
1) Identifier de nouvelles mutations par séquençage direct et des réarrangements par Multiplex Ligation-dependant Probe Amplification (MLPA) afin de déterminer le spectre mutationnel. Nous disposons d'une collection exceptionnelle de 181 familles et 324 cas isolés, dont 69 familles/cas avec une PSAR-ACC collectés avec l'équipe de FM Santorelli (Rome) au sein du réseau européen et méditerranéen SPATAX.
2) Rechercher des effets fondateurs par l'analyse de marqueurs flanquants les mutations.
3) Etablir des corrélations phénotype-génotype : ce gène rend-il compte uniquement de PSAR-ACC typique; la nature des mutations influence t-elle le phénotype?
Ce projet vise également à déterminer la fonction normale de la spatacsine, produit du gène KIAA1840 et les conséquences des mutations. Les études fonctionnelles consisteront à :
1) Déterminer la distribution tissulaire et cellulaire, dans le système nerveux, de la protéine endogène humaine ou de rongeur avec de nouveaux anticorps poly- et monoclonaux spécifiques.
2) Détecter la localisation subcellulaire de la spatacsine par l'étude de la protéine endogène ou sur-exprimée in vitro (motoneurones NSC-34 ou COS-7) par fractionnement subcellulaire et par co-localisation avec des marqueurs spécifiques des différents compartiments cellulaires.
3) Invalider l'expression du gène afin de mimer la pathologie humaine en utilisant l'ARN interférence chez le poisson zèbre et en réalisant un knock-out inductible chez la souris, suivis de l'analyse morphologique et comportementale des animaux.
//La paraplégie spastique autosomique récessive avec atrophie du corps calleux est une affection précoce et sévère, très invalidante. L'étude clinico-génétique concerne le gène que nous venons d'identifier dans cette pathologie. Elle contribuera à mieux connaître cette affection, sa fréquence relative, ses bases moléculaires et son spectre clinique ainsi qu'à établir l'histoire naturelle de la maladie afin d'améliorer la démarche diagnostique et la prise en charge des patients. A plus long terme, l'étude fonctionnelle que nous proposons dans des modèles animaux permettra d'identifier le rôle de cette nouvelle protéine et ainsi de comprendre les mécanismes cellulaires défectueux dans cette affection qui conduisent à la dégénérescence du faisceau pyramidal et d'autres voies du système nerveux, prérequis pour de futures thérapeutiques. En outre, ces modèles nous permettront de discriminer les effets purement développementaux et neurodégénératifs de l'invalidation de l'expression du gène.