Caractérisation de variations génétiques délétaires associées au cardiomyopathies – Landscardio

Introduction de variants rares d'intérêt dans deux lignées cellulaires THP-1 et AC16.
L'édition du génome par CRISPR-Cas9 est en train de changer le paysage de la génomique en raison de sa facilité d'utilisation et de sa capacité à créer des cassures double brin (CDB) à presque tous les locus d'intérêt. La stabilité du génome dans les cellules eucaryotes nécessite un mécanisme de réparation efficace des lésions de l'ADN, tel que la voie de réparation dirigée par homologie (HDR).

Générer des cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes inductibles (iPSC) à partir de patients et de témoins. Des cellules souches pluripotentes inductibles (iPS) seront générées à partir d'érythroblastes du sang périphérique.

Évaluer si les cellules portant des variants pathogènes présentent un dysfonctionnement mitochondrial accru par rapport aux cellules de type sauvage, en présence ou en l'absence d'IFN? et de TNFa. En utilisant les CMs dérivées des IPSCs, les PBMCs immortalisées par l'EBV, les cardiomyocytes AC16 et les THP-1 avec ou sans les variants pathogènes, nous évaluerons le métabolisme énergétique et le dysfonctionnement mitochondrial en présence ou en absence d'IFN? et de TNFa.

Évaluer si les variants délétères dans les cardiomyocytes dérivés des IPSC, les PBMC immortalisés par l'EBV, les cardiomyocytes AC16 et les cellules THP-1 induisent des changements majeurs du transcriptome et augmentent l'activité transcriptionnelle NF-kB et en présence ou en l'absence d'IFN? et de TNFa.
Les cellules de type sauvage ou mutant seront traitées par des cytokines inflammatoires (IFN? +TNFa). Nous nous attendons à ce que les variants de perte de fonction dans les gènes mitochondriaux puissent augmenter la sensibilité des mitochondries aux dommages induits par l'IFN? et le TNFa, entraînant un dysfonctionnement mitochondrial et une activation de NF-kB.

Évaluer et comparer le fond génétique d'individus non apparentés présentant divers phénotypes de maladies cardiaques.

non disponible

La caractérisation des variants délétères rares situés dans les gènes mitochondriaux dans les lignées cellulaires et les échantillons biologiques dans les maladies cardiaques est innovante. L'identification du fond génétique associé à la maladie de chagas et à d'autres cardiomyopathies aidera à déchiffrer le processus pathogénique.

Ouarhache M, Marquet S, Frade AF, Ferreira AM, Ianni B, Almeida RR, Nunes JPS, Ferreira LRP, Rigaud VO, Cândido D, Mady C, Zaniratto RCF, Buck P, Torres M, Gallardo F, Andrieux P, Bydlowsky S, Levy D, Abel L, Cardoso CS, Santos- Junior OR, Oliveira LC, Oliveira CDL, Nunes MDC, Cobat A, Kalil J, Ribeiro AL, Sabino EC, Cunha-Neto E, Chevillard C. Rare Pathogenic Variants in Mitochondrial and Inflammation-Associated Genes May Lead to Inflammatory Cardiomyopathy in Chagas Disease. J Clin Immunol. 2021 Mar 3. doi: 10.1007/s10875-021-01000-y. Epub ahead of print. PMID: 33660144.

Les défaillances cardiaques et les cardiomyopathies sont un problème de santé publique important dans le monde entier. Les thérapies disponibles sont insuffisantes et ne traitent pas entièrement les anomalies moléculaires affectant les cardiomyocytes. La maladie de Chagas, causée par le protozoaire Trypanosoma cruzi, est une maladie négligée touchant 15 millions de personnes, sans médicaments antiparasitaires ou vaccins efficaces. Environ 30% des patients atteints de la maladie de Chagas développent une cardiomyopathie chronique (CCC), une cardiomyopathie dilatée inflammatoire qui survient des décennies après l’infection initiale, Les autres patients (60%) demeurent asymptomatiques (ASY). La mort résulte soit d’une insuffisance cardiaque, soit d’une arythmie. Distinctes des autres cardiomyopathies, la cardiomyopathie chagasique sévère se caractérise par une myocardite riche en lymphocytes Th1 et des niveaux significativement bas d’enzymes du métabolisme mitochondrial.
Par ailleurs, une composante génétique associée à cette maladie a été suggérée par l’agrégation familiale des cas les plus graves, ainsi que par des études de cas témoins qui ont permis d’identifier des polymorphismes génétiques associés au développement de CCC. L’évaluation de variants rares par séquençage d’exomes (WES) dans les familles nucléaires regroupant à la fois de multiples cas CCC et sujets ASY a mis en évidence des variants pathogènes spécifiques des cas CCC. Parmi les 25 mutations hétérozygotes pathogènes associées au CCC, 22 provenaient de gènes mitochondriaux ou de gènes liés à l’inflammation.
Cela suggère que la plupart des familles atteintes de la maladie de Chagas portent des variants mitochondriaux / inflammatoires. Nous proposons l’idée que ces variants peuvent conduire à une inflammation accrue et à un dysfonctionnement mitochondrial et que ces variants jouent un rôle essentiel dans le développement des cardiomyopathies chagasiques sévères à CCC. Nous supposons que les patients présentant des variants de gènes mitochondriaux afficheront alors un dysfonctionnement mitochondrial accru lors de l’exposition à l’IFN gamma et au TNF alpha, connu pour induire le dysfonctionnement par eux-mêmes. Puisque l’inflammation affecte négativement la fonction mitochondriale, nous supposons que ces variants d’intérêt conduiront à des réponses inflammatoires accrues et à un dysfonctionnement mitochondrial. De plus, nous supposons que chaque forme clinique différente de CCC (insuffisance cardiaque, arythmie) présente une susceptibilité génétique distincte, différente des autres cardiomyopathies comme la cardiomyopathie dilatée idiopathique (DCM) et la cardiomyopathie par non-compaction (LVNC).
Pour tester ces hypothèses, nos objectifs sont les suivants : 1) caractériser fonctionnellement les rares variants des gènes mitochondriaux et inflammatoires en utilisant les cardiomyocytes de patients dérivés de cellules IPS ou des lignées cellulaires lymphoblastoïdes immortalisées ou des lignées cellulaires (AC16 THP-1) porteuses ou non de mutations ponctuelles d’intérêt. 2) déterminer si l’IFN gamma, le TNF alpha et les cytokines abondantes chez les CCC peuvent déclencher un dysfonctionnement mitochondrial dans les cellules porteuses de variants mitochondriaux, mais pas dans les cellules ne possédant pas les mutations étudiées. 3) identifier de nouveaux variants rares par séquençage d’exomes chez des personnes non apparentées présentant des phénotypes CCC graves (arythmie/insuffisance cardiaque) et des patients DCM et LVNC. Ce projet a été élaboré par trois groupes qui ont l’habitude de travailler ensemble. Ce projet tout à fait original repose sur une collection d’échantillons biologiques unique à ce jour. La caractérisation de ces variants associés à la CCC et d’autres cardiomyopathies aidera à déchiffrer le processus pathogène. Enfin, dans ce projet, toutes les expériences et protocoles sont maitrisés par les différents partenaires.