Etude de la relation Génotype-Phénotype dans la déficience intellectuelle pour améliorer le diagnostic et proposer des approches thérapeutiques personnalisées : exemple des mutations du gène PAK3 – IDGePhe-PAK

Les mutations des gènes de la voie des RHO GTPases sont responsables de déficience intellectuelle (DI), de troubles psychiatriques et d’anomalies de développement du cerveau. La grande hétérogénéité phénotypique associée aux différentes mutations de ces gènes rend difficile le développement de solutions thérapeutiques. Grâce à l’étude d’un gène de cette voie, PAK3, notre objectif est d’établir la corrélation génotype/ phénotype afin de définir les règles de pathogénicité des mutations, de préciser les mécanismes moléculaires sous-jacents et de proposer des approches thérapeutiques.
1- Notre projet est de décrire la corrélation génotype/phénotype pour une vingtaine de mutations du gène PAK3 afin de comprendre pourquoi elles aboutissent à des formes plus ou moins sévères de DI, parfois associées à d’autres défauts neurodéveloppementaux. Pour ce faire, nous établirons la plus grande cohorte jamais réalisée de patients et de patientes porteurs de mutations de ce gène et nous ferons sa description clinique. En parallèle, nous caractériserons les défauts fonctionnels des variants mutés et leur effet sur la biologie cellulaire (forme, adhésion, migration) ainsi que sur la différenciation neuronale (croissance neuritique et formation des épines dendritiques). Notre hypothèse est que la pathogénicité des mutations n'est pas due simplement à une perte ou un gain de fonction mais fait intervenir des mécanismes plus complexes d'interférence de signalisation. En effet, la présence d'une protéine mutée stable est souvent plus délétère que l'absence d'une protéine.
2- Pour aller plus loin dans l’analyse des formes sévères de la maladie, nous avons créé un nouveau modèle knock-in d’une mutation de PAK3 responsable d’une DI sévère et d’une microcéphalie secondaire. La souris modèle présente de fortes anomalies comportementales et cognitives ainsi qu’une microcéphalie secondaire, rappelant le cas clinique. Notre projet consistera à caractériser plus finement les phénotypes comportementaux et cognitifs de cette souris afin de les comparer à ceux du patient. Nos analyses ex-vivo et in-vitro préliminaires nous ont permis de proposer un nouveau mécanisme moléculaire pathogène que nous disséquerons de manière approfondie.
3- Nous développerons deux stratégies de sauvetage phénotypique en vue de solutions thérapeutiques. La première concerne les formes sévères. La dégradation d'une protéine PAK3 pathogène stable devrait restaurer au moins partiellement les anomalies phénotypiques caractéristiques des formes sévères. Cette stratégie de dégradation ciblée des protéines pathogènes stables n'a jamais été explorée dans le cadre des maladies neurodéveloppementales alors qu’elle est en cours de développement en cancérologie. Elle serait aussi applicable aux mutations activatrices des gènes de la voie des RHO GTPases. Enfin, la Cofiline étant le point de convergence de la voie des RHO GTPases, plusieurs stratégies ciblant ce régulateur de la polymérisation de l'actine ont déjà été développées pour corriger les défauts de comportement et de plasticité synaptique. Notre objectif est de démontrer que cette approche permet également de corriger les anomalies de différentiation neuronale au cours du développement post-natal. Ainsi, nous testerons l'efficacité d’un peptide Cofiline pour restaurer l'arborisation neuritique et la formation des épines dendritiques chez la souris mutée.
Ce projet repose sur des résultats préliminaires solides et un consortium déjà opérationnel de 2 équipes de cliniciens et de 3 équipes de recherche (l’une ayant la double compétence). Ce projet permettra de comprendre la relation génotype/phénotype pour les mutations du gène PAK3, mais aussi pour celles des autres gènes de la voie des RHO GTPases. Ces résultats permettront d’améliorer le conseil génétique et le suivi des patients. Ce projet post-génomique et préclinique permettra de poser les jalons d’approches thérapeutiques dans l’optique du développement d’une médecine personnalisée