Identification de nouveaux gènes de dégénérescences spinocérébelleuses par une combinaison d'analyse de liaison, de séquençage nouvelle génération et de validation biologique in vitro et in vivo – SPATAX-QUEST

Les dégénérescences spinocérébelleuses sont des affections neurologiques cliniquement et génétiquement hétérogènes formant un continuum clinique des ataxies cérébelleuses aux paraplégies spastiques. Plus de 100 loci génétiques et plus de 50 gènes ont été impliqués dans ces maladies mais ils n’expliquent que 40% des cas. Notre premier objectif est donc d'identifier de nouveaux gènes en cause, une étape critique afin i) de répondre aux demandes diagnostiques en pratique clinique, ii) de proposer un meilleur suivi des malades via l'établissement de corrélations phénotype-génotype, et surtout iii) de permettre de mieux appréhender les mécanismes sous-jacents de ces maladies dans un but thérapeutique, option qui fait cruellement défaut à l'heure actuelle. Nous proposons de combiner l'analyse de liaison génétique à la nouvelle génération de séquençage afin d'accélérer et de faciliter l'identification des mutations, y compris dans des petites familles peu informatives. Pour cela, nous aurons accès à la plus grande collection de patients avec ces maladies (>10,000) centralisés par les partenaires 1 et 4. Nous avons choisi une série de 82 familles informatives; 28 d'entre elles ont déjà été explorées par analyse de liaison génétique à l'aide de puces à ADN de basse densité, ce qui a permis d'identifier des régions chromosomiques se co-transmettant avec la maladie. Le très faible chevauchement des régions candidates entre familles indique une forte probabilité d'identifier plusieurs gènes durant la réalisation de ce projet. Nous proposons de profiter de ces résultats préliminaires sur 28 familles et de les étendre aux 54 autres avant de réaliser le séquençage ciblé de ces régions. L’analyse des données du séquençage sera réalisée à l’aide d’un pipeline comprenant une analyse bioinformatique (partenaire 2) et une validation biologique in vitro (partenaire 1) et in vivo par modélisation et sauvetage chez le poisson zèbre ou le nématode C. elegans (Partenaires 3 et 4).
D'autre part, les mécanismes cellulaires sous-jacents sont encore souvent méconnus. Notre second objectif vise à mieux comprendre les mécanismes en cause via l’établissement d’un réseau fonctionnel des gènes impliqués afin de cibler des voies d’intérêt thérapeutique. Plus particulièrement, nous nous intéressons à 2 formes de paraplégie spastique fréquentes, SPG11 et SPG15. Les 2 protéines en cause sont exprimées dans les mêmes régions cérébrales et semblent impliquées dans le trafic intracellulaire via leur interaction avec la protéine KIAA0415 (SPG48), un membre du complexe protéique AP5. Nous proposons d'explorer les fonctions de ces protéines et leur relation avec le complexe AP5 in vitro en étudiant la dynamique de formation de leurs interactions (partenaire 1). Nous réaliserons et caractériserons pour la première fois des modèles knock-out des gènes SPG11 et SPG15 chez C. elegans dans le but d'utiliser ces modèles pour réaliser un crible de gènes modificateurs par ARN interférence (Partenaire 4). Les résultats de ce crible fourniront des listes de gènes candidats potentiels qui pourront enrichir le pipeline bioinformatique d’analyse de séquence.
Ce projet représente une étude pilote en Europe pour l'élucidation des bases moléculaires de maladies neurodégénératives à grande échelle, et notamment pour ces maladies rares qui affectent 60000 personnes sur le continent. Ce projet apportera également des éléments clés pour la compréhension des fonctions de 2 gènes fréquents dans les formes récessives, un pré-requis afin de dégager des voies d'intérêt thérapeutique. Les partenaires connaissent très bien la clinique et la génétique de ces maladies et sont en outre complémentaires en ce qui concerne l'approche fonctionnelle, la modélisation chez C. elegans pour le partenaire 4 et l'analyse du trafic intracellulaire pour l'équipe 1. Une partie de ce projet sera pris en charge par une étudiante en thèse en cotuelle entre les équipes 1 et 4 (financement FCT-Portugal).