Une 茅quipe internationale utilise des outils g茅nomiques pour d茅couvrir le g猫ne d'une maladie g茅n茅tique de l'enfant
Effectuant une perc茅e qui met en relief la puissance de l'information g茅nomique, une 茅quipe internationale de chercheurs a annonc茅 aujourd'hui qu'elle a identifi茅 le g猫ne associ茅 au syndrome de Leigh, variante canadienne-fran莽aise (LSFC). Cette maladie h茅r茅ditaire mortelle a une incidence de 1 cas sur 2 000 naissances vivantes par ann茅e au Saguenay-Lac-Saint-Jean. L'article para卯t dans le num茅ro du 14 janvier de la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ces r茅sultats auront des retomb茅es cliniques imm茅diates pour les familles de la r茅gion du Saguenay-Lac-Saint-Jean du Qu茅bec, au Canada, o霉 la maladie est fr茅quente et entra卯ne un taux de mortalit茅 茅lev茅 chez les nourrissons et les enfants. L'identification du g猫ne permettra aux m茅decins d'offrir le d茅pistage des porteurs et de meilleures options de diagnostic pr茅natal aux membres de cette collectivit茅. Jusqu'ici, la maladie n'茅tait connue qu'apr猫s la naissance de l'enfant.
Ces r茅sultats illustrent 茅galement la puissance et les promesses de la g茅nomique int茅grative pour le d茅pistage des maladies. Partis sur la piste d'un lien entre la maladie et les fonctions mitochondriales, les scientifiques ont explor茅 des filons dans trois types de donn茅es g茅nomiques 聴 la s茅quence du g茅nome humain, les profils d'expression g茅nique (donn茅es des puces 脿 ADN mesurant l'activit茅 de milliers de g猫nes en simultan茅) et les donn茅es prot茅omiques. Au terme d'une int茅gration de l'information recueillie 脿 partir de ces trois plates-formes, un g猫ne unique, le LRPPRC, s'est d茅gag茅 comme le g猫ne candidat 茅vident. L'茅quipe a ensuite test茅 ce g猫ne sur des patients, des parents et des groupes de contr么le et rep茅r茅 deux mutations responsables de la maladie. Ces conclusions ont fourni la preuve d茅cisive que le g猫ne LRPPRC 茅tait la cause du LSFC.
芦 L'information g茅nomique change la fa莽on de s'attaquer 脿 la maladie 禄, dit Eric Lander, directeur du Center for Genome Research au Whitehead Institute du MIT. 芦 Au cours de la prochaine d茅cennie, les chercheurs ma卯triseront de mieux en mieux des outils globaux et des strat茅gies int茅gratives d'une grande puissance pour acc茅l茅rer la d茅couverte des g猫nes pathologiques, voire m锚me pour des maladies complexes courantes comme le diab猫te et la maladie cardiaque. 禄
Ces travaux de recherche ont 茅t茅 r茅alis茅s par une 茅quipe internationale de chercheurs provenant des organismes suivants : le Center for Genome Research au Whitehead Institute du MIT 脿 Cambridge, au Massachusetts; le Centre d'innovation de G茅nome Qu茅bec, Centre universitaire de sant茅 海角社区, 脿 Montr茅al; la soci茅t茅 MDS Proteomics d'Odense, au Danemark; le Centre du g茅nome de Montr茅al, Universit茅 海角社区, 脿 Montr茅al; l'H么pital des enfants malades de Toronto; le Service de g茅n茅tique m茅dicale de l'H么pital Sainte-Justine de Montr茅al et le D茅partement de p茅diatrie et l'Unit茅 de recherche clinique de Chicoutimi, au Canada. (Voir l'article mentionn茅 pour la liste compl猫te des auteurs.
芦 Il est encourageant de trouver enfin le g猫ne de cette maladie de l'enfant d茅vastatrice et de procurer 脿 cette collectivit茅 des outils concrets de diagnostic 禄, d茅clare John Rioux, qui dirige une 茅quipe de g茅n茅tique humaine au Center for Genome Research du Whitehead Institute du MIT et qui se consacre 脿 ce probl猫me depuis son d茅part du Qu茅bec il y a sept ans. 芦 Nous avons tant entendu parler de la puissance de la g茅nomique qu'il est tr猫s gratifiant de la voir dans une application qui a des cons茅quences cliniques imm茅diates. 禄
芦 Je suis ravi et enthousiasm茅 par ces r茅sultats 禄, dit Vamsi Mootha, boursier postdoctoral au Center for Genome Research du Whitehead Institute du MIT. 芦 C'est merveilleux de faire de la recherche 脿 une 茅poque o霉 la d茅couverte des g猫nes pathologiques, ce travail de d茅tective, est devenue une affaire de t茅l茅chargement de donn茅es issues de banques de donn茅es publiques. 禄
芦 Cette recherche met vraiment en 茅vidence l'esprit de la collaboration internationale et la valeur des approches pluridisciplinaires pour s'attaquer aux fondements g茅n茅tiques de la maladie 禄, dit Thomas Hudson, directeur du Centre du g茅nome de Montr茅al. Thomas Hudson est 茅galement un ancien du Center for Genome Research du Whitehead Institute du MIT et un natif de la r茅gion du Saguenay-Lac-Saint-Jean. 芦 Nous sommes aussi tr猫s reconnaissants aux patients et aux familles qui nous ont pr锚t茅 un concours et un appui ind茅fectibles. 禄
Le syndrome de Leigh, variante canadienne-fran莽aise (LSFC)
Le LSFC est une maladie autosomale r茅cessive qui touche 1 cas sur 2 000 naissances vivantes dans la r茅gion du Saguenay-Lac-Saint-Jean (soit le m锚me taux d'incidence que la fibrose kystique). Il se manifeste lorsqu'un enfant h茅rite de deux copies d'un g猫ne d茅fectueux, chacune provenant d'un parent non atteint par la maladie. Les parents sont des porteurs en sant茅 qui ont une copie d茅fectueuse et une copie normale qui les prot猫ge de la maladie. En l'absence de sympt么mes ou de tests g茅n茅tiques, les parents n'ont aucun moyen de savoir s'ils sont porteurs avant qu'il soit trop tard, une fois qu'ils ont donn茅 naissance 脿 un enfant atteint par la maladie. On estime qu'un habitant sur 23 dans cette r茅gion est porteur du g猫ne de l'acidose lactique.
Les chercheurs savaient que ce d茅faut g茅n茅tique d'origine inconnue cause un dysfonctionnement des mitochondries (ces minuscules usines de production d'茅nergie dans la cellule), qui entra卯ne des d茅fauts du m茅tabolisme 茅nerg茅tique, des sympt么mes de retard mental et une accumulation dangereuse d'acide lactique toxique dans le sang menant au coma. Ces crises peuvent survenir chez l'enfant 脿 tout moment entre l'芒ge de 6 mois et 11 ans. La crise d'acidose m茅tabolique est souvent le premier signe qu'un enfant jusque l脿 p茅tant de sant茅 est atteint par la maladie. Le tiers des enfants ne survivent pas 脿 la premi猫re crise et ceux qui survivent finissent par succomber 脿 la deuxi猫me ou 脿 la troisi猫me crise.
Les m茅decins du Saguenay-Lac-Saint-Jean ont commenc茅 脿 remarquer la maladie dans les ann茅es 90 et 脿 observer des caract茅ristiques sugg茅rant la pr茅sence d'une maladie h茅r茅ditaire. En 1993, Charles Morin, p茅diatre qui avait soign茅 de nombreux enfants atteints, en collaboration avec Brian Robinson de l'H么pital des enfants malades de Toronto, a montr茅 que les sympt么mes 茅taient caus茅s par la d茅ficience d'une enzyme, la cytochrome c oxidase (COX), qui emp锚che le m茅tabolisme normal de l'茅nergie. Mais le d茅faut g茅n茅tique sous-jacent 脿 la maladie demeurait toujours inconnu.
Les chercheurs ont alors commenc茅 des 茅tudes sur les familles en vue d'identifier le g猫ne en cause. En 1997, Charles Morin, Brian Robinson et John Rioux du Whitehead Institute ont instaur茅 une collaboration pour d茅couvrir le g猫ne vis茅. En 2001, sous la direction du Whitehead Institute, le groupe de chercheurs a concentr茅 sa recherche du g猫ne 脿 une zone du bras court du chromosome 2. Mais une analyse des g猫nes connus dans cette zone a r茅v茅l茅 qu'aucun de ces g猫nes n'茅tait en cause dans les mitochondries ou paraissait reli茅 脿 l'enzyme COX.
La g茅nomique entre en sc猫ne
Vers la m锚me p茅riode, Vamsi Mootha, jeune m茅decin boursier postdoctoral travaillant aupr猫s d'Eric Lander et expert en biologie mitochondriale, a exprim茅 la volont茅 de s'attaquer au probl猫me avec les nouveaux outils de la g茅nomique.
Mettant en oeuvre une approche tridimensionnelle, Vamsi Mootha a commenc茅 par explorer les derni猫res donn茅es du s茅quen莽age des g茅nomes de la souris et de l'homme. Il a r茅uni des renseignements exhaustifs sur tous les g猫nes connus et pr茅vus dans la zone critique du chromosome 2 o霉 le g猫ne 茅tait cens茅 锚tre localis茅. Il a trouv茅 30 g猫nes distincts dont la fonction n'茅tait pas connue.
Vamsi Mootha et ses coll猫gues ont alors eu recours aux donn茅es publiques des profils d'expression, donn茅es des puces 脿 ADN qui permettent aux chercheurs d'茅tudier, parmi des milliers de g猫nes, ceux qui sont activ茅s ou inactiv茅s dans une cellule donn茅e. Ces profils d'expression g茅nique d茅finissent des signatures qui sont propres 脿 des types cellulaires. Les chercheurs ont pass茅 en revue les profils pour d茅gager quels g猫nes de fonction inconnue portaient la signature, ou l'empreinte ADN, d'un g猫ne mitochondrial. En moins d'une semaine, ils ont trouv茅 qu'un g猫ne, le LRPPRC, avait la signature caract茅ris茅e d'un g猫ne mitochondrial. Ils ont alors examin茅 les donn茅es relatives 脿 la souris et le m锚me g猫ne est encore une fois ressorti.
Pendant ce temps, le Centre du g茅nome de Montr茅al 脿 l'Universit茅 海角社区 travaillait lui aussi sur le s茅quen莽age du g茅nome. Pierre LePage, dans le laboratoire du Dr Hudson, a identifi茅 de mani猫re ind茅pendante le m锚me g猫ne, corroborant l'hypoth猫se que le g猫ne responsable 茅tait bien le LRPPRC.
芦 Nous 茅tions tr猫s excit茅s, mais nous voulions des preuves exp茅rimentales suppl茅mentaires qu'il s'agissait bien du g猫ne responsable 禄, pr茅cise Vamsi Mootha, qui collaborait avec la soci茅t茅 MDS Proteomics au Danemark 脿 la compilation d'une liste exhaustive des prot茅ines des mitochondries, par la spectrom茅trie de masse. L'茅quipe 茅tudiant l'enzyme COX a ensuite examin茅 si l'une des s茅quences d'ADN dans la zone vis茅e du chromosome 2 茅tait associ茅e 脿 une prot茅ine de cette liste de prot茅ines mitochondriales. L'茅quipe a trouv茅 le g猫ne LRPPRC dans la liste.
Pour obtenir une derni猫re preuve clinique que le g猫ne LRPPRC causait le syndrome de Leigh, variante canadienne-fran莽aise, les chercheurs ont s茅quenc茅 le g猫ne chez deux patients, un parent d'un enfant malade et un sujet non touch茅. Ils ont trouv茅 un seul changement de lettre du code ADN dans le g猫ne qui ob茅issait 脿 un pattern h茅r茅ditaire autosomal r茅cessif. Ils ont ensuite test茅 ce r茅sultat aupr猫s d'un plus grand nombre de patients et observ茅 que 21 des 22 patients avaient deux copies du g猫ne portant la mutation et qu'un patient avait une copie portant cette mutation et une seconde copie portant une mutation diff茅rente. L'identification des deux mutations du g猫ne LRPPRC a fourni la preuve g茅n茅tique d茅finitive qu'il s'agit bien du g猫ne responsable du LSFC.
Les prochaines 茅tapes
L'identification des mutations du g猫ne LRPPRC aura des retomb茅es cliniques imm茅diates pour les patients et les familles de la r茅gion du Saguenay-Lac-Saint-Jean.
芦 Un test diagnostique permettant de d茅pister les porteurs et de fournir de meilleures options de diagnostic pr茅natal sera une b茅n茅diction pour les membres de la collectivit茅 禄, dit Pierre Lavoie, pr茅sident de l'Association de l'acidose lactique du Saguenay-Lac-Saint-Jean, triathlonien c茅l猫bre et p猫re d'enfants d茅c茅d茅s de la maladie. 芦 Sans ce test, les parents ne pouvaient savoir s'ils 茅taient porteurs du g猫ne d茅fectueux avant qu'il soit trop tard. 禄
Les scientifiques esp猫rent que cette strat茅gie fonctionnera aussi pour l'identification de g猫nes associ茅s 脿 d'autres maladies, notamment des maladies courantes comme le diab猫te.
Le projet est financ茅 par des subventions de l'Association de l'acidose lactique du Saguenay-Lac-Saint-Jean, du Centre d'excellence national en g茅n茅tique, de G茅nome Qu茅bec et des Instituts de recherche en sant茅 du Canada, par une bourse postdoctorale du Howard Hughes Medical Institute et par une subvention d'Affymetrix/Bristol Myers Squibb/Millennium Pharmaceuticals.