Genome-wide approaches to investigate rare neurological disorders in French Canadians

La population canadienne française du Québec est caractérisée par une histoire et un héritage génétique uniques ayant mené au regroupement régional de nombreuses maladies héréditaires. Celles-ci incluent diverses formes d’ataxies cérébelleuses, un groupe hétérogène de maladies neurologiques définies par un défaut d’équilibre et de coordination. Au cours des vingt dernières années, les gènes causant les formes majeures d’ataxies cérébelleuses autosomiques récessives (ACAR) au Québec ont été identifiés. Pourtant, environ 30% de patients canadiens français atteints d’ACAR n’ont toujours pas de diagnostic moléculaire. En combinant des méthodes de séquençage exomique et ciblé, nous avons identifié le défaut génétique chez 13 familles, ce qui représente plus de 40% de notre cohorte de cas d’ACAR non résolus. Précisément, nous avons découvert des mutations pathogéniques dans le gène SPG7 chez 12 familles, démontrant ainsi qu’il s’agit d’une cause importante d’ataxie spastique au Québec. Chez la dernière famille, nous avons trouvé une mutation homozygote dans le gène PMPCA, une nouvelle cause d’ACAR récemment identifiée.Afin d’améliorer le nombre insuffisant de traitements disponibles pour les ataxies cérébelleuses, il est indispensable de mieux comprendre les mécanismes pathogéniques à l’origine de ces maladies. Ainsi, nous nous sommes ensuite concentrés sur la résolution des processus pathophysiologiques présents dans les leucodystrophies hypomyélinisantes reliées à l’ARN polymérase III (LDH-POLR3). Ce groupe de maladies caractérisé par un déficit de formation de la myéline dans le système nerveux central est aussi associé à la présence d’ataxie cérébelleuse et est causé par des mutations récessives dans les gènes POLR3A, POLR3B et POLR1C, codant pour trois sous-unités de l’ARN polymérase III (Pol III). Pol III est une enzyme essentielle qui synthétise les ARNs de transfert (ARNt) ainsi que de nombreux petits ARNs non codants. D’abord, nous avons généré deux modèles de souris et les avons caractérisés de façon détaillée aux niveaux phénotypique et moléculaire. Nos résultats montrent que la mutation c.2015G>A (p.G672E) dans Polr3a ne cause pas de phénotype neurologique chez la souris, contrairement à ce qui est observé chez les patients humains homozygotes. De plus, la mutation G672E n’entraîne qu’un défaut léger de la fonction de Pol III dans des cellules humaines. Ensuite, à l’aide de la technologie d’édition du génome CRISPR-Cas9 et de deux méthodes complémentaires de séquençage de l’ARN, nous avons découvert que des mutations dans POLR3A mènent à une diminution de l’expression d’un sous-groupe de transcrits Pol III dans des lignées cellulaires humaines. Parmi les transcrits les plus affectés, nous retrouvons les ARNt, l’ARN 7SL de la particule de reconnaissance du signal et l’ARN cytoplasmique du cerveau BC200. De plus, à l’aide de mesures d’expression dans des fibroblastes de patients et de la délétion génomique de BC200 dans une lignée cellulaire oligodendrocytaire, nous démontrons un premier lien entre cet ARN non codant et la pathogénèse de la LDH-POLR3. En conclusion, nos données contribuent à une meilleure compréhension des bases génétiques et moléculaires de trois différentes maladies reliées à l’ataxie chez les Canadiens français, tout en approfondissant le rôle d’une enzyme essentielle chez la souris et l’humain

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