Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Usher, Syndrome d' – Génétique“

Usher syndrome, also known as retinitis pigmentosa-dysacusis syndrome, is an extremely rare genetic disorder, characterized by retinitis pigmentosa (RP) and congenital sensorineural hearing loss. It has been estimated to account for 3-6% of the congenitally deaf population, upto 8-33% of individuals with RP and half of all cases with combined deafness and blindness (Vernon M,1969; Boughman JA et al,1983). The prevalence of Usher syndrome have been reported to range from 3.5 to 6.2 per 100,000 in different populations (Vernon M,1969; Boughman JA et al,1983; Yan D et al, 2010).We report a case of Usher syndrome type I in an adult Nepalese male with typical congenital profound hearing loss, and night blindness secondary to retinitis pigmentosa.

Clarin-1 is a four-transmembrane protein expressed by hair cells and photoreceptors. Mutations in its corresponding gene are associated with Usher syndrome type 3, characterized by late-onset and progressive hearing and vision loss in humans. Mice carrying mutations in the clarin-1 gene have hair bundle dysmorphology and a delay in synapse maturation. In this paper, we examined the expression and function of clarin-1 in zebrafish hair cells. We observed protein expression as early as 1 d postfertilization. Knockdown of clarin-1 resulted in inhibition of FM1-43 incorporation, shortening of the kinocilia, and mislocalization of ribeye b clusters. These phenotypes were fully prevented by co-injection with clarin-1 transcript, requiring its C-terminal tail. We also observed an in vivo interaction between clarin-1 and Pcdh15a. Altogether, our results suggest that clarin-1 is functionally important for mechanotransduction channel activity and for proper localization of synaptic components, establishing a critical role for clarin-1 at the apical and basal poles of hair cells.

In 21 st century the COVID-19 pandemic is a serious global health threat. There is no substantiate therapy alternatives accessible hence both the advanced and emerging nations are struggling the load equitably. Contemporary studies indicate the creditability of treatment of Vitamin D also protrusion for COVID-19, in ambience having insufficiency more predominant. Although estimation of Vitamin D isn’t conventional in India, the current analysis aims over the extent of Vitamin D amid coronavirus infection sufferers . Extent of Vitamin D perhaps appraised in order to diagnose COVID-19 sufferers also assist to alter therapy concordat, relevant pre-emptive intercession of Vitamin D can change seriousness also course course of COVID-19.2Vitamin D inadequacy is more predominance amid COVID-19 patients. Its vital function in COVID-19 sufferers are not obliged to be disesteemed and Vitamin D supplementation amid sufferers can put a stop to exacerbating seriousness of ailment. Predominance of insufficiency Vitamin D amid COVID-19 sufferers also to arbitrate in case an inadequate extent of Vitamin D is notable threat to COVID-19 has been employed by this cross-sectional study. Contemporary medicinal cases too revealed appurtenance Vitamin D could lessen the occurrence of short term pulmonary affliction also seriousness of pulmonary tract ailments in grown-up kids. In accordance with thesis exploration , there aren’t alike discovery of medicinal case that has released by 1/7/20, respecting appurtenance of Vitamin D in capability of anticipation ,therapy of coronavirus infection. Over the appraisal , it is sum up that crucial and capable function of Vitamin D metabolic function out of kidney in anticipation also therapy of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, assisting to usher moderately nearer to executing that aim. The focusing points present over are: Vitamin D :may serve a role in forbidding severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 affliction, evaluation of nephritic, metabolic processes outside kidney(extra nephritic) also synchronization, evaluation bimolecular procedure also multidimensional purposes afar skeletal stability, evaluation of confined modification of the immune response in human contagious ailments.

The electroretinogram (ERG) measures the electrical activity of retinal neurons and glial cells in response to a light stimulus. Amongst other techniques, clinicians utilize the ERG to diagnose various eye diseases, including inherited conditions such as cone-rod dystrophy, rod-cone dystrophy, retinitis pigmentosa and Usher syndrome, and to assess overall retinal health. An ERG measures the scotopic and photopic systems separately and mainly consists of an a-wave and a b-wave. The other major components of the dark-adapted ERG response include the oscillatory potentials, c-wave, and d-wave. The dark-adapted a-wave is the initial corneal negative wave that arises from the outer segments of the rod and cone photoreceptors hyperpolarizing in response to a light stimulus. This is followed by the slower, positive, and prolonged b-wave, whose origins remain elusive. Despite a large body of work, there remains controversy around the mechanisms involved in the generation of the b-wave. Several hypotheses attribute the origins of the b-wave to bipolar or Müller glial cells or a dual contribution from both cell types. This review will discuss the current hypothesis for the cellular origins of the dark-adapted ERG, with a focus on the b-wave.

Le syndrome de Usher est une maladie génétique associant surdité congénitale et rétinopathie pigmentaire (RP), auxquelles peuvent s'ajouter des troubles vestibulaires. Les différences phénotypiques, distinguées en 3 types cliniques, s'accompagnent d'une hétérogénéité génétique impliquant au moins 10 gènes. Identifier et caractériser les causes moléculaires grâce aux outils d'analyses génétiques disponibles permet d'améliorer la compréhension des mécanismes physiopathologiques à l'origine des symptômes du syndrome de Usher. Dans ce cadre, nous nous sommes inscrits dans une recherche d'exhaustivité des études moléculaires. Dans un premier temps, nous avons ainsi mis en place l'analyse et défini le spectre mutationnel des gènes minoritairement impliqués dans le type II (GPR98 et DFNB31). Nous avons également développé différents outils, notamment pour l'analyse de variants altérant le mécanisme d'épissage ou touchant les régions promotrices des gènes USH2.Ces travaux permettent d'obtenir un taux de détection des altérations conduisant au syndrome de Usher type 2 de 90 %. Ce taux est maintenant similaire à celui observé pour le type 1, qui constituait jusqu'ici la référence.Nous avons, dans un second temps, développé le séquençage nouvelle génération (NGS) appliqué à l'exome Usher. L'objectif de cette analyse était de tester la faisabilité et l'efficacité de cette approche, en vue de son éventuelle utilisation en diagnostic moléculaire. La définition des critères de qualité et la mise en place de la priorisation des variants ont été réalisées sur un groupe contrôle. L'étude a ensuite été étendue sur une cohorte de patients. Les résultats obtenus montrent qu'une utilisation en diagnostic est possible mais restera dépendante de l'amélioration de la technique du séquençage, de son analyse et des outils bioinformatiques pour interpréter le volume de données ainsi généré
Usher syndrome is a genetic disorder combining sensorineural hearing loss (HL) and retinitis pigmentosa (RP). Some patients will also exhibit vestibular areflexia (VA). Clinical and genetic heterogeneity is recognized as the 3 clinical subgroups, defined mainly on the degree of HL and VA, can be caused by mutations in one of the 10 known genes. It is important to use all accessible genetic tools to identify and characterize molecular origin in order to improve the knowledge of the physiopathological mechanisms causing Usher Syndrome.In this context, we have developed an exhaustive approach. In a first step, we have implemented the analysis and established the mutational spectrum of the 2 minor USH2 genes (GPR98 and DFNB31). In addition, we have developed several tools, in particular to study variants susceptible to alter splicing or lying in the promoter regions of the USH2 genes.Thanks to this work, the USH2 mutation detection rate has now been raised to 90%, similar to that of USH1.We have then designed a targeted exome of the Usher genes to be sequenced using the GS Junior system (Roche 454). The aim of the study was to test the feasibility of this new technics for a possible transfer to diagnostic facilities. Quality criteria and variant priorization were set up on a control cohort (previously studied in one of the USH gene). The study has then been extended on a patient cohort. Our results indicate that NGS Usher-exome can be used in molecular diagnostics but improvement of the reliability of the sequencing technology, bioinformatics tools and dedicated databases is essential

Le syndrome de Usher (USH) est une maladie transmise selon le mode autosomique récessif caractérisée par l’association d’une surdité congénitale (HL) et d’une rétinite pigmentaire (RP), et dans certains cas, d’une aréflexie vestibulaire. Une hétérogénéité clinique et génétique est reconnue. Environ 10 % des cas USH restent non résolus après analyse moléculaire exhaustive des différents gènes. Ces cas incluent les patients qui ne portent aucune mutation dans un des gènes USH connus ainsi que les patients porteurs d’une seule mutation dans un gène USH. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’étude des patients porteurs d’une seule mutation dans les gènes USH2A et PCDH15.Dans la première partie de la thèse, nous avons analysé une cohorte de patients avec un phénotype USH2A bien défini : 5 patients pour lesquels une seule mutation à l’état hétérozygote avait été identifiée dans le gène USH2A et un patient porteur d’un variant silencieux en trans d’une mutation non-sens.Pour les 5 patients, nous avons émis l’hypothèse que la seconde mutation, restant à être identifiée, pourrait se trouver dans des régions introniques profondes. Pour cela, nous avons développé une approche de séquençage à haut débit (NGS) de l’ADN pour identifier les variants introniques profonds dans le gène USH2A et évaluer leurs conséquences sur l’épissage. Comme preuve de concept et pour valider l’approche, y compris le pipeline bio-informatique et l’évaluation des outils de prédiction de l’épissage, nous avons analysé un patient porteur d’un pseudoexon (PE) connu dans le gène USH2A. Ensuite, les 5 patients ont été étudiés en utilisant le pipeline défini, ce qui a conduit à l’identification de 3 nouveaux variants introniques profonds chez 4 d’entre eux. Tous les variants ont été prédits comme pouvant avoir un impact sur l’épissage et aboutir à l’insertion de PE. Ces prédictions ont été validées par les essais minigènes. Grâce à cette étude, nous présentons une stratégie innovante pour identifier les mutations introniques profondes, lorsque l’analyse des transcrits n’est pas possible. Par ailleurs, le pipeline bio-informatique développé fonctionne indépendamment de la taille du gène analysé, ce qui permet l’application possible de cette approche à n’importe quel gène. Par ailleurs, un oligonucléotide antisens de type morpholino (AMO) a été évalué in vitro afin de rétablir l’altération d’épissage induite par une des mutations identifiées. Les résultats ont montré un taux d’exclusion élevé du transcrit aberrant et suggèrent une application possible en thérapie moléculaire. Nous avons ensuite effectué des études sur le variant USH2A c.1377T>A, un variant silencieux afin d’évaluer son effet sur l’épissage. L’analyse de l’ARN issu de cellules nasales du patient a montré que ce variant conduit au saut de l’exon 8 dans les transcrits USH2A. Ceci a été confirmé par un essai minigène. En outre, des études préliminaires ont été réalisées en utilisant des outils de prédictions et des essais minigènes pour évaluer l’implication des éléments cis-régulateurs dans le défaut d’épissage observé chez le patient. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons analysé une patiente USH1, pour laquelle une seule mutation avait été identifiée dans le gène PCDH15. Dans ce cas, nous avons combiné la culture des cellules épithéliales nasales avec l’analyse des transcrits PCDH15. Celle-ci a été réalisée par séquençage de cinq RT-PCR chevauchantes. Grâce à cette analyse, nous avons réussi à délimiter une région d’intérêt dans le transcrit, dont l’amplification a échoué exclusivement pour l’allèle porteur de la mutation non identifiée. D’autres analyses ont été effectuées dans la région génomique correspondante par capture ciblée couplée au séquençage NGS et LongRange PCR suivi de séquençage Sanger. Cependant, aucun variant candidat n’a été identifié à ce jour. Nous suggérons l’implication de mécanismes moléculaires complexes qui restent à être caractérisés
Usher syndrome (USH) is an autosomal recessive disorder characterized by the association of sensorineural hearing loss (HL) and retinitis pigmentosa (RP), and in some cases, vestibular areflexia. Clinical and genetic heterogeneity are recognised. Indeed, three clinical types can be caused by mutations in one of the 10 known genes and USH2A represents the most frequently involved gene.Approximately 10 % of the USH cases remain genetically unsolved after extensive molecular analysis of the different genes, which includes sequencing of the exons and their intronic boundaries, combined to large rearrangements screening by array CGH. These unsolved cases include patients who do not carry any mutation in any of the known USH genes and patients who carry a single USH mutation. During this thesis we focalised on the study of patients carrying a single mutation in USH2A and PCDH15 gene.First, we have analysed a cohort of well-defined USH2A patients: five patients, for whom a single USH2A heterozygous mutation had been identified and one patient carrying a silent variant in trans to a nonsense mutation. For the 5 patients, we supposed that the second mutation remaining to be found could be localised deep in the introns. Indeed, a deep intronic mutation resulting in the inclusion of a pseudoexon (PE 40) in USH2A transcripts had been identified, following RNA analysis from nasal cells. Unfortunately, analysing USH2A transcripts still represent a challenging approach in a diagnostic settings and it is not always possible. To circumvent this issue, we have developed a DNA-Next Generation Sequencing (NGS) approach to identify deep intronic variants in USH2A and evaluate their consequences on splicing. As a proof of concept and to validate this approach, including the bioinformatics pipeline and the assessment of splicing predictor tools, the patient carrying the PE 40 was analysed at first. Then, the 5 patients were studied using the defined pipeline, which led to the identification of 3 distinct novel deep intronic variants in 4 of them. All were predicted to affect splicing and resulted in the insertion of PEs, as shown by minigene assays. Through this study, we present a new and attractive strategy to identify deep intronic mutations, when RNA analyses are not possible. In addition, the bioinformatics pipeline developed is independent of the gene size, implying the possible application of this approach to any disease-linked gene. Moreover, an antisense morpholino oligonucleotide (AMO) tested in vitro for its ability to restore the splicing alterations caused by one of the identified mutation provided high inhibition rates. These results are indicative of a potential application for molecular therapy.In the second case, we have performed studies on the USH2A c.1377T>A silent variant to investigate its effect on splicing. Analysis of RNA from nasal cells of patients showed that this variant led to the skipping of exon 8 in USH2A transcripts. This was confirmed by minigene assay. Moreover, preliminary studies have been performed using prediction tools and minigene assays to assess the involvement of cis-acting elements in causing the aberrant splicing.In the second part of the thesis, we have analysed an USH1 patient, for whom only one mutation had been identified in the PCDH15 gene. In this case, we combined nasal epithelial cells culture with the analysis of the PCDH15 transcripts. This was performed by sequencing five overlapping RT-PCRs. Through this analysis, we were able to delimit a region within the transcript, which failed to be amplified exclusively in the allele carrying the unidentified mutation. Further analyses have been performed in the corresponding genomic region by NGS-target capture and LongRange PCR associated with Sanger sequencing. However, no evident mutation has been identified so far. Therefore, we suggest the involvement of complex molecular mechanisms that remain to be characterised

La surdité et les troubles vestibulaires sont des pathologies fréquentes, source de handicap et d’altération de la qualité de vie. Actuellement, il n’existe pas de traitement curatif pour ces pathologies. La thérapie génique utilisant les AAVr semble une alternative prometteuse notamment dans le traitement des surdités et troubles vestibulaires d’origine génétique. Cependant, de nombreux défis restent à relever avant d’envisager une application chez l’Homme. Dans ce travail, nous avons cherché à identifier les étapes clés à franchir pour une application clinique de la thérapie génique pour 2 surdités génétiques humaines, le syndrome USH1G et la surdité DFNB9, à l'aide des modèles murins correspondants, d'études chez le primate non-humain et d'un modèle d’explant d’organes vestibulaires humains. Nous avons pu montrer que la fenêtre thérapeutique était un facteur majeur à prendre en compte dans un objectif translationnel. Le stade de maturation de l’oreille interne influe grandement sur l’efficacité de la thérapie, d’autant plus lorsque la pathologie implique des anomalies de développement comme dans le syndrome USH1. Pourtant, nous avons pu apporter la preuve d’une extension de la fenêtre thérapeutique chez la souris Ush1g-/-, et montrer que la thérapie génique permettait une restauration à un niveau proche de la normale de la fonction vestibulaire et dans une moindre mesure de la fonction auditive après injection à un stade mature. Dans la surdité DFNB9 pour laquelle il n’existe pas d’anomalie de développement, nous avons pu montrer que la thérapie génique permettait une restauration complète de l’audition, et posé les fondements d’une future thérapie chez l’Homme
Deafness and vestibular disorders are frequent pathologies, and sources of disability and impaired quality of life. Deafness is the most common sensory disorder in humans, and 1 child is born deaf for every 700 births. Currently, there is no cure for these disorders. A promising therapeutic alternative is gene therapy using rAAV, and numerous preclinical studies have provided proof of its efficacy in the treatment of deafness and vestibular disorders of genetic origin. However, many challenges remain to be overcome before considering application in humans. In this work, we sought to identify the key steps to be taken for a clinical application of gene therapy for 2 human genetic causes of deafness, USH1G syndrome and DFNB9 deafness. We used the corresponding mouse models for this, as well as studies in non-human primates and an in vitro human vestibular organ explant model. We were able to show that the therapeutic window was a major factor to take into account in a translational objective. The stage of maturation of the inner ear greatly influences the effectiveness of therapy, especially when the pathology involves developmental abnormalities such as in USH1 syndrome. However, we were able to provide evidence of an extension of the therapeutic window in Ush1g-/- mice, and to show that viral gene therapy performed at a mature stage allowed vestibular function to be restored to a level close to normal, and to a lesser extent a restauration of hearing function. In DFNB9 deafness for which there is no developmental abnormality, we were able to show that gene therapy allowed a complete restoration of hearing, and laid the foundations for a future therapy in humans

Le syndrome d’Usher (USH) cause une surdité-cécité chez l’homme. Au moins neuf gènes responsables ont été identifiés. L’origine de l’atteinte auditive a été dévoilée par l’analyse de souris mutantes, mais les causes de la cécité sont encore obscures. Néanmoins, unes des protéines de Usher, la myosine VIIa, a été impliquée dans le transport intracellulaire dans les photorécepteurs. Pour mieux comprendre le rôle dans la rétine, j’ai étudié l’un de ses partenaires, la spectrine βV. Nous avons conclu que cette spectrine, en collaboration avec les protéines USH1, est impliquée dans le trafic cellulaire: elle couple les moteurs (myosine VIIA, kinesine II et le complexe dynéine/dynactine) à leurs cargos en route vers le segment externe des photorécepteurs. La combinaison d’études comparatives dans les cellules ciliées (CC) de l'oreille interne de grenouille et de souris, de tests biochimiques et d’analyses phylogénétiques indique que le transport vers et depuis la surface apicale des cellules est la fonction ancestrale de cette spectrine. Chez les mammifères, une pression évolutive a engendré le recrutement de la spectrine βV à la paroi latérale des CC externes auditives, probablement pour participer à une nouvelle fonction: l’électromotilité. Enfin, j’ai étudié l’origine de la surdité dans le syndrome d’Usher III. Le seul gène causal connu est CLRN1, qui code pour la clarine-1. Nous avons conclu que la clarine-1 est nécessaire à la maturation et le maintien des touffes ciliaires des CC. De plus, la clarine-1 est essentielle pour le regroupement des canaux calciques voltage-dépendants au voisinage immédiat de la machinerie exocytotique de la synapse à ruban des CC internes
Usher syndrome (USH) causes a combined deafness-blindness in humans. At least nine causative genes are known. While the analysis of USH knockout mice has shed light on the origin of the auditory deficit, the causes of vision loss are still unclear. Nevertheless, USH1B protein, myosin VIIa, appears to contribute to intracellular traffic in photoreceptor cells. To better understand the role of this myosin in the retina, I studied the functions of its interacting partner, spectrin βV. We found that spectrin V, along with USH1 proteins, participates in intracellular transport by coupling motor proteins (myosin VIIa, kinesin II, dynein/dynactin complex) to the cargoes en route towards the outer segment of photoreceptor cells. Evidence from comparative studies in frog and mouse inner ear, biochemical assays and phylogenetic analyses point to cargo trafficking to and from the apical cell region, as the likely ancestral function of this spectrin. Our analyses also suggest that evolutionary pressures in the mammalian lineage drove the recruitment of spectrin βV to the lateral wall of auditory outer hair cells, probably to support a new function: electromotility. Finally, I explored the origin of hearing loss in Usher syndrome of type III (USH3). So far, the only causal gene known is CLRN1, which codes for clarin-1. The comparative characterization of two Clrn1 mouse mutants revealed that clarin-1 is required for the maturation and maintenance of the hair bundle in the hair cells. Moreover, our results indicate that clarin-1 is also essential to cluster the voltage-gated Ca2+ channels in close proximity to the exocytotic machinery of the ribbon synapse of inner hair cells

Les photorécepteurs sont des neurones très spécifiques dédiés à la phototransduction et reposant sur une machinerie cellulaire très complexe. La dépolarisation permanente dans le noir des photorécepteurs déclenche une transmission synaptique constante et extrêmement spécifique qui requièrent une quantité d'énergie considérable. Les photorécepteurs peuvent dégénérer lorsque la phototransduction ou l'apport énergétique sont altérés. Le syndrome d'Usher conduit à une surdité et une cécité. La recherche du rôle des protéines usher dans les photorécepteurs a été freinée par l'absence de phénotype rétinien dans les modèles. De la même façon, la compréhension des mécanismes moléculaires conduisant à l'atteinte des cônes dans la rétinopathie diabétique a été entravée par l'absence de symptômes vasculaires et neuronaux dans les modèles. Durant ma thèse, j'ai caractérisé deux modèles animaux des syndromes Usher et HANAC. Des atteintes neuronales ont été démontrées par électrorétinogramme et par l'observation de changements morphologiques des cellules. Dans les modèles Usher, j'ai également montré une neuroprotection des photorécepteurs par plusieurs stratégies. Dans le modèle HANAC, les atteintes neuronales étaient associées à une tortuosité vasculaire anormale une augmentation de la perméabilité vasculaire et l'expression accrue de VEGF. Les évaluations phénotypiques de ces trois modèles fournissent un nouvel aperçu de la physiopathologie des dégénérescences des cônes dans le syndrome d'Usher et dans les maladies vasculaires complexes. Ce travail ouvre surtout la voie au développement et à l'évaluation de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ces maladies menant à la cécité
Photoreceptors are very specific neurons dedicated to phototransduction, which relies on very complex machinery. The maintained depolarization in darkness triggers a constant and thus very specific type of synaptic transmission. These require high energy need. As a consequence, photoreceptors can degenerate in various hereditary retinal diseases when phototransduction or energy consumption are altered. The Usher syndrome is such a hereditary disease leading to both deafness and blindness. If Usher proteins are involved in the mechanotransduction in hair cells, investigating their role in photoreceptors has been hamperedby the lack of a retinal phenotype in murine models. Similarly, understanding themolecular mechanisms of cone dysfunction in diabetic retinopathy has beenhampered by the lack of vascular and neuronal symptoms and neuronal models. During my PhD, I have developed animal models of Usher and HANAC syndromes both leading to cone photoreceptor dysfunction and damage. Cone dysfunction was demonstrated by electroretinogram recording and by morphological changes, retinal gliosis and microglial activation. In the Usher models, I also demonstrated photoreceptor neuroprotection by different strategies. In the HANAC model, neuronal dysfunction was associated as in diabetic retinopathy to blood vessel tortuosity, blood vessel permeability and incresead VEGF expression levels. These phenotypic evaluations of mouse models provide new insights into the physiopathology of cone photoreceptor degeneration in Usher syndrome and in complex vascular diseases. It also open the way for the development and assessment of new therapeutic strategies for these diseases leading to blindness

La vue et l'ouïe font intervenir des cellules capables de rapidement traduire une onde, lumineuse ou sonore, en un message électrochimique transmissible au cerveau. La fonction de ces cellules sensitives repose sur leurs morphologies uniques. Les mutations de onze gènes sont la cause des syndromes Usher, associant cécité et surdité. Les protéines Usher sont indispensables à l'architecture de ces deux types cellulaires ; elles forment des complexes dont les interactions clés sont maintenues principalement par des domaines PDZ. L'une des protéines centrales de ce réseau est la Whirline, une protéine multi-domaine contenant trois domaines PDZ. Pour comprendre les bases moléculaires des syndromes Usher, nous nous sommes concentrés sur la caractérisation biochimique et biophysique de la Whirline. Nous avons identifié un nouveau domaine HHD2 de la Whirline dont nous avons obtenue la structure à haute résolution et déterminé le comportement en solution, isolé et avec les domaines adjacents. Nous avons ensuite caractérisé un supramodule transitoire entre deux domaines PDZ, maintenu par des extensions structurées de chacun des domaines. Nous avons résolu la structure de la conformation compacte unique de ce complexe et étudié son équilibre avec un ensemble de conformations étendues. Nous avons enfin caractérisé in vitro le réseau d'interaction des domaines PDZ de la Whirline avec les protéines Usher. L'ensemble de nos résultats sur la structure modulaire et l'interactome de la Whirline permet de mieux comprendre le rôle de la Whirline dans les différents complexes Usher et d'expliquer les conséquences de ses mutations sur les mécanismes moléculaires de l'audition et de la vision
Vision and hearing rely on the capacity of cells to rapidly transduce electromagnetic waves or sound waves into chemical messages that are transmissible to the brain. The function of these sensory cells requires unique morphologies. The mutations of eleven genes are responsible for Usher syndromes, associating blindness and deafness. The Usher proteins are pivotal to the architecture of the photoreceptor and hearing cells. They form complexes in which the critical interactions are mainly maintained by PDZ domains. One of these central proteins is Whirlin, a multi-domain protein encompassing three PDZ domains. To understand the molecular basis of the Usher syndromes, we focused our project on the biochemical and biophysical characterization of Whirlin. We identified a new HHD2 domain on Whirlin, for which we solved the structure at high resolution and determined the behavior in solution, isolated or with adjacent domains. We then identified a transient supramodule between two PDZ domains, maintained by PDZ structured extensions. We determined the structure of the compact and unique conformation of this tandem and we characterized its equilibrium with an ensemble of more extended conformations. Finally, we characterized in vitro the network of interaction of the PDZ domains of Whirlin, with the majority of the Usher proteins. Our results on the modular structure and the interactome of Whirlin get insight into the role of Whirlin in the numerous complexes formed by the Usher proteins and allow to better explain the consequences of its mutation on the molecular mechanisms of hearing and vision

Le syndrome de Usher (USH) est la cause la plus fréquente de surdité-cécité héréditaire chez l’Homme. USH1B est causé par une mutation dans le gène codant la myosine VIIa. Pour comprendre le rôle de cette myosine dans la dystrophie rétinienne, nous avons identifié et caractérisé son interaction avec une spectrine dite non-conventionnelle, la spectrine βV, dans les cellules photoréceptrices de la rétine. Nos avons montré que la spectrine βV s’associe également à d’autres protéines USH1, l’opsine et d’autres protéines de la phototransduction, et à des moteurs moléculaires associés aux microtubules. Ainsi, cette spectrine contribuerait au trafic protéique vers le segment externe des photorécepteurs, lieu de la transduction du signal lumineux. Nous avons également montré que la spectrine βV a subi une sélection positive dans la branche des mammifères ce qui pourrait expliquer pourquoi la localisation et le rôle de la protéine varient en fonction du degré de spécialisation cellulaire et de l’espèce étudiée
Usher syndrome is the most frequent cause of deaf-blindness in Humans. Defects in myosin VIIa causes the USH1B syndrome. To understand the role of this actin-based motor in the retinal pathology, we identified and characterized its interaction with a non-conventional spectrin, spectrin βV, in the retinal photoreceptor cells. We found that spectrin βV associates also with other USH1 proteins, opsin and some other phototransduction proteins, as well as to the microtubule-based motors. Together our data led us suggest that spectrin βV contribute to protein transport towards the photoreceptor outer disks, site of phototransduction. Moreover, we found that βV spectrin has been submitted to a positive selection in mammalian lineage, which could explain the differences we observed in the localization and the function of the protein in different cell types and species

Le syndrome d'Usher (USH) est la première cause de surdité et de cécité chez l'homme. 3 types cliniques USH (USH1-3) sont définis. La perte auditive des patients de forme clinique de type III n'est pas congénitale, mais progressive, survenant généralement pendant ou après l'adolescence, et la présence de défauts vestibulaires et l'âge d'apparition de la rétinite pigmentaire sont variables. J'ai étudié le rôle de la clarine-1, à l'origine de l'USH3A. Le gène CLRN1 code pour la clarine-1. La caractérisation des souris mutantes Clrn1 a révélé que la clarine-1 est essentielle pour l'organisation structurelle et la fonction des canaux présynaptiques Cav1.3 Ca2+ au niveau de la synapse du ruban des cellules ciliées internes et pour la distribution des récepteurs AMPA postsynaptiques. Le transfert à médiation virale de la Clrn1 intacte dans les souris mutantes clarin-1 dans la cochlée a empêché durablement les défauts synaptiques et l'apparition de la perte auditive. J'ai également exploré le rôle de clarine-2, dont l'absence entraîne une perte auditive. Les souris mutantes clarin-2 présentent une perte auditive progressive et précoce. Nos résultats démontrent un rôle clé pour la clarin-2 dans l'audition des mammifères, fournissant des informations sur l'interaction entre la transduction mécano-électrique et le maintien des stéréocils. Enfin, j'ai étudié les mécanismes compensatoires impliquant les deux clarines qui pourraient cacher des fonctions importantes dans l'oreille interne. L'inactivation de Clrn1 et Clrn2 altère prématurément la fonction vestibulaire, la perte totale de transduction mécano-électrique et les perturbations extrêmes des stéréocils du faisceau de cheveux. Une élucidation supplémentaire des mécanismes par lesquels les deux clarines interagissent, et l'importance de ces interactions dans les systèmes vestibulaire et cochléaire est en cours
Usher Syndrome (USH) is the first cause of deafness blindness in humans. 3 USH clinical types (USH1-3) are defined. Type III clinical form patients hearing loss is not congenital, but progressive, usually occurring during or after adolescence, and the presence of vestibular defects and age of onset of retinitis pigmentosa is variable. I studied the role of clarin-1, causing USH3A. CLRN1 gene encodes clarin-1. The characterization of Clrn1 mutant mice revealed that clarin-1 is essential for the structural organization and function of the presynaptic channels Cav1.3 Ca2+ at the inner hair cell ribbon synapse and for the distribution of postsynaptic AMPA receptors. The viral-mediated transfer of the intact Clrn1 into the clarin-1 mutant mice in cochlea durably prevented synaptic defects and occurrence of the hearing loss. I also explored the role of clarin-2 another member of the clarin family, the absence of which leads to hearing loss. The clarin-2 mutant mice have a progressive, early-onset hearing loss. Our findings demonstrate a key role for clarin-2 in mammalian hearing, providing insights into the interplay between mechano-electrical transduction and stereocilia maintenance. Finally, I studied the compensatory mechanisms involving the two clarins which might conceal important functions in the inner ear. The inactivation of both Clrn1 and Clrn2 impairs prematurely the vestibular function, total loss of mechano-electrical transduction & extreme disruptions of the hair bundle stereocilia. Further elucidation of the mechanisms through which the two clarins interact, and the importance of such interactions in the vestibular and cochlear systems is underway