Добірка наукової літератури з теми "Diabète monogénique"

Le diabète est un groupe de maladies caractérisées par l'altération de la régulation de la glycémie, dont les formes les plus fréquentes sont le diabète de type 1 (DT1) et le diabète de type 2. Les études génétiques ont permis d'identifier un grand nombre de variants associés au DT1, qui n'expliquent cependant qu'une partie de la composante génétique de cette maladie. Notre hypothèse est qu'une partie de cette « héritabilité manquante » pourrait être due à des gènes à contribution monogénique. Afin d'identifier ces formes monogéniques rares, la stratégie appliquée pour mon projet de thèse est d'étudier de façon systématique des individus sélectionnés en intégrant les résultats de séquençage d'exomes et d'analyse de liaison ainsi que les données cliniques disponibles afin d'identifier des gènes responsables de diabète. J'ai développé un outil informatique, distribué en open source, permettant l'analyse des données de séquençage d'exomes humains afin de faciliter l'identification des mutations et gènes responsables de maladies monogéniques : identifier des variants rares compatibles avec les modèles génétiques considérés, croiser cette liste avec des informations additionnelles issues de bases de données publiques et de données propres au laboratoire, calculer un score de priorisation pour chaque variant sélectionné, comparer les variants entre individus ou groupes d'individus. Nous avons appliqué ce programme aux données de séquençage d'exomes de 211 patients diabétiques sélectionnés. Ces analyses ont permis d'identifier des mutations causales dans plusieurs gènes déjà connus comme étant responsables de diabètes monogéniques ainsi que dans plusieurs nouveaux gènes
Diabetes mellitus represents an heterogeneous group of metabolic disorders characterized by a dysfunction of glycaemia regulation. Common forms are type 1 (T1D) and type 2 diabetes. A large number of susceptibility loci associated with T1D have been identified by genetic studies, however those loci only explain a small part of the genetic contribution to T1D. Our hypothesis is that part of this missing heritability may be explained by genes with a monogenic effect. To identify these rare monogenic forms, my PhD project strategy is to study selected individuals (patients and familles enriched in monogenic forms), integrating whole exome sequencing and linkage analysis results together with available clinical data to identify the responsible genes and mutations. I developped a software to analyze human exome sequencing data. To facilitate the identification of mutations and genes causing monogenic diseases (or with a strong genetic effect) : filtering variants to identify the ones fitting the genetic model, recovering additional information on these variants from public and private databases, computing a prioritization score for each remaining variant and comparing variants between individuals or groups of individuals. This software is available as open-source code We used this software to analyze exome sequencing data from 211 selected diabetic patients. With this analysis we identified several causal mutations in genes already known as monogenic diabetes genes and in several new genes, that are currently at different stages of genetic and functional validation in our laboratory

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie multifactorielle d’origine autoimmune. Nous avons utilisé 3 approches afin d’identifier des gènes de prédisposition au DT1 : l’étude du locus IDDM4 identifié par analyses de liaison, la recherche de gènes impliqués dans des syndromes monogéniques associant un diabète, et l’approche de type gène candidat. L’étude du locus IDDM4 a permis d’identifier des variants associés au DT1 et de borner la région. Nos études génétiques, complétées par des études fonctionnelles, permettront de déterminer le gène impliqué. En parallèle, nous avons identifié les gènes PTHR1 et GLIS3 responsables respectivement des syndromes d’Eiken et NDH. Nous avons testé le gène PTHR1 comme gène candidat, ainsi qu’un variant du gène FCRL3, rapporté comme associé à d’autres maladies autoimmunes. Nos résultats ne montrent pas d’association significative. L’identification de gènes de prédisposition permettra une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques impliqués
Type 1 diabetes (T1D) is an autoimmune multifactorial disease. We used 3 strategies to find T1D susceptibility genes : the study of IDDM4 locus previously mapped on chromosome 11q13 by linkage, the search for genes responsible for monogenic syndromes with diabetes, and candidate gene approach. The study of IDDM4 locus led to identify variants associated with T1D, and to precisely bound the critical region. Our genetic studies, supplemented by functional studies, will allow us to detect the susceptibility gene at IDDM4 locus. Besides, we identified PTHR1 and GLIS3 genes responsible respectively for Eiken and NDH syndromes. We tested PTHR1 as a candidate gene, and a functional polymorphism in FCRL3 gene, reported as associated with several other autoimmune diseases, in the susceptibility to T1D. We did not detect significant association. Identification of T1D susceptibility genes will provide a better understanding of pathological processes involved in the development of the disease

Cette thèse de sciences s'est consacrée à une exploration approfondie de la composante génétique de cas de diabète, d'obésité et de lipodystrophies familiales (FPLD). Ces maladies métaboliques d'origine multifactorielle sont des enjeux de santé cruciaux en raison de leurs impact majeur sur l'espérance et la qualité de vie des malades, mais aussi sur les systèmes collectifs de santé. L'objectif central était d'exploiter les capacités du séquençage de nouvelle génération (NGS), par exome, pour détecter des variants au sein de gènes déjà associés à ces affections chez des patients en errance diagnostic. Il est maintenant démontré qu'au moins 2% des cas de diabète de type 2 peuvent être attribués à des variants pathogènes dans des gènes liés au diabète Maturity-Onset Diabetes of the Young (MODY). Cette étude avait pour objectif d'améliorer le processus de diagnostic et d'optimiser la prise en charge thérapeutique de ces patients, tout en démontrant l'efficacité de l'approche de séquençage dans la gestion globale de ces affections complexes. Dans un premier cas, nous avons démontré l'importance de cette démarche en examinant un patient présentant un diabète atypique de forme syndromique. Nous avons identifié un variant hétérozygote pathogène dans WFS1, transmis par le père atteint de diabète. Cette découverte a eu un impact majeur sur le traitement de ce patient, mettant en évidence l'efficacité d'un traitement par analogue du GLP1 pour optimiser la gestion de son diabète. Notre étude a aussi examiné l'impact d'une délétion en 16q24.2 de novo, ayant le potentiel d'affecter la régulation d'un gène voisin, FOXC2, impliqué dans le syndrome lymphœdème-distichiasis. Ce cas soulevait aussi des questions sur les troubles neurodéveloppementaux, liés potentiellement à la délétion et à un variant hérité de sa mère dans USP9X. Ces résultats mettent en lumière l'importance cruciale du diagnostic précis dans le choix des traitements appropriés. Notre recherche a aussi porté sur PDX1 (MODY4), en analysant les porteurs hétérozygotes de variants pathogènes. Nos investigations ont révélé une pénétrance complète du diabète, une augmentation de l'indice de masse corporelle et un risque accru d'insuffisance pancréatique chez ces individus. Une fois de plus, l'utilisation d'analogues du GLP1 s'est révélée bénéfique pour optimiser la gestion de la glycémie.Ensuite, nous avons exploré le cas d'une patiente souffrant d'obésité morbide, présentant un déficit hypophysaire combiné et une hétérozygotie composite en POMC. Cette observation a remis en question la notion selon laquelle l'hétérozygotie en POMC pouvait être la cause d'une obésité monogénique. Cela soulève la question de l'efficacité du traitement par agonistes de MC4R chez ces patients, qu'il convient de réserver aux cas dont l'étiologie génétique est avérée.Enfin, nous avons étudié une famille présentant un syndrome métabolique associé à une possible FPLD. L'analyse génétique a révélé un variant dans ZMPSTE24, déjà identifié dans la même région géographique, ce qui a soulevé la question d'un variant fondateur. Cependant, la contribution de ce variant hétérozygote à la FPLD reste à confirmer, nécessitant des études complémentaires pour établir définitivement son rôle.En conclusion, cette thèse a mis en évidence l'efficacité du NGS pour élucider des cas complexes de diabète et d'obésité atypiques, mettant en avant des formes monogéniques de ces affections. Cette recherche a élargi la portée de ses investigations en examinant ces données à l'échelle de la population générale, grâce à une revue de la littérature et à l'analyse de différentes bases de données, telles que Human Gene Mutation Database, RaDIO et UK Biobank. Nous espérons que ces résultats convaincants contribueront à encourager une adoption plus répandue du séquençage génétique, ouvrant ainsi la voie à une personnalisation accrue des traitements en fonction du génotype des patients dans un avenir proche
This scientific thesis delves deeply into critical health issues, specifically diabetes, obesity, and rare familial lipodystrophies. These health concerns hold immense importance due to their substantial medical and financial implications, impacting individuals, healthcare systems, and national economies. The central aim of this research was to harness the capabilities of next-generation sequencing (NGS), such as exome sequencing, to detect genetic mutations within genes already associated with these conditions in diagnostically challenging patients. It is now established that up to 2% of cases of type 2 diabetes can be attributed to pathogenic variants in genes related to Maturity-Onset Diabetes of the Young (MODY). This study sought to enhance the diagnostic process and optimize therapeutic management for these complex conditions while demonstrating the effectiveness of the sequencing approach in comprehensive disease management.In a first case, we showcased the significance of this approach by examining a patient with an atypical syndromic form of diabetes. Through in-depth genetic analysis using NGS, we identified a pathogenic heterozygous variant in the WFS1 gene inherited from the diabetic father. This discovery had a profound impact on the patient's treatment, highlighting the effectiveness of GLP1 analog therapy in optimizing diabetes management. Furthermore, our study investigated the impact of a de novo deletion in 16q24.2, which had the potential to affect the regulation of a neighboring gene, FOXC2, implicated in lymphedema-distichiasis syndrome. This case also raised questions about neurodevelopmental disorders, potentially linked to this deletion and a variant located in USP9X inherited from the patient's mother. These results underscore the critical importance of precise diagnosis in selecting appropriate treatments.In a second article, our research focused on the PDX1 gene, responsible for MODY 4, by analyzing heterozygous carriers of pathogenic variants. Our investigations revealed complete penetrance of diabetes, an increase in body mass index, and an elevated risk of pancreatic insufficiency in these individuals. Once again, the judicious use of GLP1 analogs proved beneficial in optimizing glycemic control.Next, we explored the case of a patient suffering from morbid obesity, presenting with combined pituitary deficiency and composite heterozygosity in POMC. This observation challenged the previous notion that heterozygosity in POMC could cause monogenic obesity. This reconsideration raises crucial questions about the effectiveness of targeted treatment with MC4R agonists in POMC heterozygotes, posing significant financial challenges for its use in this indication.Finally, we studied a large family with a severe metabolic syndrome associated with partial lipodystrophy. Genetic analysis revealed a variant in the ZMPSTE24 gene, previously identified in the same geographic region, raising the question of a founder variant. However, the contribution of this heterozygous variant to partial lipodystrophy remains to be confirmed, necessitating further studies to definitively establish its role.In conclusion, this thesis has highlighted the remarkable efficacy of next-generation sequencing in elucidating complex cases of atypical diabetes and obesity, shedding light on monogenic forms of these conditions. Moreover, this research expanded its investigations to the broader population through comprehensive literature reviews and analysis of various databases, including the Human Gene Mutation Database, RaDIO, and UK Biobank. We hope that these compelling results will encourage wider adoption of genetic sequencing, paving the way for increased customization of treatments based on patients' genotypes in the near future

Le diabète, caractérisé par une concentration de glucose circulant élevée, est une maladie multifactorielle qui implique des facteurs génétiques et environnementaux. Le but de ce doctorat est d'identifier les gènes responsables de formes monogéniques du diabète insulino-dépendant (DID) dans la population libanaise, fortement consanguine. A l'aide d'une étude génétique familiale, nous avons identifié une liaison génétique proche du gène WFS1, responsable du syndrome de Wolfram (WPS). Nous avons identifié une mutation WFS1LIB, associée à un délai dans l'apparition d'une Atrophie Optique (AO). Nos résultats suggèrent qu'un variant commun localisé dans la région 5' régulatrice du gène WFS1 est associé au délai du AO et diminue l'expression du gène WFS1. Nous avons également réalisé une étude de liaison génétique après exclusion des familles atteinte du gène WFS1. Ainsi, nous avons mis en évidence une liaison génétique sur le chromosome 11. Nous avons identifié 3 mutations potentielles et réalisé une sous-expression du gène par siRNA sur des ilôts de Langherans, INS-1E, et des cellules ß purifiées. Les résultats montrent que le déficit d'expression du gène résulte de l'accroissement de mort cellulaire et la diminution de l'expression d'insuline. Le dernier projet concerne l'étude génétique d'un patient libanais initialement diagnostiqué comme atteint du Syndrome de Wolfram. Nous avons étudié le gène ALMSl, responsable du Syndrome d'Alström pour lequel nous avons identifié une nouvelle mutation. En conclusion, les formes monogéniques de diabète représentent une part importante des cas de DID particulièrement dans les populations fortement consanguines telles que le Liban
Diabetes mellitus represents a heterogeneous group of metabolic disorders characterized by sustained high blood glucose concentrations. Disease etiology is still poorly understood but involves both genetic and environmental factors. The main aim of this thesis was to identify and study genes responsible for monogenic forms of juvenile-onset insulin-dependent diabetes (JOD) in the Lebanese population. Due to the high rate of consanguinity and intra-population endogamy, the Lebanese population is particularly well suited to address the question of the responsibility of monogenic contribution to JOD. Using a family-based genetic study, we identified evidence of linkage near the WFS1 gene, responsible for Wolfram syndrome. We identified one frameshift mutation, the WFS1LIB mutation, which was associated with a delayed onset of optic atrophy (OA). The delayed onset of OA in WFS1LIB homozygous patients was family dependent and suggested the role of a modifier variant. Our results suggest that one common variant located in the 5' regulatory region of the WFS1 gene is associated with delayed onset of OA and decreased expression of WFSL After excluding ail genetically explained families, we identified evidence of linkage on chromosome 11. We selected the most plausible candidate gene and identified 3 mutations. We then used a siRNA-mediated knockdown approach in dispersed islets, INS-1E, and purified bêta cells and showed that gene deficiency resulted in increased cell death and decreased insulin expression. The last study concerns the genetic investigation of a diabetic Lebanese patient initially diagnosed as Wolfram Syndrome. Using linkage study and sequencing, we selected ALMS1, responsible for Alström Syndrome, in which we identified a novel splice mutation. In conclusion, monogenic forms of diabetes are likely to represent a significant subset of JOD cases, generally diagnosed as T1D, particularly in highly consanguineous populations such as Lebanon

Les souris invalidées pour Hnf1a présentent un diabète sévère avec défaut d’insulino-sécrétion proche du phénotype observé chez les patients MODY3 (Maturity Onset Diabetes of te Young). Les mécanismes moléculaires responsables du diabète lié à la déficience en Hnf1a ne sont pas clairement compris. Dans ce travail, nous avons montré que des souris congéniques présentant la même délétion de Hnf1a dans des fonds génétiques différents présentent des phénotypes radicalement opposés. En effet, la déficience en Hnf1a conduit à un diabète sévère dans la plupart des lignées telles que 129, B6, BALB/c ou AJ (lignées sensibles). Mais à l’inverse, aucun diabète n’est observé chez les souris congéniques des lignées CBA et C3H malgré le défaut d’expression de Hnf1a (lignées résistantes). Les souris sensibles présentent une altération de leurs îlots de Langerhans avec notamment une diminution de taille de ces îlots. A l’inverse les souris résistantes présentent des îlots beta de taille normale malgré la déficience en Hnf1a. Nous avons pu montrer que le ou les variants génétiques présents dans les deux lignées résistantes agissent de façon dominante et, par un balayage du génome, nous avons identifié un locus majeur suppresseur du phénotype diabétique au niveau du chromosome 3. Ce locus majeur contient 11 gènes présentant des variations de SNP non synonymes et il interagit avec cinq autres loci ancillaires au niveau des chromosomes 4, 11 et 18. Notre travail montre finalement que les variations génétiques naturellement présentes dans les lignées de souris de laboratoire peuvent supprimer le phénotype diabétique lié à la déficience en Hnf1a
Hnf1a-/- mice exhibit a severe diabetes mellitus due to a drastic defect in insulin secretion that closely resembles to the phenotype presented by MODY3 (Maturity Onset Diabetes of the Young type 3) patients. The molecular mechanisms responsible for the diabetes are still poorly understood. Here we show that congenic mice of different genetic backgrounds carrying the same Hnf1a deletion presented with drastically different phenotypes. Hnf1a-deficiency led to severe diabetes when introgressed into 129, B6, BALB/C or A/J genetic backgrounds (sensitive strains). Conversely, when the same null mutation was introgressed into CBA or C3H genetic backgrounds (resistant strains), the diabetic phenotype was suppressed. In sensitive strains, pancreatic islets did not increase in size compared to control animals and on the other hand average islet-size growth was normal in resistant strains. The genetic variations naturally present in these two resistant strains acted in a dominant way and a genome scan analysis led to the identification of a major suppressor locus on chromosome 3 that accounted for more than 60% of the variance of glycemia. The major locus contained 11 genes with non-synonymous SNPs changes and it interacted with 5 additional ancillary loci on chromosomes 4, 11 and 18. Our study demonstrated that the naturally occurring genetic variation present in distinct mouse laboratory strains is able to suppress the phenotype of a monogenic disorder

Le diabète et l’obésité ont atteint de telles proportions dans le monde qu’on parle de pandémie. Les enjeux médicaux et financiers font de ces deux maladies un problème majeur de santé publique. Deux groupes de facteurs contribuent à ces deux maladies : l’environnement, et la génétique sur laquelle cette thèse s’appuie. Ce travail s’est focalisé sur les formes rares et monogéniques qui constituent les formes extrêmes de diabète de type 2 et d’obésité.Ces formes sont loin d’être totalement élucidées. Mon projet s’est concentré sur l’utilisation du séquençage de nouvelle génération (NGS) pour identifier de manière plus optimale, par rapport au séquençage classique de type Sanger, des mutations dans des gènes déjà connus chez de nouveaux patients introduits dans notre cohorte dans une optique de diagnostic. Le deuxième objectif était d’utiliser les techniques de NGS pour découvrir de nouveaux loci, liés à de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la physiopathologie du diabète et de l’obésité.La première approche utilise une technique d’enrichissement par hybridation en phase liquide et se focalise sur 34 gènes associés à des formes monogéniques et polygéniques d’obésité. Le criblage a été réalisé sur 201 individus dans 13 familles dont la cause d’obésité est inconnue. Cette approche a mené à l’identification d’une mutation dans un gène connu de l’obésité : PCSK1. Cette mutation est causale, car elle conduit à un codon-stop au début de la protéine et n’est présente que chez des individus obèses. De plus, l’étude fonctionnelle a démontré une inhibition partielle de PC1/3 par la protéine tronquée et un possible impact sur la maturation et la sécrétion de l’enzyme.La deuxième approche se base sur une technique d’amplification par PCR dans des microgouttelettes lipidiques développée par la société Raindance, dont le premier test vise à réidentifier les mutations causales du diabète et/ou de l’obésité chez 40 patients. Cette approche a donné des résultats satisfaisants, car pour une large majorité de patients, les mutations causales ont pu être à nouveau identifiées. Seul un patient n’a pu être reconfirmé à cause des outils bioinformatiques actuels qui restent limités dans la détection des indels complexes. Parmi les 39 patients identifiés, 3 d’entre eux sont potentiellement porteurs de plusieurs mutations causales. Cette technique pourrait être envisagée dans le domaine clinique, car elle permet une approche multigénique en fournissant un diagnostic rapide, moins couteux et qualitativement aussi bon que le séquençage Sanger.La troisième approche met en jeu le séquençage de l’exome entier (WES) chez 4 individus où la famille entière s’est précédemment révélée négative pour tous les gènes connus du diabète. Cette approche a permis la découverte d’un 13e gène du MODY, KCNJ11, et confirme le large spectre phénotypique qui va du diabète néonatal au MODY selon les mutations. La difficulté majeure de cette technique est le filtrage des variants en vue d’aboutir à une seule mutation causale (ou éventuellement plusieurs sur un même gène) pour identifier de nouveaux gènes du MODY. La stratégie utilisée combinait à la fois un filtrage bioinformatique, avec par exemple des filtres sur la coségrégation familiale et sur des bases de SNPs référencés, et un filtrage biologique, avec l’utilisation d’une technique de génotypage haut débit. En conclusion, ce travail a permis de tirer parti des avancées technologiques comme la capture, le séquençage ciblé de masse et le NGS pour élucider et améliorer le criblage des formes monogéniques de diabète et d’obésité. Cette amélioration de la compréhension des mécanismes moléculaires conduira peut-être au développement de meilleurs traitements comme la médecine personnalisée. On espère voir des améliorations directes pour le patient dans un futur proche, par exemple un diagnostic moléculaire plus rapide, plus sûr et plus exhaustif
Diabetes and obesity have reached such proportions worldwide we are talking about pandemic. Both diseases are a major cause of mortality and multiple complications. Medical and financial issues are for both diseases a major public health problem. Two groups of factors contribute to these two diseases: environment, and genetics on which this thesis is based. This work focused on rare and monogenic forms which are extreme forms of type 2 diabetes and obesity.These forms are far from being fully understood. My project focused on the use of next generation sequencing (NGS) to identify more optimally, compared to conventional Sanger sequencing, mutations in already known genes among new patients in our cohort for diagnostic purposes. The second objective was to use NGS to discover new loci associated with new signaling pathways involved in the pathophysiology of diabetes and obesity.The first approach uses a liquid-phase hybridization technique and focuses on 34 genes associated with monogenic and/or polygenic obesity. The screening was carried out on 201 people in 13 families for which the cause of obesity is unknown. This approach led to the identification of a mutation in a known gene of obesity: PCSK1. This mutation is causal because it leads to a stop codon at the beginning of the protein and is present only in obese individuals. Additionally, functional studies have demonstrated partial inhibition of PC1/3 by the truncated protein and the possible impact on the processing and secretion of this enzyme. This study has been published published in the "International Journal of Obesity" newspaper.The second approach is based on a PCR amplification technique in lipid microdroplets developed by Raindance. The first test is to re-identify the causal mutations of diabetes and/or obesity in 40 patients. This approach has yielded satisfactory results because for a large majority of patients, the causative mutations have been identified again. Only one patient was unable to be reconfirmed because current bioinformatics tools are limited in the detection of complex indels. Of the 39 patients identified, 3 of them are potential carriers of several causative mutations. This technique could be considered in the clinical field because it allows a multigene approach by providing a rapid diagnosis, cheaper and with a quality similar to the gold standard Sanger sequencing. For us, the purpose of this technique is a fast and optimal clinical diagnosis in order to identify unsolved cases, which are candidates for exome sequencing. This second study was published in "Diabetes Care" journal.The third approach involves whole exome sequencing (WES) in 4 individuals where the whole family was previously tested negative for all known genes of diabetes. This approach led to the discovery of a thirteen MODY gene, KCNJ11, and confirms the broad phenotypic spectrum that goes from neonatal diabetes to MODY depending on the mutations. The major difficulty with this technique is filtering variants in order to get a single causal mutation (or possibly several on the same gene) to identify new MODY genes. The strategy we used combined both a bioinformatics filter for example with filters on family cosegregation and on SNP databases and a biological filter, with the use of a technique for high-throughput genotyping. This pioneering study in the use of NGS to identify new genes of MODY has been published in "PLoS ONE".In conclusion, this work took advantage of technological advances such as capture, targeted sequencing and NGS to elucidate and to improve the screening of monogenic forms of diabetes and obesity. This improved understanding of the molecular mechanisms may lead to the development of better treatments like personalized medicine. We hope to see direct improvements for patients in the near future, such as a more accurate, faster and more comprehensive molecular