Variation génétique, transcriptome et épigénome du rétrécissement aortique calcifié – CavsGen

Les récents développements technologiques en génomiques, associés à notre rapide compréhension de la fonction des régions non-codante du génome (et spécifiquement dans le coeur) et couplés à la disponibilité de grandes cohortes de patients hautement caractérisées nous permettent désormais de:
1. Rechercher dans l’ensemble des régions codantes du génome (exome) des variants génétiques rares (séquençage d’exome)
2. Rechercher dans l’ensemble du génome des variations génétiques fréquentes qui module le risque développer la pathologie (étude d’association génome entier)

A ce stade du projet des progrès notables ont été réalisé dans l’identification de variants génétiques fréquents.
? Identification de variants fréquents prédisposant au RAC dans la population générale (étude d’association)
Afin d’éviter l’identification de signaux d’associations lié à une stratification entre les cas et les témoins lors de notre étude d’association nous avons étudié la distribution des variations génétiques fréquentes au sein d’une population de patients atteints de rétrécissement aortique calcifié recrutés en Bretagne et Pays de la Loire, ainsi que d’une population originaire du grand Ouest de la France (population DESIR) en fonction de leur lieu de naissance. Ce travail a mis en évidence l’existence un gradient génétique au sein même de la population des Pays de la Loire (gradient Nord-Sud) mais surtout avec la population Bretonne et des Pays de La loire, qui ont constitué les deux bassins de recrutement des patients atteints d’un RAC.
Une étude d’association nous a permis d’identifier 1région potentiellement associées au RAC avec notamment un signal sur le chromosome 8. Le gène AGPAT5 associé à ce signal d’association code pour une protéine précurseur de tous les glycérolipides. AGPAT5 constitue un bon gène candidat puisque des dérégulations de l’homéostasie lipidique sont clairement reconnues comme une voie majeure dans le développement du RAC.

Si l’implication du gène AGPAT5 est confirmé cela renforcera le concept de l’importance du contrôle génétique des réseaux de régulation des voies lipidiques dans le développement du rétrécissement aortique calcifié dégénératif.

Afin d’éviter l’identification de signaux d’associations lié à une stratification entre les cas et les témoins lors de notre étude d’association nous avons étudié la distribution des variations génétiques fréquentes au sein d’une population de patients atteints de rétrécissement aortique calcifié recrutés en Bretagne et Pays de la Loire, ainsi que d’une population originaire du grand Ouest de la France (population DESIR) en fonction de leur lieu de naissance. Ce travail a mis en évidence l’existence un gradient génétique au sein même de la population des Pays de la Loire (gradient Nord-Sud) mais surtout avec la population Bretonne et des Pays de La loire, qui ont constitué les deux bassins de recrutement des patients atteints d’un RAC. Ce travail permettra de mieux corriger une éventuelle stratification entre nos cas et témoins lors de l’étude d’association RAC.
? Ce travail a fait l’objet d’une première publication : Karakachoff M, et al. Fine-scale human genetic structure in Western France. Eur J Hum Genet. 2014.

L’objectif de ce projet de recherche fondamental, CavsGen, est d’identifier les gènes et voies biologiques impliqués dans le rétrécissement aortique calcifié (RAC), la valvulopathie cardiaque la plus fréquente. Avec le vieillissement de la population, l’augmentation du nombre de remplacements valvulaires chirurgicaux, seule issue thérapeutique efficace en l’absence de traitement préventif, augmentera de manière significative et impactera sur le coût de la santé en Europe et dans le monde. Malgré la prévalence élevée du RAC dans la population, les connaissances sur sa composante génétique et les mécanismes physiopathologiques sont presque inexistantes, et par conséquent aucun traitement pharmacologique n’est disponible.

Les technologies de génotypage haut-débit permettent d’étudier de larges cohortes de patients pour des centaines de milliers de marqueurs. Les études d’association (’GWAS’), qui se sont focalisées sur les variants communs, ont permis d’identifier de nouvelles voies biologiques et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour des maladies communes telles que la sclérose en plaques ou la polyarthrite rhumatoïde. Néanmoins les études d’association, se focalisant sur les variations génétiques communes de l’ADN, n’expliquent qu’une fraction de l’héritabilité des maladies communes, et la communauté scientifique se tourne à présent vers la caractérisation des variants génétiques rares, rendue possible par le séquençage nouvelle génération. Le séquençage d’exome a permis l’identification de la cause génétique de douzaines de maladies rares précédemment inexpliquées, en seulement trois ans, et peut aussi être utilisé pour étudier des formes familiales rares de maladies communes.

Dans ce projet, la forme commune de RAC dans la population générale sera étudiée en identifiant des gènes de susceptibilité, grâce à une grande cohorte de 1 800 cas de RAC sévères (1 400 cas génotypés), recrutés par l’institut du thorax à Nantes, en collaboration avec les CHU de Nantes, Rennes et Angers. Nous initions une collaboration avec l’hôpital Bichat (Paris) et l’institut universitaire de cardiologie et de pneumologie de Québec (960 cas déjà génotypés) pour réaliser une méta-analyse. De plus, le recrutement par l’institut du thorax de nombreuses formes familiales, suggérant des formes héréditaires de RAC, devrait permettre d’identifier les premiers gènes majeurs de RAC. L’identification de nouveaux gènes sera également guidée par l’analyse de l’expression génique, de l’épissage, et des miRNA dans les valves calcifiées de patients (le « transcriptome »), et nous évaluerons si des modifications épigénétiques (changements dynamiques de la méthylation de l’ADN), qui peuvent influencer les maladies communes, jouent un rôle dans le RAC. La caractérisation fonctionnelle des nouveaux gènes identifiés, par l’étude de modèles cellulaires et animaux en collaboration avec des équipes françaises et étrangères, sera la première étape pour la compréhension du remodelage des valves et l’identification de cibles thérapeutiques. L’identification des premiers gènes à l’origine de formes communes ou rares de RAC permettront d’améliorer la prévention et la prise en charge médicale.

Les connaissances apportées par ce projet, qui combinera une expertise médicale, des technologies de pointe en génomique, des analyses intégratives de données, et un suivi fonctionnel, améliorera non seulement la compréhension d’une des maladies cardiaques les plus fréquentes, mais représentera également un pas en avant vers la médecine génomique.