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Neurogénétique Final > Séquençage d'exome et maladies neurologiques - 8 novembre 2018 > Flashcards

Séquençage d'exome et maladies neurologiques - 8 novembre 2018 Flashcards

1
Q

Qu’est-ce que ça prend pour répondre aux différentes questions des parents?

A

Un diagnostic moléculaire.

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Q

Le séquençage d’exome remplace quelle pratique? Quel est son avantage?

A

IRM répétitifs, ponction lombaire, biopsies, etc.

Permet de limiter les tests coûteux et invasifs pour l’enfant.

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3
Q

Que comprend le fait d’offrir un traitement adapté (personnalisé)?

A
  • Éviter certains traitements pouvant aggraver la condition
  • Proposer un traitement ciblant la voie moléculaire
  • Développer de nouveaux traitements
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4
Q

Que permet un conseil familial?

A
  • Estimer le risque de récurrence

- Offrir un dépistage pré-natal

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5
Q

Pourquoi investiguer les bases génétiques des maladies?

A

1 - Préciser ou confirmer un diagnostic clinique
2 - Limiter les investigations non requises
3 - Offrir un traitement adapté (personnalisé)
4 - Mieux prédire l’évolution attendue et le pronostic
5 - Permettre un conseil familial
6 - Renseigner sur les mécanismes sous-jacents
7 - Briser l’isolement et aider l’acceptation de la maladie

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6
Q

Quelle est la raison principale d’investiguer les bases génétiques des maladies?

A

Pour briser l’isolement et aider l’acceptation de la maladie.

Le diagnostic moléculaire permet de diminuer la culpabilité des parents.

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7
Q

Donne-moi des exemples de maladies du neurodéveloppement syndromiques.

A
  • Trisomie 21
  • X Fragile
  • Cornelia-de-Lange
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8
Q

Sur quels types de maladies du neurodéveloppement fait-on l’investigation?

A
  • DI
  • Épilepsie
  • TSA
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9
Q 
Quelle investigation fait-on sur : 
1 - Trisomie 21?
2 - X Fragile?
3 - Cornelia-de-Lange?
4 - Maladies non-syndromiques?
A

1 - Caryotype CGH = pour aller chercher les remaniements chromosomiques
2 - Séquençage Ciblé (1 gène) = pour aller chercher les répétitions de triplets
3 - Séquence Ciblé (panel ciblé pour la maladie)
4 - Panel extensif ou séquençage d’exome

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10
Q

Panel extensif = ?

A

On séquence par exemple 300 gènes qui causent l’autisme, la DI et l’épilepsie.

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11
Q

Séquençage d’exome = ?

A

Pour tous les gènes.

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12
Q

Quelle est la technique la plus puissante : panel ou séquençage d’exome?

A

Séquençage d’exome est 2x plus puissant en terme de rendement diagnostic que les panels pour les maladies non-spécifiques du neurodéveloppement.

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13
Q

Qu’est-ce qui peut causer des maladies du neurodéveloppement?

A

Hétérogénéité génétique = Chevauchement de gènes chez les patients atteints de DI, SCZ, TSA, épilepsie qui peuvent causer différentes maladies du neurodéveloppement.

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14
Q

Pourquoi dit-on que les maladies du neurodéveloppement contiennent une hétérogénéité génétique?

A
  • Présentation clinique non spécifique ne permettant pas de cibler un seul gène lors de l’investigation
  • Spectrum de présentations cliniques avec chevauchement entre les maladies (DI/TSA/épilepsie)
  • Plusieurs dizaines de gènes associés à une maladie donnée
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15
Q

À cause de l’hétéogénéité génétique des maladies du neuodéveloppement, comment doit-on faire le séquençage?

A

Séquençage de plusieurs gènes requis d’emblée.

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16
Q

Qu’est-ce que l’exome?

A
  • Régions codantes de tous les gènes (22 000)
  • Représente 1% du génome (30 Mb)
  • 85% des mutations causant les maladies connues se retrouvent dans l’exome
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17
Q

Pourquoi choisit-on de séquencer l’exome au lieu du génome complet?

A

Coût moins élevé, moins de temps, facilité d’accès sur un portable.

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18
Q

Comment se fait un séquençage d’exome?

A

1 - On prend l’ADN génomique des patients par une prise de sang;
2 - On extrait l’ADN et on le fragmente en petits fragments de 200 pb;
3 - On utilise une librairie de capture qui recherche chacun des exons de l’exome pour aller cibler toutes les parties codantes de tous les gènes;
4 - Toutes ces billes là vont aller s’aligner et on va pouvoir les extraire et aller séquencer l’ADN qui y est rattaché.

On doit matte nos séquences d’ADN sur la séquence officielle de référence et on peut identifier les variants par rapport à la séquence de référence.

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19
Q

Comment se fait l’analyse informatique du séquençage d’exome entier?

A

1 - Mapping = aligner les variants sur la séquence de référence
2 - Alignement = aligner et exclure les doublons, duplications
3 - Variant Identification = filtres pour identifier nos variants/variations avec plus de précision
4 - Filtering
5 - Classification (De novo variants et Recessive variants)

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20
Q

Analyse informatique : De quoi dépend la qualité de nos résultats?

A

On doit toute séquencer nos bases et ensuite on doit les interpréter, donc on a une part de la qualité de nos résultats qui dépend du pattern d’analyse qu’on utilise et la compréhension de la maladie.

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21
Q

Quelle possibilité a-t-on chez l’enfant?

A

Possibilité de faire le séquençage d’exome des parents. facilite l’analyse, mais coûte beaucoup plus cher.

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22
Q

Quel est le rendement moyen par exome?

A
  • 23560 variants codants

- 800 variants rares dont 1-2 variants de novo, 1 variant hémizygote et 6 variants récessifs

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23
Q

Vrai ou Faux : La majorité des variants sont uniques.

A

Vrai.

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24
Q

Comment décider quels variants sont pathogènes?

A

1 - Mutations connues pathogènes (déjà rapportées)
2 - Variant dans un gène associé à la maladie étudiée (concordance du phénotype)
3 - Variant rare ou très rare
4 - Type de variant (délétion/duplication, faux-sens > non-sens, épissage)
5 - Variant dans une région bien conservée
6 - Impact prédit sur la structure 3D, la localisation ou la fonction de la protéine (domaine critique impliqué, hotspot)
7 - Données fonctionnelles

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25
Q

Que retrouve-t-on dans les données fonctionnelles?

A
  • Gène exprimé dans l’organe cible (cerveau)

- Modélisation in vitro (modèles cellulaires) ou in vivo (animaux)

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26
Q

De quelle manière le rendement diagnostique varie-t-il?

A

Varie selon les maladies étudiées, reflétant les connaissances actuelles des gènes impliqués dans une maladie donnée.

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27
Q

Quelle est la grande problématique actuellement à propos du rendement diagnostique?

A

On trouve des variants dans un gène, ils n’ont pas été décrits.

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28
Q

Quelle est l’utilité du séquençage d’exome?

A

Permet d’arriver plus rapidement à un diagnostic dans les contextes de maladies rares = raccourcir l’odyssée diagnostique et thérapeutique.

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29
Q

Quelles sont les 4 situations dans lesquelles le séquençage d’exome est particulièrement utile?

A

1 - Maladies rares génétiquement hétérogènes
2 - Maladies à présentation non-spécifique
3 - Présentation inhabituelle d’une maladie rare
4 - Maladies avec traitement spécifique disponible

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30
Q

Quelle est l’utilité d’avoir un séquençage d’exome dans une maladie avec hétérogénéité génétique comme l’épilepsie?

A

Utilité d’avoir des panels pour ces gènes en raison que l’on peut avoir des patients qui se retrouvent entre 2 catégories.

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31
Q

Quelles sont les 3 catégories de crises d’épilepsie?

A

1 - Généralisées = crise généralisée, 2 hémisphères du cerveau qui sont impliqués en même temps
2 - Focales = crises venant d’une région particulière du cerveau
3 - Encephalopathies épileptogènes = enfants qui ont des DI profondes vu qu’ils ont souvent plein de types de crises mélangés.

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32
Q

Vrai ou Faux : Cliniquement, l’épilepsie est une maladie.

A

Faux, elle n’en est pas une, mais plusieurs genres de syndromes.

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33
Q

Que retrouve-t-on dans les encéphalopathies épileptogènes?

A
  • Épilepsies précoces
  • Épilepsies réfractaires
  • RGD/DI
  • Risque accru de TSA
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34
Q

Qu’est-ce qui cause les spasmes infantiles de l’épilepsie?

A

Tout peut être touché en terme de gènes dans les processus biologiques qui donnent des spasmes infantiles.

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35
Q

Mutation PANK2 = ?

A

Cause la maladie de Hallerverdon-Spatz

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36
Q

Mutation POMNGT = ?

A

Cause la maladie Muscle-Eye-Brain

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37
Q

Pourquoi est-il difficile de détecter la maladie Muscle-Eye-Brain?

A

Atteintes classiques masquées par le strabisme et la spasticité.

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38
Q

Maladie Muscle-Eye-Brain = ?

A

Malformations cérébrales (cervelet atrophié et manque de protubérance), dystrophie congénitale cérébrale, glochomes au niveau des yeux.

39
Q

Que cause la délétion SLC2A1?

A

Déficit en transport cérébral du glucose (Glut 1).

40
Q

Quel est le traitement ciblé pour la délétion SLC2A1?

A

Diète cétogène : apporte des cétones au cerveau, compense le manque de glucose au cerveau, donc le glucose est conservé. Permet de prévenir l’évolution de cette maladie.

41
Q

Quel est le traitement ciblé de la mutation homozygote PNPO?

A

Pyridoxal-5-P (précurseur de la vitamine B6).

42
Q

Quel est la prochaine étape dans le séquençage d’exome?

A
  • Accélérer le processus pour donner des résultats et traiter les patients.
  • Accès aux tests et la rapidité d’obtenir les résultats pour traiter les enfants.
43
Q

Quelles sont les limites techniques du séquençage d’exome?

A

1 - Couverture incomplète des exons
2 - Filtration trop sévère des variants (mosaïques exclues si < 4 reads/exons portent le variant)
3 - Variants hors des régions codantes non capturés
4 - N’identifie pas les délétions emportant une copie du gène
5 - Coût (1500$/exome, > 5000$ si labo privé)
6 - Temps de séquençage et d’analyse (6 mois en pratique)
7 - Variants de signification incertaine (faux-sens, jamais rapporté, nouveau gène, hérédité non vérifiable)

44
Q

Pourquoi dit-on qu’une des limites techniques du séquençage d’exome est la couverture incomplète des exons?

A
  • Qualité sous-optimales de l’ADN
  • Certains exons sont mal capturés (GC riches)
  • Certaines régions ne sont pas séquencées assez profondément
45
Q

Que contient le génome?

A
  • 22 000 gènes

- 3.2 millions de nucléotides dont ARN non codants, répétitions en tandem, promoteurs, éléments régulateurs

46
Q

Le séquençage d’exome permet d’identifier (3)?

A

1 - Remaniements chromosomiques manqués au CGH (<500 pb)
2 - Mutations dans les exons mal capturés en exome (GC riches)
3 - Mutations dans les régions non-codantes (miARN, promoteurs)

47
Q

Quel est le rendement clinique du séquençage d’exome?

A

Environ 30% (analyse ciblant exons)

48
Q

Quelle est la limite du séquençage d’exome?

A

Avec le génome, on séquençage à moins grande profondeur, donc il se peut qu’on manque des séquences de cette façon.

49
Q

VUS = ?

A

Variant of uncertain significance

50
Q

Que faire avec les VUS?

A

1 - Vérifie le patron d’hérédité

2 - Validation fonctionnelle

51
Q

Que regarde-t-on lorsqu’on vérifie le patron d’hérédité?

A
  • Variant de novo (non hérité) et maladie sporadique

- Si hérité d’un parent non atteint : probablement bénin sauf si maladie connue à pénétrance variable

52
Q

Que regarde-t-on lors de la validation fonctionnelle?

A
  • Modèles cellulaires hétérologues
  • Neurones dérivés de cellules souches
  • Organoïdes (brain in a dish)
  • Modèles in vivo (animaux)
53
Q

Quel est l’avantage et la limite des organoïdes?

A
  • Avantage : Morphologie, connectivité, directement les cellules du patient
  • Limite : variabilité d’un patient à l’autre
54
Q

Organoïdes = ?

A

On peut faire pousser un mini cerveau à partir de cellules souches du patient.

55
Q

Quelle est l’utilité des neurones dérivé de cellules souches?

A

On prend sur la biopsie de peau ou sur l’urine, on va chercher des cellules souches, on transforme ces cellules souches en neurones et on peut regarder l’impact sur la morphologie, la connectivité dans le contexte de cette mutation.

56
Q

Quels sont les mécanismes divers des encéphalopathies épileptogènes?

A
  • Canaux ioniques : K, Na, Ca
  • Récepteurs : NMDA, GABA
  • Relâche synaptique
  • Transcription
  • Chromatine
  • Régulation protéique
  • Dendritogénèse
  • Migration neuronale
  • Signalisation
  • État énergétique
  • Apoptose
57
Q

Qu’a-t-on besoin pour la validation fonctionnelle des encéphalopathies épileptogènes?

A

Consortium de labos

58
Q

CACNA1A est impliqué dans ?

A
  • Épilepsie
  • DI
  • TSA
  • Nystagmus down-beat
59
Q

Mutation dans CACNA1A = ?

A

Pertes de fonction des canaux calciques Cav2.1 qui cause la maladie.

60
Q

Cav2.1 = ?

A

Important pour la relâche synaptique.

61
Q

Que cause la délétion du gène CACNA1A chez la souris?

A

Perte de fonction de ce gène qui cause une désinhibition corticale : La souris développe une épilepsie généralisée avec plusieurs genres de crises.

62
Q

CACNA1A code pour ?

A
  • Canal P/Q

- Cav2.1

63
Q

Que retrouve-t-on lors de la validation fonctionnelle de VUS?

A

1 - Impact sur la fonction (perte ou gain de fonction)
2 - Impact sur la localisation (empêche le canal de se rendre à la membrane, reste dans le cytoplasme)
3 - Impact sur la structure (affecte le positionnement du canal)

64
Q

Des mutations dans le gène SCN1A causent …

A
  • Épilepsie précoce (2-3 ans) : statut focal fébrile, absences atypiques, CTG, myoclonies, crises focales, photosensibilité à 60%)
  • Atteinte cognitive/régression (TDAH, DI)
  • Déficits moteurs (ataxie, parkinsonisme)
65
Q

Rôle de SCN1A = ?

A

Excitabilité neuronale

66
Q

Quelle est l’étiologie d’une mutation dans le gène SCN1A?

A
  • 90% des mutations SCN1A
  • Défaut d’excitabilité neuronale
  • Impact majeur su INs GABAergiques
  • Éviter bloqueurs Na (CBZ, LTG)
67
Q

Une mutation dans SCN1A affecte quel canal ?

A

Nav1.1

  • Canal de sodium affecté qui permet l’entrée du sodium pour générer le potentiel d’action.
  • Défaut d’excitabilité neuronale et on se rend compte qu’il y a un impact majeur sur les interneurones GABAergiques.
  • Perte d’inhibition.
68
Q

Quel est le lien entre Cav2.1 (CACNA1A) et Nav1.1 (SCN1A)?

A
  • Canaux ioniques qui contrôlent l’excitabilité des cellules (Nav1.1) ou la relâche synaptique (Cav2.1) qui donnent des tableaux qui se ressemblent.
  • Si perte de fonction de ce canal, on aggrave la maladie.
69
Q

Rôle de STXBP1 = ?

A

Transmission synaptique

Il se lie à la syntaxine et permet le ducking des vésicules.

70
Q

Que cause une mutation dans le gène STXBP1?

A
  • Épilepsie réfractaire (ohtahara ou spasmes infantiles, autres EE précoces non spécifiques, quadriparésie spastique, DI profonde)
  • Choréoathétose, tremblements (IRM : hypomyélinisation, EGG : burst-suppression, hypsarrhythmia)
71
Q

Quelles sont les mécanismes du gène STXBP1?

A
  • Réduction de la transmission synaptique (effet préférentiel GABAergique?)
  • Réponse au lévétiracetam (SV2A)?
72
Q

STXBP1 = ?

A

Syntaxin binding protein 1

73
Q

SCN1A = ?

A

Sodium voltage-gated channel alpha subunit

74
Q

ARX = ?

A

Aristaless-related homeobox protein

75
Q

Rôle de ARX = ?

A

Migration neuronale

76
Q

ARX est lié à ?

A

L’X des garçons.

77
Q

ARX : Que cause-t-il?

A
  • SI (spasmes infantiles) ou autres EE non spécifiques
  • DI, TSA
  • +/- malformations (lissencéphalie, agénésie CC)
78
Q

ARX : Quels sont les mécanismes associés?

A
  • Facteur de transcription
  • Régule la prolifération, la migration et la différenciation
  • Critique pour les interneurones GABAergiques
79
Q

Rôle de la voie mTOR = ?

A

Synthèse protéique

80
Q

Que cause une mutation dans la voie mTOR?

A
  • SI (spasmes infantiles), +/- Lennox-Gastaut
  • RGD, DI, TSA
  • Malformations (tubères STB, dysplasie, hémomégalencéphalie)
81
Q

Voie mTOR : Quels sont les mécanismes associés?

A
  • Hyperactivation de mTOR

- Bloqueurs mTOR (everolimus)

82
Q

Quelle est l’utilité des bloqueurs mTOR?

A

Utiles pour contrôler l’épilepsie et améliorer le devenir neurologique chez les enfants qui ont des mutations qui causent la sclérose tubéreuse.

83
Q

CHD2 = ?

A

Chromodomain helicase DNA-binding protein 2

84
Q

Rôle de CHD2 = ?

A

Remodelage de la chromatine

85
Q

Quel est le phénotype clinique d’une mutation dans CHD2?

A

Sporadique

  • Absences, myoclonies, GTC, photosensibilité accrue, Dravet
  • DI +/- TSA (parfois isolé)
86
Q

Quelle est la pathophysiologie de CHD2?

A

Remodelage de la chromatine : permet l’accessibilité des gènes à la machinerie de transcription.

87
Q

CHD2 : Pourquoi un gène qui cause le remodelage de la chromatine a un atteinte au niveau cérébral?

A

Modélisation animale illustre les gènes dérégulés

  • Ils ont pris les cerveaux des souris et on été voir l’expression des gènes. Quels sont les gènes touchés par le remodelage de la chromatine.
  • Plusieurs des gènes impliqués sont des gènes déjà bien décrits dans l’épilepsie, DI et autisme.
  • Master de gènes qui sont déjà décrits dans des maladies du neurodéveloppement.
88
Q

Vrai ou Faux : Les maladies du neurodéveloppement sont génétiquement homogènes.

A

Faux, elles sont génétiquement hétérogènes.

89
Q

Vrai ou Faux : Plusieurs maladies rares sont monogéniques.

A

Vrai.

90
Q

Quelle est la limite des maladies du neurodéveloppement?

A

Leurs présentations non spécifiques et le chevauchement clinique d’une condition à l’autre limite notre habileté à prédire l’étiologie sous-jacente.

91
Q

Qu’est-ce qui offrent la possibilité d’explorer plus efficacement l’ensemble des gènes et de préciser le diagnostic chez un peu plus du tiers des patients, limitant l’odyssée diagnostique?

A

Des approches de séquençage d’exome/ génome

92
Q

Que peut-on dire par rapport aux limites techniques qui existent?

A

Elles doivent être prises en considération dans l’interprétation des résultats négatifs.

93
Q

Quel est le gros problème dans les techniques de validation fonctionnelle et de modélisation?

A

Les variants de signification incertaine (VUS).

94
Q

Que permet la validation fonctionnelle et la modélisation?

A

Optimisent l’interprétation des résultats (VUS) et permettent de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents.

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