356 research outputs found
Nonsyndromic x-linked mental retardation: where are the missing mutations?
No full textAnalysis of linkage intervals from 125 unrelated families with nonsyndromic X-linked mental retardation (NS-XLMR) has revealed that the respective gene defects are conspicuously clustered in defined regions of the human X-chromosome, with approximately 30% of all mutations being located on the proximal Xp. In 83% of these families, underlying gene defects are not yet known. Our observations should speed up the search for mutations that are still missing and pave the way for the molecular diagnosis of this common disorder.Hans-Hilger Ropers, Maria Hoeltzenbein, Vera Kalscheuer, Helger Yntema, Ben Hamel, Jean-Pierre Fryns, Jamel Chelly, Michael Partington, Jozef Gecz and Claude Morain
Haut taux de mutations identifié par séquençage de l'exome dans les dystonies complexes
No full textMédecine (neurologie
Disruptions of the novel KIAA1202 gene are associated with X-linked mental retardation
No full textThe extensive heterogeneity underlying the genetic component of mental retardation (MR) is the main cause for our limited understanding of the aetiology of this highly prevalent condition. Hence we set out to identify genes involved in MR. We investigated the breakpoints of two balanced X;autosome translocations in two unrelated female patients with mild/moderate MR and found that the Xp11.2 breakpoints disrupt the novel human KIAA1202 (hKIAA1202) gene in both cases. We also identified a missense exchange in this gene, segregating with the Stocco dos Santos XLMR syndrome in a large four-generation pedigree but absent in >1,000 control X-chromosomes. Among other phenotypic characteristics, the affected males in this family present with severe MR, delayed or no speech, seizures and hyperactivity. Molecular studies of hKIAA1202 determined its genomic organisation, its expression throughout the brain and the regulation of expression of its mouse homologue during development. Transient expression of the wild-type KIAA1202 protein in HeLa cells showed partial colocalisation with the F-actin based cytoskeleton. On the basis of its domain structure, we argue that hKIAA1202 is a new member of the APX/Shroom protein family. Members of this family contain a PDZ and two ASD domains of unknown function and have been shown to localise at the cytoskeleton, and play a role in neurulation, cellular architecture, actin remodelling and ion channel function. Our results suggest that hKIAA1202 may be important in cognitive function and/or development.Olivier Hagens, Aline Dubos, Fatima Abidi, Gotthold Barbi, Laura Van Zutven, Maria Hoeltzenbein, Niels Tommerup, Claude Moraine, Jean-Pierre Fryns and Jamel Chelly, et al
Kif2a conditional knock-in mouse : a flexible model to study cortical malformations and epilepsy
No full textA l’aide d’études génétiques, notre équipe, a identifié chez des patients avec des malformations du développement cortical (MDC), des mutations dans le gène KIF2A, une kinésine impliquée dans la dynamique des microtubules. Afin d’étudier dans un contexte physiologique l’impact de ces mutations sur le développement cortical, nous avons développé un modèle murin exprimant la mutation p.His321Asp de KIF2A. Les analyses neuro-anatomiques et neuro-développementales des souris exprimant la mutation ont permis de mettre en évidence une microcéphalie, et des anomalies de positionnement neuronale dans le cortex et l’hippocampe. Les explorations phénotypiques, nous ont permis de montrer une susceptibilité accrue à l’épilepsie chez la souris mutante. De plus, des analyses fonctionnelles sur les fibroblastes de patient et par purification de la protéine mutante ont montré l’incapacité de la protéine mutante à dépolymériser les microtubules. Nous pensons que l’ensemble des résultats obtenus lors de ce projet de thèse pourra apporter une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués dans les MDC lié aux mutations dans KIF2A.By using genetic studies, our team have identified in patient with malformations of cortical development, missense mutations in the KIF2A gene, a kinesin involved in microtubules depolymerization. In order to study in a physiological context the impact of these mutations on the cortical development, we have developed expressing the KIF2A p.His321Asp mutation. The first neuro-anatomical and neuro-developmental analyzes of the mice expressing the mutation during embryonic development allowed us to highlight microcephaly and neuronal positioning abnormalities in the cortex and the hippocampus. Phenotypic explorations allowed us to highlight increased susceptibility to epilepsy in the mutant mouse. In addition, functional analyzes using patient fibroblasts and purification of the mutant protein have shown that the mutant protein can not depolymerize microtubules. We believe that all the results obtained during this thesis project will provide a better understanding of the pathophysiologic mechanisms involved in malformations of cortical development related to mutations in the KIF2A gene
Physiopathologic exploration of malformation of cortical development due to mutation in TUBB3
No full textD’une organisation très complexe, le cortex résulte de différents processus coordonnés qui comprennent la neurogenèse, la migration et la différenciation neuronales. L’altération d’un ou plusieurs de ces processus peut entrainer chez l’homme l’apparition de malformations du développement cortical (MDC).L’identification de mutations chez des patients présentant des MDC dans les gènes DCX et LIS1 codant des protéines s’associant directement ou indirectement aux microtubules a montré le rôle primordial du cytosquelette dans le développement cortical. Ce constat fut renforcé par la découverte de mutations dans des gènes codant des sous-unités tubulines elles-mêmes (TUBA1A, TUBB2B et TUBB5), unités structurelles et fonctionnelles des microtubules.Notre étude apporte des contributions à cette observation importante. En effet, nous avons tout d’abord identifié l'existence de six mutations faux-sens dans le gène TUBB3, chez douze patients, incluant un cas fœtal. Les mutations ont été trouvées principalement à l'état hétérozygote et peuvent être de novo ou transmises selon un mode autosomique dominant. Tous les patients ont en commun des anomalies complexes du développement du cortex, évocatrices de polymicrogyries frontales ou de désorganisations et simplifications gyrales en combinaison avec des anomalies du corps calleux et de la capsule interne des ganglions de la base ainsi qu'une hypoplasie du pont et du cervelet. La deuxième partie de ce travail s’intéresse à l’effet de la perte d’expression de la tubuline β3 et des mutations responsables de MDC sur les processus de la migration radiaire des neurones pyramidaux par une approche d’électroporation in utero chez la souris. L’inactivation de Tubb3 entraine un défaut de migration drastique : la majorité des cellules électroporées sont présentes dans la zone sous ventriculaire et la zone intermédiaire. Des explorations montrent une diminution du nombre de cellules multipolaires présentant des processus multiples et bien élongés, et une augmentation du nombre de cellules rondes ne présentant pas ou peu de processus. Ces résultats laissent penser que la diminution de Tubb3 entraine des défauts du contrôle des étapes de multipolarisation et rebipolarisation des neurones pyramidaux lors de la migration radiale. Nous avons également mis en évidence une augmentation de la population de progéniteurs intermédiaires électroporés avec l’ARNsh anti-Tubb3. Cette augmentation est accompagnée d’une forte diminution de leur division cellulaire. Ce résultat soulève de nombreuses questions sur le rôle potentiel de Tubb3 dans cette population. Enfin, nous avons pu constater que l’arrêt de migration observé peut être sauvé par une surexpression du transcrit de TUBB3 alors que les tubulines TUBB1, TUBB2B et TUBB4A sont dans l’incapacité de restaurer pleinement la migration radiaire des neurones sous exprimant Tubb3. Ces observations tendent à étayer l’hypothèse selon laquelle les sous unités tubulines possèdent des spécificités fonctionnelles.Dans l’ensemble, nos travaux montrent donc que des mutations de TUBB3 sont liées à des formes de MDC et que Tubb3 joue un rôle important dans la migration des neurones pyramidaux chez la souris, notamment par le contrôle des changements morphologiques qui interviennent dans la phase multipolaire. Enfin, nous apportons une nouvelle proposition d’interdépendance entre l’arrêt de migration neuronale et la division des progéniteurs neuronaux dans le développement cortical.Over the last years, the critical role of the cytoskeletal network in the proper cortical development has been established. The importance of microtubules was further emphasized with the association of mutations in gene encoding for alpha-tubulin (TUBA1A, TUBA8), beta-tubulin (TUBB2B) in malformations of cortical development (MCD) including lissencephalies and polymicrogyria (Keays 2007, Poirier 2007, Jaglin 2009, Abdollahi 2009) and TUBB5 in microcephaly with cortical gyration abnormalities. We report the implication of TUBB3 missense mutations in polymicrogyria and cortical simplifications in 6 different families including a foetal case harboring a severe micerolissencephaly.We investigated the properties of MT network in patients' fibroblasts and revealed that MCD-related mutations can alter the resistance of microtubules to depolymerisation. These results led us to hypothesise that either microtubule dynamics or their interactions with various MT interacting proteins could be differently affected by TUBB3 variations, thus resulting in distinct alteration of downstream processes and therefore explaining the phenotypic diversity of the TUBB3-related spectrum. In a second time, we investigate further the association between TUBB3 mutations and MCDs by analyzing the consequences of Tubb3 knockdown on cortical development in mice. Using the in utero electroporation approach, we demonstrate that Tubb3 knockdown leads to delayed bipolar morphology and radial migration with evidence suggesting that the neuronal arrest is a transient phenomenon overcome after birth. Silenced blocked cells display a round shape and decreased number of processes and a delay in the acquisition of the bipolar morphology. Also, more Tbr2 positive cells are observed, although less cells express the proliferation marker Ki67, suggesting that Tubb3 inactivation might have an indirect effect on intermediate progenitor proliferation. Furthermore, we show by rescue experiments the non interchangeability of other beta-tubulins which are unable to rescue the phenotype. Our study highlights the critical and specific role of Tubb3 on the stereotyped morphological changes and polarization processes that are required for initiating radial migration to the cortical plate
Understanding of the pathophysiological mechanisms of periventricular nodular heterotopias associated with mutations in the NEDD4L gene
No full textLes hétérotopies nodulaires périventriculaires (HNP) sont des malformations du cortex cérébral caractérisées par la formation d’amas de neurones dans des parties inappropriées du cerveau. Elles peuvent être responsables d’une multitude de troubles tels qu’une hypotonie, un déficit intellectuel ou des épilepsies. Notre équipe a montré que le gène NEDD4L codant pour une E3 ubiquitine ligase était responsable d’HNP associées à des syndactilies. Des études cellulaires et une approche in utero nous ont permis de montrer une instabilité de la protéine mutante et des problèmes lors de la neurogénèse, le positionnement neuronal et la translocation terminale. Des études plus approfondies mettent en lumière le rôle critique de NEDD4L dans différentes voies de signalisation. En effet, alors que l’excès de protéine NEDD4L WT conduit à une dérégulation de DAB1 et de la voie mTORC1, l’instabilité des protéines mutantes conduit à une dérégulation des voies mTOC1 et AKT. L’ensemble de ces données permet de mieux comprendre le rôle critique de NEDD4L dans la régulation des voies mTOR et sa contribution dans le développement cortical.Neurodevelopmental disorders with periventricular nodular heterotopia (PNH) are etiologically heterogeneous, and their genetic causes remain in many cases unknown. Here we show that missense mutations in the HECT domain of the E3 ubiquitin ligase NEDD4L lead to PNH associated with toes syndactyly, cleft palate and neurodevelopmental delay. Cellular and expression data showed a sensitivity of PNH-associated mutants to proteasome degradation. Moreover, in utero electroporation approach showed that PNH-related mutants and excess of wild type (WT) NEDD4L affect neurogenesis, neuronal positioning and terminal translocation. Further investigations, including rapamycin based experiments, revealed differential deregulation of pathways involved. Excess of WT NEDD4L leads to a disruption of Dab1 and mTORC1 pathways, while PNH-related mutations are associated with a deregulation of mTORC1 and AKT activities. Altogether, these data provide insights to better understand the critical role of NEDD4L in the regulation of mTOR pathways and their contributions in cortical development
In-vivo studies of malformations of cortical development associated with mutations in TUBG1
No full textDes mutations hétérozygotes faux-sens dans le gène de la tubuline gamma TUBG1, ont été identifiées dans le contexte des malformations du développement cortical, associées à une déficience intellectuelle et à l'épilepsie. Ici, nous avons étudié par la technique d’électroporation in-utero et par des études in vivo, l’effet de quatre de ces variantes sur le développement cortical. Nous montrons que les mutations dans TUBG1 affectent le positionnement neuronal dans la plaque corticale, en perturbant la locomotion des neurones nouvellement nés, mais sans affecter la neurogenèse. Nous proposons que la γ-tubuline mutante affecte le fonctionnement global de ses complexes, et en particulier leur rôle dans la régulation de la dynamique des microtubules. De plus, nous avons développé un modèle de souris knock-in Tubg1Y92C/+ et évalué les conséquences de la mutation sur le développement cortical, les caractéristiques neuroanatomiques et le comportement. Les souris mutantes présentent une microcéphalie globale, des anomalies du néocortex et de l'hippocampe, des altérations du comportement et une susceptibilité épileptique. Ainsi, nous montrons que les souris Tubg1Y92C/+ miment au moins partiellement le phénotype humain et représentent donc un modèle pertinent pour d'autres investigations de la physiopathologie des malformations du développement cortical.Missense heterozygous variants in the gamma tubulin gene TUBG1 have been linked to malformations of cortical development, associated with intellectual disability and epilepsy. Here, we investigated through in-utero electroporation and in-vivo studies, how four of these variants affect cortical development. We show that TUBG1 mutants affect neuronal positioning within the cortical wall, by a disrupting the locomotion of newly born neurons but without affecting neurogenesis. We propose that mutant γ-tubulin affects overall functioning of γ-tubulin complexes, and in particular their role in the regulation of microtubule dynamics. Additionally, we developed a knock-in Tubg1Y92C/+ model and assessed consequences of the mutation on cortical development, neuroanatomical features and behaviour. Mutant mice present with global microcephaly, neocortical and hippocampal abnormalities, behavioural alterations and epileptic susceptibility. Thus, we show that Tubg1Y92C/+ mice partially mimic the human phenotype and therefore represent a relevant model for further investigations of the physiopathology of malformations of cortical development
Deciphering the role of Kif21b during cortical development
No full textLe développement du cortex cérébral se déroule selon des étapes bien définies qui sont essentielles à la formation d’un cerveau fonctionnel. La perturbation de l’une ou plusieurs de ces étapes peut conduire à des malformations neuro-développementales, responsables de différents troubles cognitifs, d’épilepsies ou encore de déficience intellectuelle. De nombreuses mutations dans des gènes codant pour les tubulines ou bien les kinésines, sont retrouvées chez des individus présentant diverses anomalies neuro-développementales. Bien que les kinésines soient impliquées dans le développement cortical, les mécanismes fonctionnels par lesquels elles conduisent aux malformations demeurent encore méconnus. Mon travail de thèse identifie la kinésine Kif21b, jusqu’alors peu connue, comme étant essentielle au développement cortical. Nous montrons que Kif21b régule la migration neuronale dans le cortex et identifions quatre variants chez des individus présentant des malformations neuro-développementales. Nous montrons que l’expression ectopique des variants chez la souris et le poisson zèbre récapitulent les phénotypes observés chez ces patients.The development of the cerebral cortex is a highly regulated process that is crucial for the establishment of functional cortical networks. Disruption of one or several of these steps can lead severe neurodevelopmental disorders that are associated with intellectual disabilities, epilepsies and cognitive impairment. Over the past few years, several genetic mutations in genes encoding either tubulin or microtubule-associated motors such as kinesins, have been found in individuals with neurodevelopmental disorders. Although kinesins have been found to be essential for a proper cortical development, the exact functions of kinesins in these processes are still poorly understood. My work clearly identified Kif21b, a poorly-known kinesin, as a novel key regulator of cortical development both in mouse and human. We show that Kif21b regulates both radial and tangential migration of cortical neurons, and identify four KIF21B variants in individuals presenting neurodevelopmental disorders. We show that ectopic expression of variants recapitulate phenotypes both in mice and zebrafish
Understanding the pathophysiological mechanisms of malformations of cortical development associated with mutations in KIF2A and NEDD4L genes
No full textLes malformations du développement cortical (MDC) résultent d’altérations au niveau de différentes étapes de la corticogénèse telles que la prolifération, la migration et la différenciation neuronale et sont généralement associées à des épilepsies pharmaco-résistantes et à des déficiences intellectuelles sévères. Les causes génétiques des MDC restent encore inconnues dans de nombreux cas, nous avons donc réalisé le séquençage de l’exome entier de nombreux patients présentant des MDC et les analyses ont permis de mettre en évidence l’implication des gènes KIF2A et NEDD4L dans les MDC. Dans le cadre de ma thèse, nous proposons de focaliser sur les conséquences cellulaires et neurodéveloppementales résultant des mutations dans les gènes KIF2A et NEDD4L retrouvées chez les patients atteints de MDC. KIF2A code pour une kinésine-13 qui a pour fonction de réguler la dynamique des microtubules (MT) via son activité MT dépolymérase ATP-dépendante aux niveaux des extrémités des MT. L’approche basée sur la technique d’électroporation in utero nous a permis de mettre en évidence le rôle crucial joué par KIF2A dans la régulation de la neurogénèse, la migration neuronale et le positionnement des neurones dans le cortex. En particulier, nos données révèlent que l’expression des mutants KIF2A responsables de MDC entraîne une augmentation du nombre de cellules à l’état de progéniteurs qui est conséquente à un allongement du temps passé dans le cycle cellulaire. Nos premières données cellulaires et au cours du développement montrent que l’expression des mutants KIF2A induit des altérations dans l’intégrité du fuseau mitotique, dans la progression mitotique et également une localisation anormale de KIF2A au niveau du cil primaire. NEDD4L code pour une E3 ubiquitine ligase qui joue un rôle dans l’ubiquitination de nombreux substrats permettant la régulation de leur dégradation et de leur localisation subcellulaire. Dans un premier temps, nos données cellulaires ont montré que les mutants associées à des MDC ont une sensibilité accrue pour la dégradation par le protéasome. De plus, l’approche d’électroporation in utero a permis de montrer que l’expression des mutants NEDD4L ainsi qu’un excès de NEDD4L WT dérégulent la neurogenèse, le positionnement des neurones et le processus de translocation terminal. Des études complémentaires, incluant le traitement à la rapamycine, ont révélé qu’un excès de NEDD4L WT mène à la dérégulation des voies de signalisations mTORC1 et Dab1 tandis que l’expression des mutants est associée à une dérégulation des voies mTORC1 et Akt. L’ensemble de ces résultats renforce donc dans un premier temps l’importance des protéines liées aux MT dans le développement cortical en décrivant le rôle crucial de la kinésine KIF2A dans des mécanismes tels que la dynamique de migration neuronale et dans la régulation du cycle cellulaire des progéniteurs neuronaux. D’autre part, nous fournissons également de nouvelles données permettant de mieux comprendre le rôle critique de NEDD4L dans la régulation des voies mTOR et de leurs contributions dans le développement cortical.Malformations of cortical development (MCD) result from alterations in different stages of corticogenesis such as proliferation, migration and neuronal differentiation, and are generally associated with drug-resistant epilepsy and severe intellectual disabilities. The genetics causes of MCD remain largely unknown, we have thus performed the whole-exome sequencing of many patients with MCD and reported the identification of multiple pathogenic missense mutations in KIF2A and NEDD4L genes. Within the frame of my thesis project, we propose to focus on the cellular and neurodevelopmental consequences resulting from KIF2A and NEDD4L mutations shown to be involved in MCD. KIF2A is a member of the kinesin-13 family, which rather than regulating cargos transport along microtubules (MT), regulates MT dynamics by depolymerizing MTs. The in utero electroporation approach allowed us to highlight the crucial role of KIF2A in the regulation neurogenesis, neuronal migration and the neuronal positioning in the cortex. Particularly, our data show that the expression of the KIF2A mutants involved in MDC lead to an increase in the number of cells in proliferative state which is a consequence of a prolonged time spent in the cell cycle. Our first cellular data and during development show that the expression of pathogenic KIF2A mutations induce alterations in the mitotic spindle integrity, in the mitotic progression and also an abnormal localization of KIF2A in the primary cilium. NEDD4L encodes a member of the NEDD4 family of HECT-type E3 ubiquitin ligases known to regulate the turnover and function of a number of proteins involved in fundamental cellular pathways and processes. Firstly, cellular and expression data showed sensitivity of MCD-associated mutants to proteasome degradation. Moreover, the in utero electroporation approach showed that PNH-related mutants and excess wild-type NEDD4L affect neurogenesis, neuronal positioning and terminal translocation. Further investigations, including rapamycin-based experiments, found differential deregulation of pathways involved. Excess wild-type NEDD4L leads to disruption of Dab1 and mTORC1 pathways, while MCD-related mutations are associated with deregulation of mTORC1 and AKT activities. Altogether, these results reinforce the importance of MT-related proteins in cortical development describing the crucial role of KIF2A kinesin in mechanisms such as neuronal migration dynamics and neuronal progenitor’s cell cycle regulation. On the other hand, we also provide new data to better understand the critical role of NEDD4L in the regulation of mTOR pathways and their contributions in cortical development
Pré-synapse : fonction, plasticité, dérèglements / Pre-synapse: function, plasticity, dysregulations
No full textColloque organisé par Thierry Galli (Institut Jacques Monod, Paris) et Yann Humeau (Institut interdisciplinaire des Neurosciences, Bordeaux) du 10 au 15 septembre 2012 Participants Annie Andrieux, Fabio Benfenati, Gerard Borst, Jamel Chelly, Lydia Danglot, Frédéric Darios, Pietro De Camilli, Thierry Galli, Frédéric Gambino, Etienne Herzog, Yann Humeau, Philippe Isope, David Perrais, Maja Petkovic, Bernard Poulain, Jakob B. Sorensen, David Tareste, Matthijs Verhage -- Abstract The seminar ent..
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