Projet ANR-11-BSV6-0005 – HARTaGeNe (Human AR Target Genes in Neurons) : Gènes cibles du récepteur aux androgènes dans le système nerveux humain : une approche du biais de sexe dans des pathologies neurodéveloppementales
Programme : Blanc - SVSE 6 - Génomique, génétique, bioinformatique et biologie systémique (Blanc SVSE 6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Louis MANDEL (CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE EN BIOLOGIE ET EN MEDECINE - CERBM)
Partenaires : Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire; Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire; Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire; Assistance Publique Hôpitaux de Paris; Institut national de la santé et de la recherche médicale
Montant : 368000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Hormones masculines et biais de sexe dans l’autisme et la déficience intellectuelleL’effet des hormones masculines, et en particulier des androgènes, sur l’expression de certains gènes clés du développement du cerveau peut-il être à l’origine de l’excès de garçons atteints d’autisme et de déficience intellectuelle ?
Identification de gènes impliqués dans le développement du cerveau et dont l’expression est régulée par les androgènesLa question originale adressée dans ce projet concerne les biais de sexe majeurs dans la fréquence de maladies neurodéveloppementales telles que l’autisme, le retard mental ou la maladie de Hirschsprung (de 1,4 à 4 fois plus de garçons atteints que de filles), et comment les effets des androgènes peuvent jouer un rôle dans ces biais. Plus généralement, le projet doit apporter un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’établissement d’un dimorphisme sexuel au cours du développement du cerveau humain. Nous proposons d’aborder ce problème en analysant systématiquement l’action des androgènes sur l’expression génique dans des neurones humains, un aspect très peu abordé jusqu’ici. L’idée est d’identifier s’il existe des recoupements entre les gènes cibles (et les voies de signalisation) régulés par les androgènes et les gènes jouant un rôle dans le développement du cerveau, et notamment ceux impliqués dans les maladies neurodéveloppementales à biais de sexe, comme l’autisme, le retard mental, le syndrome Gilles de la Tourette ou la maladie de Hirschsprung. Le projet s’intéressera également à mieux comprendre le rôle du récepteur aux androgènes dans le développement du cerveau humain masculin en analysant son expression durant les deux périodes critiques d’exposition physiologique aux androgènes (2ème trimestre de grossesse et premier trimestre postnatal).
Identification des gènes dont l’expression est régulée par les androgènes dans des neurones humainsNous  étudierons  l’action des androgènes dans des neurones humains différenciés à partir de cellules souches embryonnaires. L’effet des androgènes sur l’expression génique sera analysé sur ces cellules par des approches d’immunoprécipitation de chromatine liée au récepteur aux androgènes combinée à une analyse de séquences à très haut débit (ChIPseq), ainsi que par analyse transcriptomique (sur puces et par technique de séquençage d’ARN). Nous analyserons également les phénotypes cellulaires induits par les androgènes dans ces cellules, et porterons une attention particulière à leur effet sur le développement des dendrites ou la mise en place des synapses. Nous validerons expérimentalement ces résultats sur des gènes choisis, et les analyserons en terme de voies fonctionnelles. Nous comparerons les gènes cibles et les voies régulées par les androgènes à ceux impliqués dans les maladies neurodéveloppementales à biais de sexe en utilisant les données d’analyses de mutations, ou d’analyses d’association réalisées pour ces maladies. Nous rechercherons dans les gènes cibles des polymorphismes ou variants rares susceptibles d’affecter leur régulation par les androgènes, et établirons des collaborations pour les tester dans des cohortes patients/contrôles. Pour mieux comprendre le rôle du récepteur du récepteur aux androgènes dans le développement du cerveau humain masculin aux deux périodes critiques d’exposition physiologique aux androgènes nous analyserons son expression ainsi que celle de ses gènes cibles dans le cerveau humain fœtal et néonatal par techniques d’hybridation in situ et d’immunocytochimie.
Résumé de la soumission : La question originale adressée dans ce projet concerne les biais de sexe majeurs dans la fréquence de maladies neurodéveloppementales telles que l’autisme, le retard mental ou la maladie de Hirschsprung (mégacolon congénital avec défaut d’innervation entérique), et comment les effets des androgènes peuvent jouer un rôle dans ces biais. Plus généralement, le projet doit apporter un nouvel éclairage sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’établissement d’un dimorphisme sexuel fonctionnel au cours du développement du cerveau humain. Nous proposons d’aborder ce problème en analysant systématiquement l’action des androgènes sur l’expression génique dans des neurones humains, un aspect très peu abordé jusqu’ici. Nous produirons systématiquement de grandes quantités de cellules souches humaines reprogrammées (iPSC) et nous les différencierons en neurones. L’effet des androgènes sur l’expression génique sera analysé sur ces cellules par des approches d’immunoprécipitation de chromatine liée au récepteur aux androgènes (AR) combinée à une analyse de séquences à très haut débit (AR ChIPseq), ainsi que par analyse transcriptomique (sur puces et par technique RNAseq). Nous analyserons également des phénotypes cellulaires induits par les androgènes dans ces cellules. Nous validerons expérimentalement sur des gènes choisis ces résultats, les analyserons en terme de voies fonctionnelles (pathways), rechercherons des facteurs de transcriptions qui peuvent coopérer avec le récepteur AR   dans les neurones humains. Nous comparerons les gènes cibles et les voies régulées par AR à ceux impliqués dans les maladies neurodéveloppementales à biais de sexe, comme l’autisme, le retard mental, le syndrome gille de la Tourette et la maladie de Hirschsprung, en utilisant les données d’analyse de mutations, CNVs et analyse d’associations GWAS. Nous rechercherons dans les gènes cibles des SNPs et variants rares susceptibles d’affecter leur régulation par les androgènes, et établirons des collaborations pour les tester dans des cohortes patients/contrôles. Pour mieux comprendre le rôle du récepteur AR dans le développement du cerveau humain masculin aux deux périodes critiques d’exposition physiologique aux androgènes (2è trimestre de grossesse et premier trimester postnatal), nous analyserons l’expression de AR dans le cerveau humain fœtal et néonatal par techniques d’hybridation in situ (ISH) et d’immunocytochimie, et nous analyserons également d’autres inducteurs potentiels de dimorphisme sexuel, notamment le gène sry, aisni que des gènes cibles d’AR qui paraissent particulièrement significatifs.Ce projet associe 4 équipes avec des expertises avérées et complémentaires dans les analyses d’expression génique utilisant des stratégies « genome wide » les plus récentes, la génétique humaine, la bioinformatique, l’expertise de génération de cellules iPSC, leur différenciation neuronale et les analyses de biologie cellulaire, et enfin la foetopathologie et l’analyse topographique de l’expression génique dans le cerveau humain en développement.
Résultats : Ce projet permettra de générer une liste de gènes dont l’expression est régulée par les androgènes et le récepteur aux androgènes dans les cellules neuronales, et de caractériser leur profil d’expression durant les phases où le cerveau en développement est exposé aux androgènes. Dans cette liste nous espérons identifier à la fois des gènes déjà impliqués dans les maladies neurodéveloppementales à biais de sexe mais aussi de nouveaux gènes candidats potentiels pour ces maladies ainsi que des polymorphismes/variants fonctionnels affectant la régulation de l’expression de ces gènes par les androgènes et associés à ces maladies.
Perspectives : Nous espérons faire la lumière sur certains mécanismes moléculaires sous-jacents la différence de prédisposition entre les hommes et des femmes  à certaines maladies du cerveau, que ce soient des maladies du neurodéveloppement (autisme, déficience mentale) ou des maladies neurodégénératives (sclérose latérale amyotrophique, ou SLA). Cela permettra d'accroître les connaissances sur les mécanismes physiopathologiques conduisant à ces maladies très invalidantes, et dont certaines, comme c’est le cas pour la SLA, ont une issue fatale. Mieux comprendre pourquoi les hommes sont plus touchés que les femmes par ces maladies et mieux comprendre quel rôle jouent les androgènes dans cette différence sera également particulièrement important pour le développement de traitements potentiels et pour la prévention des maladies neurodégénératives.