Étude des déterminants génétiques et moléculaires de la scoliose idiopathique

La scoliose idiopathique (SI) est une maladie complexe de la colonne vertébrale. Elle survient principalement à l'adolescence et affecte ~ 1-4% de la population mondiale pédiatrique avec une prévalence plus élevée chez les femmes. Dans la plupart des cas, la cause sous-jacente de la SI est inconnue, bien qu'une composante génétique soit bien reconnue. Un certain nombre de gènes et de loci candidats ont été proposés, mais peu ont été répliqués avec succès dans de multiples études. Les études d'association génomique (GWAS) ont identifié plusieurs gènes candidats prédisposant à la SI. Parmi ceux-ci, le locus LBX1 est de loin celui qui a été répliqué avec le plus de succès dans différentes populations, bien que jusqu'à maintenant il n'ait pas été testé dans la population québécoise. L’objectif principal de cette thèse, a été l'étude des déterminants génétiques de la SI par des approches complémentaires. Dans la première étude, de nouveaux gènes enrichis de variants rares, pouvant contribuer à la maladie ont été identifiés par séquençage d’exomes entiers (WES) dans une cohorte de patients québécois atteints de SI, suivi d'une deuxième phase de séquençage ciblé des 24 meilleurs gènes candidats dans une seconde cohorte indépendante. Parallèlement, nous avons effectué une approche par WES dans une famille multiplex unique constituée de trois soeurs affectées avec des parents sains. Nos résultats impliquent un nouveau gène, FAT3, non précédemment associé à la SI, comme un gène candidat d’importance pour cette condition. Dans la deuxième étude, nous avons effectué un GWAS pour tester les marqueurs génétiques associés à la dans la population québécoise. Les résultats complets de l'analyse GWAS dépassent le cadre de cette thèse. L'objectif principal de l'analyse actuelle était de tester l'association du locus LBX1. Nos résultats appuient une association avec la région proche du gène LBX1 dans notre population. Dans la troisième étude, notre approche est une approche de gène candidat. Nous avons essayé d'élucider les corrélations génétiques et biochimiques des niveaux circulants en YKL-40 avec le risque de progression de la maladie. Une étude antérieure dans notre laboratoire a démontré que les patients atteints de SI ont un dysfonctionnement distinctif de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines Gi inhibitrices (Gi), permettant leur classification en trois endophénotypes (FG1, FG2 et FG3). L'étude des profils d'expression de ces endophénotypes a montré une élévation significative de l'expression du gène CHI3L1, codant pour la glycoprotéine sécrétée YKL-40, chez les patients classés dans l’endophénotype FG1 par rapport à ceux classés dans les endophénotypes FG2 et FG3 qui sont plus enclins à développer une scoliose sévère. Nous avons démontré que les garçons du groupe FG1 présentent des niveaux plasmatiques significativement plus élevés en YKL-40 que les autres groupes tout comme les patients présentant une scoliose non-sévère. Les SNP dans le gène CH13L1 ont montré une association significative avec les niveaux plasmatiques d’YKL-40 dans des cas non-sévère. L'analyse fonctionnelle in vitro a révélé que la glycoprotéine YKL-40 pourrait jouer un rôle protecteur dans le contexte de la SI en bloquant le défaut de signalisation Gi induit par l'élévation de l'ostéopontine. En résumé, nous proposons une nouvelle association du gène FAT3 avec la SI, répliquons l'association du gène LBX1 dans une nouvelle cohorte et proposons un nouveau marqueur biochimique, YKL-40, associé à des formes non sévères de la SI.

Keyphrases: Scoliose idiopathique, Séquençage d’exome (WES), Variants rares, GWAS, FAT3, LBX1, CHI3L1, YKL-40, Population québécoise