Soutenance de thèse de Zahraa HAIDAR

Mes travaux de thèse, réalisés en cotutelle entre l’Université Saint-Joseph au Liban et l’Université d’Aix Marseille en France, ont consisté à identifier des gènes impliqués dans des maladies génétiques rares à transmission autosomique récessive, en particulier des maladies neurologiques, dans des familles consanguines libanaises. Les maladies neurologiques constituent un groupe de maladies caractérisées par un défaut de structure et de fonction des différentes régions du système nerveux central et périphérique. Ces maladies sont très hétérogènes, tant du point de vue clinique, que du point de vue génétique. Au Liban, la pratique assez ancrée du mariage consanguin, se traduit, sur le plan génétique, par une prévalence accrue de maladies génétiques à transmission autosomique récessive. Combiné à la présence d’isolats géographiques et génétiques, ce phénomène conduit à l’émergence de maladies génétiques rares et « privées », ségrégeant au sein de familles consanguines, dont certaines ont constitué un objet d’étude durant mes travaux de thèse. Ainsi, j’ai cherché à identifier le défaut moléculaire à l’origine des pathologies étudiées, par l’utilisation du séquençage à haut débit (NGS) (exome, génome). Dans un premier temps, j’ai effectué l’analyse bioinformatique des données issues de NGS, ainsi que la confirmation, par séquençage Sanger, et la ségrégation familiale des variants candidats identifiés. Dans certaines maladies, pour lesquelles une nouvelle mutation ou un nouveau gène ont pu être identifiés, j’ai réalisé des analyses fonctionnelles plus poussées afin de démontrer les mécanismes physiopathologiques enjeu. Durant la première partie de ma thèse, réalisée au Liban, au sein de l’Unité de Génétique Médicale, de l’Université Saint-Joseph, sous la direction du Dr. Eliane Chouery, j’ai étudié trois familles consanguines atteintes d’épilepsie pyridixino-dépendante, du syndrome de la fibromatose hyaline et d’un syndrome Rett-like. L’analyse des données d’exome et de génome, m’a permis d’identifier deux mutations dans des gènes déjà connus pour être impliqués dans les deux premières pathologies: une nouvelle mutation du gène ALDH7A1 et une mutation connue du gène ANTXR2, respectivement. Pour le syndrome de Rett-like, j’ai identifié une nouvelle mutation du gène PDE2A impliqué pour la première fois dans ce syndrome. Pour la deuxième partie de ma thèse, j’ai rejoint le groupe dirigé par le Dr Valérie Delague, co-directrice de ma thèse, à Marseille. Là, j’ai focalisé mes études sur des familles atteintes de la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT), groupe de maladies étudiées par le Dr Delague. Ainsi, j’ai pu identifier un nouveau gène impliqué dans cette maladie: le gène KCTD11 dans une forme mixte de CMT et une nouvelle mutation dans le gène DNAJB2 dans une famille consanguine présentant forme axonale de CMT. Enfin, j’ai identifié une nouvelle mutation du gène NFASC chez deux patients issus d’une famille consanguine, atteints d’une maladie associant une ataxie et une spasticité. En vue de valider le caractère pathogène des mutations identifiées dans les gènes DNAJB2 et NFASC, j’ai cherché à étudier le rôle de ces protéines dans le système Nerveux Périphérique in vitro, i.e. des motoneurones spinaux obtenus par différentiation de cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) de patients et de contrôles. Ces études in vitro m’ont amené à proposer un défaut du segment initial de l’axone (AIS) dans la maladie due aux mutations NFASC et à une perte de fonction de la protéine DNAJB2 dans la CMT axonale.

My work is a joint PhD between Saint Joseph University in Beirut (Lebanon) and Aix Marseille University in Marseille (France). My PhD project aims at identifying genes responsible for rare neurological diseases by next-generation sequencing (NGS) in consanguineous Lebanese families. Neurological diseases are characterized by extensive phenotypic and genetic heterogeneity, and affect the structure and function of different regions of the central and peripheral nervous system. In Lebanon, the high rate of consanguineous marriages leads to increased prevalence of autosomal recessive genetic diseases. Combined to the presence of geographical and genetic isolates, this leads to the occurrence of rare and "private" genetic diseases and mutations, segregating within consanguineous families. During my PhD work, I have studied several of these families, trying to identify the molecular basis of the studied disease, using NGS technologies. First, I performed the bioinformatics analysis of the exome and genome data, as well as the segregation by Sanger sequencing, and the family segregation of the candidate variants identified by NGS. In some diseases, for which a new mutation or gene has been identified; I have carried out more functional studies, in order to understand the physiopathological mechanisms bases. During the first part of my thesis, carried out in Lebanon, in the Medical Genetics Unit of Saint-Joseph University, under the supervision of Dr. Eliane Chouery, I studied three consanguineous families presenting pyridoxine dependent epilepsy, hyaline fibromatosis syndrome and Rett-like syndrome. The analysis of the NGS data allowed me to identify two mutations in genes already known to be involved in the first two pathologies: a new mutation in ALDH7A1 gene and a known mutation in ANTXR2 gene, respectively. For Rett-like syndrome, I have identified a new mutation in PDE2A gene involved for the first time in this syndrome. For the second part of my thesis, I joined the group supervised by Dr Valérie Delague, co-director of my thesis, in Marseille. There, I focused my studies on families affected with Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), a group of diseases studied by Dr. Delague. Thus, I was able to identify a new gene involved in this disease: the KCTD11 gene in a mixed form of CMT and a new mutation in the DNAJB2 gene in a consanguineous family affected with an axonal form of CMT. Finally, I identified a new mutation in NFASC in two patients from a consanguineous family with a disease combining ataxia and spasticity. In order to validate the pathogenicity of the mutations identified in DNAJB2 and NFASC, I sought to study the role of these proteins in the Peripheral Nervous System in vitro, i.e. in spinal motor neurons obtained by differentiation of induced pluripotent stem cells (hiPSC) from patients and controls. These in vitro studies led me to propose a defect in the initial axon segment (AIS) in the disease due to NFASC mutations and a loss of function of the DNAJB2 protein in axonal CMT.