ABSTRACT INTRODUCTION: Cystic fibrosis (CF) is an autosomal recessive disease caused by mutations in the CFTR gene. The gene mutation profile is extremely heterogeneous and mutations show a variable distribution among population groups. In SA the 3120+1G->A splice site mutation has been found predominantly in Black and Coloured patients. It occurs in Black CF patients at an estimated frequency of 46%. The CF carrier frequency is estimated at 1/34 in Black and 1/55 in Coloured populations, and based on these rates, it is clear that a significant number of Black and Coloured patients remain undiagnosed. Point mutations account for the majority of the mutations that have been found in the CFTR gene. Copy number mutations are, however, increasingly being detected in CF patients through the use of gene dosage-dependant assays. These mutations have been found to occur in the CFTR gene in various African American families and exon rearrangements are thought to account for 1.3% of all CF chromosomes across all populations. AIMS: To use haplotypes to analyse the origin(s) of the 3120+1G->A mutation and the likely frequencies of the remaining unknown mutations. To increase mutation detection in the SA Black and Coloured groups by searching for CFTR gene exons for copy number mutations. METHODS: In patients with at least one copy of the 3120+1G>A mutation haplotype studies will be used to elucidate the origin(s) of this mutation in SA Black and Coloured CF patients, by analyzing pyrosequencing SNP genotype data. In patients with at least one unknown mutation, haplotype studies will reveal the likely relative frequencies of the unknown mutations in these populations. In Black and Coloured CF patients with at least one unknown mutation, a multiplex ligation dependant probe amplification (MLPA) CF kit will be used for the detection of exon copy number mutations. RESULTS: The results of the haplotype data show that there is a G-G-C-G-T-A haplotype, for markers MetD-KM19-J44-T854T-Tub18-J32, associated with the 3120+1G->A mutation in both Black and Coloured patients. Unknown mutation-associated haplotypes indicate that there are two relatively common unknown mutations in each of these populations. MLPA results show that one patient is a carrier of an exon 2 deletion. CONCLUSION: A single origin for the 3120+1G>A mutation in Black and Coloured CF patients is supported by the data. Exon copy number changes in the CFTR gene are not a major mutational mechanism leading to CF in SA Black and Coloured patients.

La mucoviscidose (CF, Cystic Fibrosis), maladie autosomique récessive la plus fréquente dans la population caucasienne, se manifeste par l’atteinte de plusieurs organes due à l’absence ou au dysfonctionnement du canal CFTR. Au niveau des poumons, la perte de l’activité du canal se traduit par une déshydration du mucus, des cycles d’infections et d’inflammation aboutissant à terme à la destruction du parenchyme pulmonaire. Les thérapeutiques proposées à l’heure actuelle, sont principalement symptomatiques et l’exploration de nouvelles pistes reste nécessaire. De récents travaux émanant de notre équipe ont révélé qu’une intervention au niveau de la stabilisation des transcrits pourrait être bénéfique pour améliorer la quantité de protéines nécessaires pour restaurer une activité suffisante du canal CFTR. Une autre piste qui pourrait être explorée serait de cibler, en plus de l’expression du gène CFTR, des régulateurs clés qui participent aux processus de réparation cellulaire ou à la réponse inflammatoire. Dans cet objectif, nous nous sommes focalisés sur des régulateurs clés comme les miARN et les ARE-BP (protéines de liaison à l’ARN) qui sont dérégulés dans les tissus CF et qui peuvent agir ensemble dans le contrôle de l’expression de nombreux gènes.Les travaux que nous avons réalisés nous ont permis d’une part, de montrer la dérégulation de miARN dans des échantillons CF ainsi que des isoformes de certains miARN. Deux miARN ont retenu notre attention, le miR-101 dont la distribution de ses séquences isomiR varient dans des cultures CF et le miR-181a-5p qui présente une dérégulation de son expression dans trois modèles ex-vivo CF que nous avons utilisés. Ces miARN ont la particularité de moduler l’expression de gènes clés dans les voies de signalisation PI3K-Akt/MAPK-Erk et Wnt. D’autre part, nos travaux ont révélé la dérégulation de la protéine ARE-BP TTP (Tristétraproline ou ZFP36) en contexte CF. Cette protéine est d’autant plus intéressante qu’elle est connue pour être un régulateur clé de l’inflammation. La suite de ce travail a donc été d’étudier sa régulation et son impact sur ses ARNm cibles. L’activité de cette ARE-BP a été principalement décrite pour être contrôlée par la voie p38-MAPK. Nous montrons l’implication de la voie p42/p44-MAPK (Erk1/2) dans la régulation de la phosphorylation de TTP dans des cultures bronchiques. La recherche des interactions entre TTP et ses cibles a également révélé que cette protéine agissait sur ses propres régulateurs ainsi que sur l’ARNm CFTR. Nous montrons ainsi pour la première fois que TTP se fixe au niveau de la région 3’UTR du transcrit CFTR et joue un rôle de stabilisateur sur ce transcrit.Identifier de nouveaux acteurs de la régulation du gène CFTR mais également des régulateurs centraux des processus altérés en contexte CF offre de nouvelles opportunités pour concevoir des outils ciblés pour combattre cette maladie. / Cystic fibrosis (CF), the most common life-shortening genetic disorder in Caucasians, affects many organs but chronic lung disease is the main cause of morbidity and mortality. This disease, characterized by CFTR gene alterations, results in ions transport dysfunctions that contribute to impair mucociliary clearance, favoring bacterial colonization and inflammation, and ultimately leading to lung destruction. Nowadays, therapeutic drugs have limited benefit, so development of new alternatives or complementary molecules remains essential. Recently, our team demonstrated that the intervention on CFTR mRNA stability leads to an increase in CFTR protein level and an improvement of the CFTR channel activity. An alternative way would be to target key actors such as miRNA and ARE-BP (RNA binding protein), deregulated in CF tissues, that display a pleiotropic activity and act together to control expression of several genes.Our findings led to the identification of dysregulated miRNA in CF samples and revealed multiple isoforms relative to miRNA of reference (i.e. isomiRs). We focused on two miRNA, miR-101, that displays a modification in isomiR distribution and miR-181a-5p that is highly deregulated, in three CF airways models. These miRNA modulate expression of key genes or related genes in PI3K-Akt/MAPK-Erk and Wnt signaling pathways.Our work also revealed the deregulation of an ARE-BP protein, TTP (Tristetraprolin, ZFP36), in CF context. This protein is a master regulator in inflammatory resolution. We next investigated the mechanism whereby this ARE-BP is regulated in bronchial cells and showed that TTP phosphorylation is regulated by MK2 through ERK activation. We also determined for the first time that TTP binds to the 3’UTR of CFTR mRNA where TTP binding stabilizes CFTR mRNA level.These data bring new insights into CF physiopathology and open new research opportunities in CF.