Résumé indisponible / Résumé indisponible

The genetic contribution to the aetiology of psychiatric illness is well-established; however, few variants that alter the encoded protein have been irrefutably identified as causative, leading to the hypothesis that variants affecting gene regulation may play a pathogenic role. This thesis focuses on two genes, Neuregulin 1 (NRG1) and Disrupted in Schizophrenia 1 (DISC1), for which there is strong genetic evidence for involvement in psychiatric illness, as well as evidence for altered expression in patients. Association analysis was carried out to assess the involvement of six intronic NRG1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) in schizophrenia and bipolar disorder in two independent samples from the Scottish (Scottish 2; n = 307 control subjects, 303 schizophrenic patients, and 239 bipolar disorder patients and German populations (n = 397 control subjects, 396 schizophrenic patients, and 400 bipolar disorder patients). These SNPs form two haplotypes, one encompassing the 5’ and promoter region of the gene and the other located at the 3’ end of the gene, that were previously associated with schizophrenia and bipolar disorder in a Scottish sample (Scottish 1). The location of these haplotypes, together with the prior evidence for altered NRG1 expression in schizophrenia, suggested the potential involvement of regulatory variants. On combining the Scottish 1 and Scottish 2 samples (combined n = 765 control subjects, 682 schizophrenic patients and 601 bipolar disorder patients), a two- SNP haplotype spanning both coding and non-coding regions in the 3’ region was associated with schizophrenia (p = 0.0037, OR=1.3, 95% CI: 1.1-1.6) and the combined schizophrenia and bipolar disorder case group (p = 0.0080, OR=1.2, 95% CI: 1.1-1.5), with both these associations remaining significant after permutation analysis (p = 0.022 and p = 0.044, respectively). To further understanding of how DISC1, a leading candidate gene for schizophrenia that has also been implicated in other psychiatric disorders, is regulated the previously uncharacterised promoter region was assessed both bioinformatically and in vitro using the dual luciferase reporter assay. The region was found to lack canonical promoter motifs but to contain a CpG island, consistent with DISC1’s ubiquitous pattern of expression. A region located 300bp to -177bp relative to the transcription start site (TSS) was identified as contributing positively to DISC1 promoter activity, whilst a region -982bp to -301bp relative to the TSS was found to confer a repressive effect. FOXP2, a transcription factor which is mutated in a rare speech and language disorder and implicated in autism pathogenesis, was found to repress transcription from the DISC1 promoter. Two pathogenic FOXP2 point mutations reduced this transcriptional repression. Preliminary evidence for a bi-directional regulatory relationship between DISC1 and FOXP2 was observed: a mouse model of schizophrenia that carries a Disc1 L100P amino acid substitution and shows altered developmental Disc1 expression was also found to show altered developmental expression of Foxp2. These results further understanding of two genes whose altered expression might contribute to the pathogenesis of psychiatric illness.

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Chez les mammifères, la détermination du sexe permet à un organe bipotentiel, la gonade, de se différencier en ovaire ou en testicule. Nrg1 (Neuregulin 1) est un facteur de croissance qui agit par phosphorylation de protéines cibles. Chez la souris, Nrg1 est nécessaire à la fertilité des adultes. Les mutants perte de fonction présente une hypoplasie testiculaire. Cependant, Nrg1 est exprimé dans la gonade embryonnaire, ce qui suggère son rôle précoce dans le développement de cet organe. Son rôle durant la gonadogenèse restait encore à établir. Mes travaux ont montré que Nrg1 est impliqué dans la prolifération des précurseurs des cellules de Sertoli chez le mâle, dans l’établissement de la vascularisation et par conséquent l’organisation des cordons testiculaires. Ce phénotype est aggravé en l’absence d’expression du gène Rspo1, un facteur qui stimule également la prolifération des précurseurs des cellules de Sertoli. Cela suggère une fonction additive entre les voies de signalisation contrôlées par Nrg1 et Rspo1 au cours du développement testiculaire. Chez les femelles, les mutants Nrg1 présentent une hypoplasie ovarienne et une réduction de la fertilité. Cela est associé à des cellules germinales atypiques. L’impact de ce phénotype sur la fertilité reste à déterminer. Mmd2 est spécifiquement exprimé dans le testicule mais son rôle est encore inconnu. Pour le déterminer durant la gonadogenèse, j’ai généré des modèles murins de perte de fonction par le système CRISPR-Cas9. Les premiers résultats montrent des cellules somatiques apoptotiques dans les testicules de ce modèle murin. Ces études restent cependant préliminaires et les causes de ce phénotype à élucider. / In mammals, sex determination allows a bipotential organ, the gonad, to differentiate into either an ovary or a testis. NRG1 (Neuregulin 1) is a growth factor that promotes phosphorylation of target proteins. In mice, Nrg1 is required for adult fertility. Loss-of-function mutants exhibit testicular hypoplasia. Nrg1 is expressed in embryonic gonads, suggesting an early role in the formation of this organ. However this role remained to be analysed. Here I show that Nrg1 is involved in the proliferation of precursors of Sertoli cells in male. It is also involved in the establishment of the vasculature and in turn partitioning of testis cords. This phenotype is more severe in the absence of Rspo1 expression. RSPO1 signalling also enhances proliferation of precursors of Sertoli cells. This suggests an additive function between the signalling pathways controlled by Nrg1 and Rspo1 during testicular development. In female, Nrg1 mutant ovaries exhibit hypoplasia and reduced fertility. This is associated with atypical germ cells. The relevance of this phenotype on fertility remains to be determined. Mmd2 is specifically expressed in testis but its role is still unknown. To investigate Mmd2 function, I have generated loss-of-function mouse models using the CRISPR-cas9 system. Preliminary results show apoptotic somatic cells in the testes of these mice. However, the causes of this phenotype remain to be clarified.

Neurodevelopmental disorders (NDDs) are a heterogeneous set of disorders that are characterized by early disruptions to brain development and include autism spectrum disorder (ASD), attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD), developmental delay (DD), intellectual disability (ID), epilepsy and schizophrenia (SZ). Although thousands of genetic risk variants have been identified, there is a lack of understanding of how they impact cellular and molecular mechanisms that underlie the clinical presentation and heterogeneity of NDDs. To investigate this, we used a combination of cellular, molecular, bioinformatic and omics methods to study NDD-associated molecular pathways in distinct neuronal populations. First, we studied the interaction between the high-confidence SZ risk genes DISC1 and NRG1-ErbB4 in cortical inhibitory neurons and found that NRG1-ErbB4 functions through DISC1 to regulate dendrite growth and excitatory synapses onto inhibitory neurons. Next, we studied the 15q13.3 microdeletion, a recurrent copy number variation (CNV) that is associated with multiple NDDs. Using a heterozygous mouse model [Df(h15q13)/+] and human sequencing data we identified OTUD7A (encoding a deubiquitinase) as an important gene driving neurodevelopmental phenotypes in the 15q13.3 microdeletion syndrome. Due to the paucity of literature on the function of OTUD7A in the brain, we used a proximity-labeling approach (BioID2) to elucidate the OTUD7A protein interaction network (PIN) in cortical neurons, and to examine how patient mutations affect the OTUD7A PIN. We found that the OTUD7A PIN was enriched for postsynaptic and axon initial segment proteins, and that distinct patient mutations have shared and distinct effects on the OTUD7A PIN. Further, we identified the interaction of OTUD7A with a high-confidence bipolar risk gene ANK3, which encodes AnkyrinG. We identified decreased levels of AnkyrinG in Df(h15q13)/+ neurons, and synaptic phenotypes were rescued by increasing AnkyrinG levels or targeting the Wnt pathway. Future investigation should include examination of the role of OTUD7A deubiquitinase activity in neural development. / Dissertation / Doctor of Philosophy (PhD) / Neurodevelopmental disorders result from disruptions to early brain development and include autism spectrum disorder (ASD), developmental delay (DD), epilepsy, and schizophrenia (SZ). These disorders affect more than 3% of children worldwide and can have a significant impact on an individual’s quality of life, including an increased risk of death in some cases. There is currently a lack of understanding of how these disorders develop and how to effectively treat them. Neurodevelopmental disorders are thought to arise from alterations in the connections between brain cells (neurons) and one of the major risk factors for these disorders is having certain variations in regions of the genome (DNA sequences), with more than 1000 of these risk variants having been identified so far. In this thesis, we analyzed how genetic risk factors interact in neurons to regulate neural connectivity. We discovered that risk variants found in individuals with different disorders actually work together to regulate similar processes important for neural connectivity, which suggests that distinct disorders may share a common underlying cause. Additionally, we established the importance of a new ASD risk gene and discovered that it interacts with other known risk genes to regulate neural connectivity. This thesis provides new insights into the processes in the brain that lead to neurodevelopmental disorders and has implications for future development of effective therapies for individuals affected by these disorders.

Le système immunitaire végétal se base sur la présence de récepteurs intracellulaires de type NB-LRR afin de se défendre contre les pathogènes. Un NB-LRR active la réponse immunitaire suite à la détection de protéines d’origine pathogénique nommées effecteurs. Les NB-LRR se divisent en différents groupes selon le domaine N-terminal qu’ils possèdent soit un CC, un TIR ou un CC[indice inférieur R]. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR forment une famille atypique de NB-LRR qui se divise elle-même en deux groupes, les ADR1-like et les NRG1-like. Contrairement aux NB-LRR dits classiques, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR ne détectent pas d’effecteurs provenant des pathogènes. En fait, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR seraient des NB-LRR auxiliaires nécessaires à la cascade de signalisation de la réponse immune, enclenchée suite à la détection d’un effecteur par un NB-LRR classique. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR se distinguent également des NB-LRR classiques de par leur niveau de conservation chez les végétaux : chaque plante possède au minimum un type de CC[indice inférieur R]-NB-LRR. Alors qu’ADR1-like est ubiquitaire chez les monocotylédones et les dicotylédones, NRG1-like est absent du génome des monocotylédones et de quelques dicotylédones. L’absence de NRG1-like corrèle avec l’absence de TIR-NB-LRR dans ces génomes et propose un lien fonctionnel exclusif entre les NRG1-like et les TIR-NB-LRR. L’omniprésence du groupe ADR1-like et des CC-NB-LRR suggère aussi un lien fonctionnel entre ces deux groupes. Il est toutefois possible que la fonction de NB-LRR auxiliaire des groupes ADR1-like et NRG1-like soient partiellement redondante, ou additive, pour la réponse immune. Afin de confirmer la nécessité des CC[indice inférieur R]-NB-LRR pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR et pour en plus discriminer les besoins entre les groupes ADR1-like et NRG1-like, des mutants adr1 ou nrg1 ont été testés quant à leur capacité à compléter la réponse de défense initiée par différents NB-LRR classiques. Les résultats préliminaires suggèrent que le groupe ADR1-like n’est pas nécessaire pour les réponses de défense médiée par les TIR-NB-LRR RPS6 chez Arabidopsis thaliana et N chez Nicotiana benthamiana. L’absence de l’un des deux représentants NRG1-like d’Arabidopsis thaliana, soit NRG1.1 ou NRG1.2, n’affecte aucune réponse de défense médiée par un TIR-NB-LRR ou un CC-NB-LRR. L’homologie élevée de 73% entre ces deux protéines indique possiblement une fonction redondante. Un double mutant nrg1 a été produit afin de poursuivre l’investigation de la fonction du groupe NRG1-like dans les réponses de défense. Puisque les gènes NRG1.1 et NRG1.2 sont arrangés en tandem dans le génome d’Arabidopsis thaliana, une méthode optimisée permettant de sélectionner un événement de recombinaison méiotique rare entre deux allèles mutantes nrg1.1 et nrg1.2 a été choisie pour produire le double mutant. Avec une méthode indirecte, il a été démontrée que la lignée AB possède un évènement de recombinaison entre ces deux allèles mutantes puisqu’une plante double mutant nrg1 homozygote a été récupérée dans sa progéniture. Les résultats préliminaires obtenus avec cette plante double mutant nrg1 homozygote suggèrent que le groupe NRG1-like serait nécessaire pour la réponse de défense médiée par le TIR-NB-LRR RPS4 et suggèrent également qu’une plante dépourvue de NRG1-like aurait un phénotype de croissance retardée ou ralentie, en plus d’une morphologie foliaire distincte. Il est également connu que le domaine N-terminal CC[indice inférieur R] des CC[indice inférieur R]-NB-LRR d’Arabidopsis thaliana peut à lui seul induire une réponse de défense lorsque surexprimé chez N.benthamiana. Afin de trouver des protéines interagissant avec ce domaine et de caractériser sa localisation cellulaire, des plantes d’Arabidopsis thaliana transgéniques surexprimant le domaine CC[indice inférieur R] de NRG1.1 couplé à la eYFP:HA ont été produites. Le matériel obtenu permettra spécialement de poursuivre la caractérisation du groupe NRG1-like sur lequel peu d’information est disponible à ce jour. Il sera également possible de déterminer le niveau de redondance entre les deux groupes de CC[indice inférieur R]-NB-LRR quant à leur nécessité pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR suite à la production d’un quintuple mutant adr1/nrg1 d’Arabidopsis ne possédant plus aucun CC[indice inférieur R]-NB-LRR.

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Les adénocarcinomes lépidiques prédominant (ALP) sont une entité originale sur le plan histologique, clinique et biologique parmi les adénocarcinomes pulmonaires. Il s’agit de tumeurs non-mucineuses mais il existe un variant mucineux, l’adénocarcinome mucineux invasif (AMI), caractérisé par un plus mauvais pronostic et l’absence de traitement efficace dans les formes avancées. L’objectif de ce travail était d’étudier les différences moléculaires distinguant ALP et AMI et d’en dégager les implications biologiques. Après avoir détaillé les caractéristiques cliniques et les altérations oncogéniques d’une cohorte d’ALP et d’AMI, nous avons exploité les banques de prélèvements issus de cette cohorte. Une étude de l’expression en immunohistochimie des mucines MUC1, 2, 5B, 5AC et 6 au sein des pièces opératoires de 27 ALP et 27 AMI montrait un profil d’expression spécifique entre ALP et AMI. L’expression de MUC1 était associée aux ALP, celle de MUC5AC, 5B et 6 aux AMI. L’expression de MUC1 était associée aux mutations EGFR et MUC5B et 5AC aux mutations KRAS. Un réarrangement NRG1 a été détecté par FISH dans 1 AMI sur 25. La chimiokine CXCL10 était surexprimée dans les surnageants de lavages broncho-alvéolaires (LBA) de patients avec AMI (n=38) comparés aux ALP (n=25), et cette surexpression était de mauvais pronostic. La voie cytokine/récepteur CXCL10/CXCR3-A était surexprimée dans les AMI, faisait la promotion de la migration des cellules tumorales mucineuses et gouvernait l’expression tumorale de VEGF. Le VEGF issu du LBA des patients était à l’origine in vitro d’une augmentation significative de la formation de tubes vasculaires inhibée par l’anti-VEGF bevacizumab. Le ciblage de CXCL10/CXCR3-A et du VEGF pourraient être des options thérapeutiques dans les AMI. Ces résultats permettent d’affiner les connaissances biologiques des ALP et des AMI et dégagent des voies de recherche originales qui pourraient amener au développement de nouveaux traitements / Lepidic predominant adenocarcinoma (LPA) represents an original entity in terms of histological, clinical and biological characteristics among adenocarcinomas of the lung. While LPA is typically a non-mucinous adenocarcinoma, a mucinous variant does exist, termed invasive mucinous adenocarcinoma (IMA), associated with a worse prognosis and a lack of effective treatment in advanced diseases. This work sought to study molecular differences between LPA and IMA, and explore their biological meanings. A cohort of LPA and AMI has been studied in regard of clinical characteristics and oncogenic drivers and samples from this cohort were exploited. An immunohistochemical study of expression of mucins MUC1, 2, 5B, 5AC and 6 in surgical samples of 27 LPA and 27 IMA showed different profile of expression between LPA and IMA. MUC1 expression was associated to MUC1 and MUC5AC, 5B and 6 to IMA. MUC1 was associated to EGFR mutations and MUC5B and 5AC to KRAS mutations. One NRG1 rearrangement was detected by FISH in one in 25 IMA. The CXCL10 chemokine was overexpressed in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) supernatants of IMA (n=38) compared to LPA (n=25). This overexpression was linked to worse prognosis. The cytokine/receptor axis CXCL10/CXCR3-A was overexpressed in IMA and promoted migration of mucinous tumoral cells and drived tumoral expression of VEGF. VEGF from BALF of patients significantly enhanced human lung endothelial tubes formation in vitro which was inhibited by anti-VEGF bevacizumab. CXCL10/CXCR3 and VEGF could present valuable therapeutic targets in IMA. These results improve knowledge in biology of LPA and AMI and identify new lines of research which could lead to development of new therapies.

リポジトリの登録にあたっては、Peer reviewされた最終版のみ可能であり、その際には下記の出版社のウェブサイトのアドレスを記載することが求められる。当該論文は2014年6月の出版であり、12ヶ月を経過していることから、公開には差し支えはない。http://clincancerres.aacrjournals.org/content/20/12/3087.full / 京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19617号 / 医博第4124号 / 新制||医||1015(附属図書館) / 32653 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 小川 誠司, 教授 野田 亮, 教授 伊達 洋至 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM