Single-fiber studies for assigning pathogenicity of eight unclassified mitochondrial DNA variants associated with mitochondrial cytopathies phenotypes - DUMAS - Dépôt Universitaire de Mémoires Après Soutenance Accéder directement au contenu
Mémoires Année : 2019

Single-fiber studies for assigning pathogenicity of eight unclassified mitochondrial DNA variants associated with mitochondrial cytopathies phenotypes

Résumé

Whole mtDNA sequencing is now systematically used in clinical laboratories to screen patients with phenotype suggestive of mitochondrial disorders. NGS has significantly increased the number of pathogenic mtDNA variants identified. In the same time, the number of VUS has increased even more and their interpretation remains challenging. Correct classification of variant pathogenicity is essential for an optimal patient management including treatment and genetic counselling.
Here we describe the characterization, by single-fiber study, of seven heteroplasmic mtDNA variants, including three novel variants. Through the application of the pathogenicity scoring system, we have classified four variants as “definitely pathogenic” (m.590A>G, m.12293G>A, m.15958A>T, m.9166T>C). Two variants remain “possibly pathogenic” (m.5672T>C, m.4327T>C) but a future report of those variants in separate family would be sufficient for reclassification as “definitely pathogenic”. We also illustrate, with one patient, the contribution of single-fiber studies to the diagnostic strategy, in patients with pathogenic variants at low level of heteroplasmy.
La première étape dans la démarche diagnostique des maladies mitochondriales est l’étude exhaustive de l'ADN mitochondrial (ADNmt) par séquençage haut débit (NGS). Cette nouvelle technologie très sensible a révolutionné la pratique des laboratoires de diagnostic génétique. Elle nous a fourni une quantité énorme de données sur le génome humain. Les données récoltées nous ont entre autres permis d’évaluer la diversité humaine à travers les nombreux polymorphismes d’ADNmt, d’identifier de nombreuses mutations pathogènes connues permettant ainsi de diagnostiquer les maladies mitochondriales, et nous ont également confrontés au problème de l’interprétation des variants de signification inconnue.
Distinguer les modifications pathogènes des polymorphismes représente un grand défi pour interpréter les variants mitochondriaux. Les substitutions de bases dans les gènes d'ARNt mitochondriaux (mt-ARNt) sont particulièrement difficiles à interpréter. Les variants mt-ARNt sont des causes courantes de pathologie mitochondriale et sont associés à des taux de transmission élevés ce qui rend leur interprétation très importante pour pouvoir donner des conseils génétiques précis aux patients et à leurs familles.
Les maladies mitochondriales s’exprimant principalement par des signes musculaires sont caractérisées par un taux d’hétéroplasmie plus élevé dans le muscle et dans les urines, et plus faible dans le sang et sur frottis buccal. Toutefois concernant le muscle, le taux d’hétéroplasmie quantifié est une moyenne des taux présents dans les différentes fibres musculaires qui composent l’échantillon. Or, sur une biopsie musculaire d’un patient atteint, un pourcentage variable de fibres musculaires peut présenter un déficit enzymatique en cytochrome c oxydase (COX-négatives) secondaire à la présence d’un variant pathogène. Ce déficit peut être mis en évidence en immunohistochimie. L’étude sur fibre unique permet d’isoler les fibres musculaires et d’y quantifier le taux d’hétéroplasmie d’un variant. La présence d’un fort taux d’hétéroplasmie dans les fibres COX-négatives, contrairement aux fibres sans déficit, est un argument fort en faveur de la pathogénicité de ce variant1. Actuellement, cette technique, considérée comme un « gold-standard », n’est pas utilisée en routine dans les laboratoires de diagnostic mais uniquement ponctuellement dans un cadre de recherche2,3.
Nous décrivons ici la caractérisation de huit variants de l’ADNmt, dont trois nouveaux variants, chez huit patients différents. Ces patients présentaient un large éventail de phénotypes cliniques : ataxie cérébelleuse, ophtalmoplégie chronique externe progressive, surdité et fatigabilité musculaire. Les six variants identifiés dans des ARNt (m.5672 T>C, m.12293G>A, m.590A>G, m.15958A>T, m.5703G>A, m.4327T>C) et le variant qui touche le gène qui code l’ATPase 6 (m.9166T>C) ont montré une bonne corrélation de la ségrégation du taux de mutation dans les fibres uniques COX positives et COX négatives avec le phénotype biochimique observé, confirmant ainsi leurs pathogénicité, tandis qu’aucune différence statistiquement significative n'a été observée pour le patient hébergeant les variants m.4935A> G dans le gène MT-ND2.
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Dates et versions

dumas-02987196 , version 1 (03-11-2020)

Identifiants

  • HAL Id : dumas-02987196 , version 1

Citer

Elamine Zereg. Single-fiber studies for assigning pathogenicity of eight unclassified mitochondrial DNA variants associated with mitochondrial cytopathies phenotypes. Médecine humaine et pathologie. 2019. ⟨dumas-02987196⟩
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