Identification de nouvelles mutations germinales dans FUT7 et EXT1 liées à l’exostose multiple héréditaire

Introduction

L’exostose multiple héréditaire (HME) est une maladie squelettique autosomique dominante principalement liée à des mutations dans les gènes EXT1 et EXT2. Cependant, toutes les cas de HME ne peuvent pas être expliqués par ces mutations, et leurs mécanismes pathogènes ne sont pas entièrement compris. Dans cette étude, en utilisant le séquençage de l’exome entier et un dépistage génétique avec un design de trio familial, nous avons identifié deux nouvelles mutations rares co-ségrégeant avec la HME dans une famille chinoise, incluant une mutation non-sens (c.204G>A, p.Trp68*) dans EXT1 et une mutation faux-sens (c.893T>G, p.Phe298Cys) dans FUT7. Des tests fonctionnels ont révélé que la mutation de FUT7 affecte la localisation cellulaire de la protéine FUT7 et régule la prolifération cellulaire. De plus, la perte simultanée de FUT7 et EXT1 dans un modèle de poisson zèbre entraîne une chondrodysplasie sévère, indiquant un lien fonctionnel entre FUT7 et EXT1 dans la régulation des chondrocytes. Enfin, nous avons montré que la mutation FUT7 p.Phe298Cys réduit l’expression d’EXT1 via l’axe IL6/STAT3/Slug au niveau transcriptionnel et via la dégradation protéasomique liée à l’ubiquitination au niveau protéique. Ces résultats identifient non seulement de nouvelles mutations germinales dans les gènes FUT7 et EXT1, mais mettent également en lumière l’interaction critique entre ces gènes, suggérant un mécanisme potentiel de “second hit” dans la pathogenèse de la HME.

Résultats

1. Analyse WES révélant des mutations causales pour la HME dans une famille chinoise

Nous avons étudié une famille chinoise avec des antécédents de HME. Le proband, un garçon de 14 ans, présentait des symptômes notables de HME, incluant de multiples exostoses dans divers os. Quatre autres membres de la famille atteints de HME ont été identifiés. Le séquençage de l’exome entier (WES) a été réalisé sur des échantillons d’ADN génomique du trio (proband, mère affectée et père non affecté). Après filtrage des variants communs, deux mutations ont été identifiées comme co-ségrégeant parfaitement avec le statut de la maladie : une mutation non-sens dans EXT1 (c.204G>A, p.Trp68*) et une mutation faux-sens dans FUT7 (c.893T>G, p.Phe298Cys).

2. La mutation FUT7 p.Phe298Cys entraîne une perte de fonction dans la suppression de la prolifération cellulaire

Des expériences de knockdown de FUT7 dans des lignées cellulaires ont montré une augmentation significative de la prolifération cellulaire. La mutation FUT7 p.Phe298Cys a également été associée à une localisation cytoplasmique anormale de la protéine FUT7, contrairement à la localisation Golgi de la protéine sauvage. De plus, la surexpression de FUT7 sauvage a inhibé la prolifération cellulaire, tandis que la mutation p.Phe298Cys a augmenté la prolifération, suggérant une perte de fonction de FUT7 dans la suppression de la prolifération cellulaire.

3. La perte simultanée de FUT7 et EXT1 induit des défauts sévères du cartilage craniofacial chez le poisson zèbre

Dans un modèle de poisson zèbre, la suppression simultanée de FUT7 et EXT1 a entraîné des défauts morphologiques et du cartilage craniofacial sévères, tandis que la suppression individuelle de l’un ou l’autre gène n’a pas produit de tels effets. Cela suggère un rôle coopératif de FUT7 et EXT1 dans la chondrogenèse.

4. FUT7 p.Phe298Cys supprime l’expression d’EXT1 via l’axe IL6/STAT3/Slug

Des analyses transcriptomiques ont révélé que FUT7 régule l’expression d’EXT1 via l’axe IL6/STAT3/Slug. La mutation FUT7 p.Phe298Cys a inhibé cette voie, entraînant une diminution de l’expression d’EXT1. De plus, la mutation a également induit la dégradation d’EXT1 via l’ubiquitination, réduisant ainsi les niveaux de protéine EXT1.

Discussion

Cette étude a identifié deux nouvelles mutations germinales dans les gènes FUT7 et EXT1 co-ségrégeant avec le phénotype HME dans une famille chinoise. La mutation EXT1 p.Trp68* est la première rapportée dans une population est-asiatique, tandis que la mutation FUT7 p.Phe298Cys est une nouvelle variante causale associée à la HME. Ces résultats élargissent notre compréhension des facteurs génétiques contribuant à la HME et mettent en lumière les liens fonctionnels entre FUT7 et EXT1. La mutation FUT7 p.Phe298Cys pourrait agir comme un “second hit”, exacerbant la suppression de l’expression d’EXT1 et entraînant la manifestation de la HME.

Conclusion

En résumé, cette étude a identifié deux nouvelles mutations rares co-ségrégeant avec la HME dans une famille chinoise, incluant une mutation non-sens dans EXT1 et une mutation faux-sens dans FUT7. Nous avons montré que la mutation FUT7 réduit les niveaux d’EXT1 à la fois au niveau de l’ARNm et de la protéine. Ces résultats offrent des perspectives importantes pour la pathogenèse de la HME, en particulier pour le mécanisme de “second hit” sur les mutations d’EXT1 dans la pathogenèse de la HME.