Caractéristiques de méthylation de l’ADN pour l’identification du syndrome de Mowat-Wilson

Contexte

Le syndrome de Mowat-Wilson (MOWS) est un trouble neurodéveloppemental rare causé par des délétions hétérozygotes ou des mutations avec perte de fonction du gène ZEB2. Ce gène code pour un facteur de transcription impliqué dans le développement neuronal. Les individus atteints de MOWS présentent généralement un retard de développement global modéré à sévère, une déficience intellectuelle, de l’épilepsie et un phénotype facial caractéristique. De plus, une petite taille, la maladie de Hirschsprung, des anomalies cérébrales et cardiaques peuvent être présentes. Cependant, la rareté du syndrome et la diversité des phénotypes rendent son diagnostic plus difficile chez les nouveau-nés. Pour résoudre ce problème, des chercheurs ont mené une étude visant à simplifier le processus de diagnostic du MOWS en identifiant un nouveau biomarqueur diagnostique.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée conjointement par Stefano Giuseppe Caraffi, Liselot van der Laan, Kathleen Rooney et d’autres chercheurs provenant de plusieurs institutions internationales renommées, dont l’Azienda USL-IRCCS de Reggio Emilia, l’Université d’Amsterdam et le London Health Sciences Centre. L’article a été publié dans le journal “European Journal of Human Genetics”, avec une date de publication en ligne du 13 février 2024.

Processus de recherche

Sujets d’étude et groupes

L’étude a inclus 29 individus avec un diagnostic clinique et moléculaire confirmé de MOWS (17 femmes et 12 hommes). Ces individus ont été répartis aléatoirement en deux groupes : un groupe de découverte (n=24) et un groupe de validation (n=5). Tous les individus présentaient des variants pathogènes ou probablement pathogènes dans le gène ZEB2, incluant de grandes délétions géniques, des mutations non-sens, des mutations décalant le cadre de lecture et des mutations faux-sens.

Analyse de méthylation de l’ADN

L’ADN génomique a été extrait des leucocytes circulants du sang périphérique et analysé pour la méthylation de l’ADN à l’aide des puces Illumina Infinium MethylationEPIC BeadChip Arrays. Le processus comprenait des étapes de contrôle qualité, de sélection des caractéristiques, de normalisation et de correction du bruit de fond. Après une comparaison rigoureuse des sondes et des vérifications de performance, 772 557 sondes ont été retenues pour l’analyse ultérieure.

Analyse des données

L’analyse des données de méthylation de l’ADN a été effectuée selon des méthodes précédemment publiées. Tout d’abord, un groupe témoin apparié a été sélectionné dans la base de données Episign Knowledge en comparant le sexe, l’âge, le lot et le type de puce. Ensuite, une sélection des caractéristiques et une analyse de méthylation différentielle ont été effectuées. Enfin, les caractéristiques de méthylation de l’ADN spécifiques au MOWS ont été validées par une analyse d’échelle multidimensionnelle et un regroupement hiérarchique.

Construction du modèle prédictif

Pour améliorer la précision du modèle de classification, les chercheurs ont entraîné un modèle de classificateur MOWS en utilisant l’algorithme des machines à vecteurs de support. Ce modèle utilise les caractéristiques sélectionnées pour classer les échantillons et génère un score de pathogénicité de la variation de méthylation (MVP) allant de 0 à 1, représentant la similarité de l’échantillon avec les caractéristiques de méthylation de la cohorte MOWS.

Résultats de la recherche

Caractéristiques de méthylation de l’ADN spécifiques au MOWS

L’étude a identifié et validé des caractéristiques de méthylation de l’ADN spécifiques au MOWS, comprenant 296 sondes différentiellement méthylées. Ces sondes présentaient principalement un état d’hypométhylation, cohérent avec le rôle principal de ZEB2 en tant que répresseur transcriptionnel. De plus, l’étude a également révélé une méthylation différentielle du gène ZEB2 lui-même, soutenant l’hypothèse de sa capacité d’autorégulation.

Validation des résultats

L’analyse des 5 échantillons de cas du groupe de validation a confirmé davantage les caractéristiques de méthylation de l’ADN spécifiques au MOWS. Le classificateur à machines à vecteurs de support a attribué des scores MVP élevés (>0,75) à tous les échantillons testés, validant la fiabilité des caractéristiques de méthylation de l’ADN spécifiques au MOWS.

Comparaison avec les caractéristiques d’autres maladies

Pour explorer l’intersection des caractéristiques de méthylation de l’ADN du MOWS avec d’autres troubles neurodéveloppementaux, l’étude a comparé les caractéristiques de méthylation de l’ADN du MOWS avec les caractéristiques de méthylation spécifiques de 56 autres maladies. Les résultats ont montré que les caractéristiques du MOWS étaient très spécifiques, avec un très faible chevauchement des sondes de méthylation avec d’autres maladies, au maximum 10-11% de chevauchement avec le syndrome CHARGE et les BAFopathies.

Signification et valeur de la recherche

En définissant des caractéristiques de méthylation de l’ADN convaincantes et reproductibles pour le MOWS, l’étude fournit un marqueur moléculaire diagnostique hautement sensible. Les découvertes de cette étude contribueront non seulement à établir un outil de diagnostic pour le MOWS, mais joueront également un rôle important dans le test de diagnostic clinique pionnier “episode classifier” pour les maladies mendéliennes rares. De plus, l’étude fournit un outil informatif pour les variantes faux-sens à signification incertaine, pouvant aider à leur reclassification. Cette recherche ouvre également de nouvelles perspectives pour comprendre en profondeur les mécanismes moléculaires de l’insuffisance en ZEB2, et devrait guider davantage d’études sur la physiopathologie moléculaire de ce trouble.

Les recherches futures se concentreront sur l’exploration des profils de méthylation de l’ADN chez les individus MOWS présentant des résultats de génotypage ambigus et/ou des phénotypes cliniques atypiques, dans le but de confirmer et d’étendre davantage les découvertes de cette étude.