Cis-ruptions d’éléments génomiques hautement conservés non codants à distance du gène SOX9 dans la séquence de Pierre Robin

Cis-ruptions of highly conserved non-coding genomic elements distant from the SOX9 gene in the Pierre Robin sequence

Département de Génétique, Université Paris Descartes et Inserm U-781, Hôpital Necker-Enfants Malades AP-HP, 149 rue de Sèvres, 75743 Paris Cedex 15, France

Auteur correspondant : Stanislas Lyonnet, stanislas.lyonnet@inserm.fr

Reçu : 10 Février 2011

Résumé

Les gènes majeurs du développement présentant des patrons d’expression complexes sont souvent entourés d’un désert génique particulièrement riche en régions non codantes hautement conservées au cours de l’évolution. L’expression de ces gènes dans de nombreux territoires au cours du développement nécessite une régulation coordonnée dans le temps et l’espace, orchestrée par certaines de ces régions conservées non codantes agissant comme des éléments régulateurs de transcription. SOX9 est un gène essentiel à de nombreux processus développementaux, comme la chondrogénèse, le développement des cellules de crêtes neurales et le développement testiculaire. En accord avec ces principaux territoires d’expression, l’haplo-insuffisance de SOX9 liée à des altérations de sa séquence codante conduit à un syndrome polymalformatif – la dysplasie campomélique – dont les signes majeurs sont une atteinte osseuse, une séquence de Pierre Robin (SPR) et une anomalie de différentiation sexuelle (Disorder of Sex Development, DSD). SOX9 est localisé dans un désert génique de  ~2,5 Mb extrêmement riche en séquences conservées. Nous avons utilisé le locus SOX9 et la dysplasie campomélique comme modèle d’étude pour montrer qu’un ou plusieurs endophénotypes d’un syndrome complexe peuvent résulter d’une dérégulation tissu-spécifique de la transcription d’un gène majeur du développement. Notre travail a porté attention à l’un de ces endophénotypes, la SPR, caractérisée par la triade micro- et/ou rétrognathie, glossoptose et fente palatine). Nous détaillons ici l’identification des altérations (translocations, délétions, mutations ponctuelles) des régions non codantes localisées à très grande distance (plus de 1,2 Mb) en amont et en aval de SOX9 dans des cas de SPR isolée familiale ou sporadique. Nos études in vitro et in vivo ont indiqué que ces altérations concernent des éléments conservés au cours de l’évolution et ayant une fonction régulatrice d’expression tissu-spécifique, notamment dans le mésenchyme mandibulaire. Ces données permettent de proposer un modèle moléculaire expliquant une présentation clinique d’un syndrome restreint à un seul des endophénotypes qui le composent par invalidation ciblée tissu-spécifique de l’expression d’un gène majeur du développement.

Abstract

Major developmental genes, exhibiting complex expression patterns, are often embedded within a genic desert particularly rich in regions, which though non-coding are highly conserved. The developmental expression of these genes in many areas requires coordinated regulation in time and space, which is orchestrated by some of these conserved non-coding regions, acting as transcriptional regulators. SOX9 is an essential gene for many developmental processes, such as chondrogenesis, migration and differentiation of neural crest cells and testis development. In agreement with these major expression areas, SOX9 haploinsufficiency, linked to alterations in coding sequence, leads to a polymorphic malformation syndrome – campomelic dysplasia – whose major symptoms are a bone anomaly, a Pierre Robin sequence, and a sexual differentiation anomaly (Disorder of Sex Development, DSD). SOX9 is located in a  ~2.5 Mb gene desert extremely rich in conserved sequences. We have used the SOX9 locus and campomelic dysplasia as a model to show that one or several endophenotypes within a complex syndrome may arise from a tissue-specific deregulation of a major developmental gene transcription. Our work has focused on one of these endophenotypes, SPR, characterized by the triad micro- and/or retrognathy, glossoptosis and cleft palate. Here we report in detail how we identified alterations (translocations, deletions, point mutations) in non-coding regions, located far away (more than 1.2 Mb) upstream and downstream of SOX9, in clustered or sporadic SPR cases.