Juliette Albuisson

L’identification des gènes de maladies Mendeliennes été rendue possible dans les années 1980. Le séquençage du génome humain dans les années 2000, et l’arrivée du séquençage haut débit dans les années 2010 ont permis une progression phénoménale du rythme de ces découvertes génétiques. Cependant, ces techniques ont permis d’élucider les maladies les plus accessibles, de par leur homogénéité génétique, leur forte pénétrance pour les maladies dominantes, et leur prévalence élevée. Aujourd’hui, la communauté génétique se heurte à des difficultés de plus en plus nombreuses pour identifier les maladies non monogéniques, hétérogènes, ou très rares : recruter des familles porteuses d’une maladie très rare et cliniquement bien caractérisée, ou de grandes cohortes de patients atteints de maladies communes à composante génétique, nécessite un effort clinique, logistique et financier important. De plus, le séquençage d’exome pris isolément ne permet généralement pas l’élucidation de ces pathologies. Cet outil bien que puissant trouve ses limites dans les modèles génétiques sus-cités. La réussite des approches récentes vient de son utilisation en association avec d’autres techniques, adaptées aux caractéristiques des maladies comme la rareté, la dimension polygénique, ou l’hétérogénéité génétique. J’ai utilisé le séquençage d’exome dans l’identification de gènes de maladies cardiovasculaires rares, par trois stratégies combinées différentes. La première pathologie appelée stomatocytose héréditaire, est rare, relativement homogène mais présente des difficultés de phénotypage. Elle a été caractérisée par séquençage d’exome en association avec une analyse de liaison traditionnelle et l’identification d’une endophénotype fiable. Cette approche a été appliquée avec succès dans ce modèle relativement peu complexe de maladie. La seconde pathologie étudiée, l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA), est une maladie commune à forte composante héréditaire, avec de rares formes dominantes à pénétrance élevée. J’ai associé séquençage d’exome en modèle dominant et recherche de variants rares dans une cohorte de cas sporadiques afin d’identifier un gène de susceptibilité à la pathologie. Cette approche s’est révélée plus complexe à mettre en place, et son efficacité peut être discutée dans le cas d'une étude d'association centrée sur un gène candidat. Enfin, la troisième partie de ce travail est consacrée à la dysplasie fibromusculaire (DFM), maladie très hétérogène sur le plan génétique, peu pénétrante, et d’endophénotype peu accessible. J’ai appliqué dans cette troisième étape le séquençage d’exome à plus grande échelle (30 individus), en association à des stratégies de filtres sophistiqués exploitant tous les types de transmission Mendélienne. J'y ai aussi associé l'utilisation des outils bioinformatiques et bases de données biologiques accessibles à la communauté scientifique. Les résultats obtenus par cette dernière approche sont prometteurs, probablement du fait des caractéristiques inhérentes de cette pathologie. L’utilisation de ces trois stratégies très différentes, adaptées aux contraintes de chaque pathologie, permet d’évaluer la puissance et l’efficacité des approches combinées utilisant le séquençage d’exome. Leurs difficultés inhérentes, leur inadaptation à certaines situations génétiques, ainsi que les pistes d’amélioration nécessaires pour l’élucidation des maladies génétiques de cause inconnue sont aussi abordés.

Breast cancer is the most frequently occurring cancer worldwide. With its increasing incidence, it is a major public health problem, with many therapeutic challenges such as precision medicine for personalized treatment. Thanks to next-generation sequencing (NGS), progress in biomedical technologies, and the use of bioinformatics, it is now possible to identify specific molecular alterations in tumor cells—such as homologous recombination deficiencies (HRD)—enabling us to consider using DNA-damaging agents such as platinum salts or PARP inhibitors. Different approaches currently exist to analyze impairment of the homologous recombination pathway, e.g., the search for specific mutations in homologous recombination repair (HRR) genes, such as BRCA1/2; the use of genomic scars or mutational signatures; or the development of functional tests. Nevertheless, the role and value of these different tests in breast cancer treatment decisions remains to be clarified. In this review, we summarize current knowledge on the clinical utility of genomic tests, evaluating HRR deficiency for treatment decisions in early and metastatic breast cancer.

Bicuspid aortic valve (BAV) is the most common valvular congenital heart disease, with a prevalence of 0.5 to 2% in the general population. Patients with BAV are at risk for developing cardiovascular complications, some of which are life-threatening. BAV has a wide spectrum of clinical presentations, ranging from silent malformation to severe and even fatal cardiac events. Despite the significant burden on both the patients and the health systems, data are limited regarding pathophysiology, risk factors, and genetics. Family studies indicate that BAV is highly heritable, with autosomal dominant inheritance, incomplete penetrance, variable expressivity, and male predominance. Owing to its complex genetic model, including high genetic heterogenicity, only a few genes were identified in association with BAV, while the majority of BAV genetics remains obscure. Here, we review the different forms of BAV and the current data regarding its genetics. Given the clear heritably of BAV with the potential high impact on clinical outcome, the clinical value and cost effectiveness of cascade screening are discussed.

Purpose: Immune infiltration is a prognostic factor in high-grade serous ovarian carcinoma (HGSC) but immunotherapy efficacy is disappointing. Genomic instability is now used to guide the therapeutic value of PARP inhibitors. We aimed to investigate exome-derived parameters to assess the tumor microenvironment according to genomic instability profile. Methods: We used the HGSC TCGA (the cancer genome atlas) dataset with genomic characteristics, including homologous recombination deficiency (HRD), copy number variant (CNV) signatures, TCR (T cell receptor) clonality and abundance of tissue-infiltrating immune and stromal cell populations. We then investigated the relationship with survival data. Results: In 578 HGSC patients, HRD status, CNV signature 7 and TCR clonality were associated with longer survival. The combination of high CNV signature 7 expression and HRD status or high CNV signature 3 expression and high TCR clonality was associated with a trend towards longer survival compared to each variable alone. Combining T cell infiltrate and TCR clonality improved the prognostic value compared to T cells infiltration alone. Prognostic value of TCR clonality was confirmed in an independent cohort. Conclusions: TCR clonality is an emerging prognostic biomarker that improves T cell infiltrate information. Analysis of TCR clonality combined with genomic instability could be an interesting prognostic biomarker.

Objective: Fibromuscular Dysplasia (FMD) and Spontaneous Coronary Artery Dissection (SCAD) are related, non-atherosclerotic arterial diseases mainly affecting middle-aged women. Little is known about their physiopathological mechanisms. We aimed to identify rare genetic causes to elucidate molecular mechanisms implicated in FMD and SCAD. Design and method: We analyzed 29 exomes that included familial and sporadic FMD. Follow-up was conducted by targeted or Sanger sequencing (1,071 FMD and 365 SCAD patients) or lookups in exome (264 FMD) or genome sequences (488 SCAD), all independent and unrelated. We used TRAPD burden test to test for enrichment in patients compared to gnomAD controls. The biological effects of variants on receptor signaling and protein expression were characterized using transient overexpression in human cells. Results: We identified one rare loss-of-function variant (LoF) (MAFgnomAD = 0.000075) shared by two FMD sisters in the prostaglandin I2 receptor (hIP) gene (PTGIR), a key player in vascular remodeling. Follow-up in >1,300 FMD patients revealed four additional LoF allele carriers and a putative enrichment in FMD (PTRAPD = 8 × 10-4), in addition to several rare missense variants. We confirmed the LoFs (Q163X and P17RfsX6) and one missense (L67P) to severely impair hIP function in vitro. Genetic analyses of PTGIR in SCAD revealed one patient who carries Q163X, one with L67P and one carrying a rare splicing mutation (c.768+1C>G), but not a significant enrichment (PTRAPD = 0.12) in SCAD. Conclusions: Our study shows that rare genetic mutations in PTGIR are enriched among FMD patients and found in SCAD patients, suggesting a role for prostacyclin signaling in non-atherosclerotic stenosis and dissection.