Category : 4H-POLRIII

La leucodystrophie liée à l’ARN polymérase III (POLR3- HLD), aussi appelée leucodystrophie 4H, est une leucodystrophie hypomyélinisante entraînant un spectre de manifestations neurologiques et extraneurologiques avec un âge de début typiquement dans la jeune enfance. Plusieurs leucodystrophies décrites dans les années 2000 sont maintenant regroupées sous cette leucodystrophie puisqu’elles ont des caractéristiques cliniques similaires et sont causées par des mutations dans les mêmes gènes : le syndrôme de 4H (Hypomyélinisation, Hypodontie et Hypogonadisme Hypogonadotrope), l’ADDH (“Ataxia, Delayed Dentition and Hypomyelination”), la leucodystrophie TACH (“Tremor-Ataxia with Central Hypomyelination”), la leucodystrophie avec oligodontie et le syndrôme HCAHC (“Hypomyelination with Cerebellar Atrophy and Hypoplasia of the Corpus Callosum”).

Une grande étude sur plus de 100 patients nous a permis de mieux comprendre le spectre de cette maladie.
Les caractéristiques cliniques neurologiques de POLR3-HLD incluent :

• des manifestations cérébelleuses importantes (ataxie ou problème d’équilibre, dysarthrie ou difficulté à bien prononcer les mots, dysmétrie ou imprécision des mouvements),
• avec ou sans tremblement,
• des manifestations pyramidales telles que spasticité (raideur) et réflexes vifs,
• ainsi que des manifestations dites extra-pyramidales de type dystonie (raideur dans les bras et les jambes, qui fluctue avec les émotions et postures anormales associées).Les caractéristiques non-neurologiques de la maladie incluent :
• des anomalies dentaires (exemples : dents petites, dents manquantes, retard d’éruption des dents, anomalies dans l’ordre d’éruption de dents, etc.),
• des anomalies oculaires (myopie),
• des anomalies endocriniennes (exemple : petite taille)
• et des anomalies pubertaires (arrêt pubertaire ou absence de puberté).POLR3-HLD est causée par des mutations récessives dans les gènes POLR3A et POLR3B. Jusqu’à ce jour, plus de 100 patients avec cette maladie ont des mutations dans un ou l’autre de ces gènes. Les gènes POLR3A et POLR3B codent pour les deux plus grandes sous-unités d’une enzyme nommée ARN polymérase III, et, ensemble, forment le centre actif du complexe composé de 17 sous-unités. Aucun patient ne possède deux mutations nulles, c’est-à-dire deux mutations qui entraineraient l’absence complète de la protéine pour laquelle le gène code. En effet, ceci n’est pas surprenant étant donné le rôle primordial de l’ARN polymérase III : la transcription d’ADN codant pour de petits ARNs tels que les ARN de transfert, 5S, U6 et 7SK. Ces petits ARNs sont importants pour la survie de la cellule.Les travaux sur le lien entre mutations du gène POLR3A ou POLR3B / leucodystrophie hypomyélinisante sont amorcés. La représentation des mutations trouvées sur modélisation tridimensionnelle de la polymérase III suggère que les mutations peuvent avoir un effet sur l’assemblage de l’enzyme en altérant les interactions entre les sous-unités, ou encore avoir un effet sur la liaison de l’ADN avec le complexe, entrainant par le fait même une transcription anormale de l’ADN en ARN.Des résultats préliminaires suggèrent que, au moins pour une mutation, l’hypothèse première semble exacte, c’est-à-dire qu’une mutation dans le gène POLR3A entraine un assemblage déficient du complexe et, dans ce cas, un échec de migration du complexe dans le noyau de la cellule, l’endroit où la polymérase effectue son travail.

  Notre hypothèse est que des mutations dans POLR3A ou POLR3B entraînent une transcription anormale de certains ARNs, tels les ARN de transfert, importants pour le développement de la myéline (myélinisation). Nous avons mis en place plusieurs types d’expériences pour étudier ces petits ARNs à partir de fibroblastes (cellules de peau de patients et de contrôles sains) et il semble qu’il y ait de petites variations dans la transcription de certains ARNs. Cependant, la peau n’étant pas affectée chez nos patients, et possédant maintenant des souris avec des mutations dans Polr3a, nous allons maintenant répéter ces expériences avec la myéline et la substance grise de cerveaux de souris malades.

  À noter que l’implication des ARN de transfert est aussi suspectée dans d’autres maladies héréditaires impliquant la substance blanche cérébrale telles que LBSL (“Leukoencephalopathy with Brainstem and Spinal cord involvement and Lactate elevation”) et dans deux autres leucodystrophies hypomyélinisantes appelées HBSL (“Hypomyelination with brainstem and spinal cord abnormalities and leg spasticity”) et “RARS-associated hypomyelination”, causées par des mutations dans les gènes DARS et RARS, respectivement.

  Enfin, nous avons maintenant débuté les expériences chez la souris Polr3a, présentant des difficultés motrices. Nous allons étudier ses caractéristiques, son cerveau. Cela nous permettra d’avancer sur la compréhension de la pathophysiologie de la maladie.

  La découverte des gènes associés POLR3-HLD a permis à de nombreux patients et leurs familles d’obtenir un diagnostic moléculaire et un conseil génétique approprié. Des études cliniques, radiologiques et physiopathologiques sont toujours en cours afin de mieux comprendre l’étendue des manifestations cliniques et radiologiques, des anomalies génétiques et bien entendu, la pathophysiologie de ce groupe de maladies afin de pouvoir développer des stratégies thérapeutiques.

Le syndrome 4H, une maladie héréditaire de la substance blanche du cerveau (forme de  leucodystrophie), entraîne un handicap clinique considérable, allant de léger à sévère. La plupart des patients se détériorent avec le temps. Il n’y a pas encore de traitement et nous ne comprenons pas ce qui se passe dans le cerveau. Il n’existe pas de bons modèles animaux pour cette maladie, ce qui est un obstacle pour la recherche. Nous pensons qu’en plus de la substance blanche et de la myéline, les cellules nerveuses (neurones, aussi appelées matière grise) et leur mode de transmission (axones) sont endommagés dès les premiers stades de la maladie. Dans notre projet, nous voulons explorer cette implication de la matière grise avec une approche innovante.

Nous sommes capables de fabriquer des cellules de matière blanche et grise à partir de cellules de patients affectés du syndrome 4H et de contrôler les fibroblastes. Des études antérieures ont montré que les cellules 4H du patient indiquent une expression affectée des gènes impliqués dans le développement des cellules nerveuses. Comme les cellules nerveuses fournissent des signaux aux cellules de la matière blanche et qui ont un rôle dans la myélinisation, les anomalies neuronales pourraient sous-entendre/expliquer les anomalies trouvées dans les zones de matière grise et blanche du cerveau des patients affectés du syndrome 4H. Nous voulons étudier des cultures conjointes de cellules grises et de cellules de la matière blanche dérivées de cellules de patients pour comprendre comment elles s’influencent. À l’avenir, cela pourrait être un bon modèle pour la découverte de traitements du syndrome 4H.

Projet financé par ELA à hauteur de : 99 565 €