Study of the relationship genotype/phenotype in retinoblastoma
Etude des relations génotype/phénotype dans le rétinoblastome
Résumé
Retinoblastoma is the most common intraocular childhood cancer and occurs when both alleles of the RB1 gene are inactivated in the retina. In patients without genetic predisposition, the two mutations occurred in a single unique retinal cell. In subjects with a genetic predisposition to retinoblastoma, the first RB1 mutation is found in the germline and the second appears as a somatic mutation. Germline carriers usually develop bilateral or multifocal tumors and the diagnosis is earlier. However, some rare families exhibit low penetrance and variable expressivity of the disease because bilaterally affected, unilaterally affected, and unaffected mutation carriers are known to coexist. The existence of genetic modifiers in retinoblastoma therefore appears highly probable and must be considered. The lack of penetrance and the variable expressivity could be the sum of three independent causes. The presence of a mosaic can affect the phenotype, the nature of the mutation can drive low penetrance and particular phenotype like psychomotor delay in case of large genomic deletions and genetic modifier factors could modulate the phenotype. These three major keys have been studied in order to highlight the relations between the phenotype and the genotype. Firstly, the consequences of mosaicism have been illustrated by a prenatal diagnosis concerning a couple with a bilateral retinoblastoma-affected male patient who requested five successive prenatal diagnoses and in whom RB1 mutation mosaicism had important implications. Implications of mosaicism in genetic counseling have been discussed and taken into consideration in order to limit bias in the two following genotype/phenotype studies. Secondly, the association between whole germline monoallelic deletions of the RB1 gene and psychomotor delay was studied by a high-resolution CGH array focusing on RB1 and its flanking region. Comparative analysis detected a four megabase critical interval including a candidate gene, protocadherin 8 (PCDH8). PCDH8 is thought to function in signaling pathways and cell adhesion in a central nervous system-specific manner, making loss of PCDH8 one of the probable causes of psychomotor delay in RB1-deleted patients. Thirdly, a candidate gene approach based on partners that are necessary for the development of the tumor attempted to find possible genetic modifiers. MDM2, which increases p53 and pRB catabolism, was therefore a prominent candidate. The minor allele of MDM2 that includes a 309T>G transversion (SNP rs2279744) in the MDM2 promoter is known to enhance MDM2 expression. In family-based association analyses performed in 70 retinoblastoma families, the MDM2 309G allele was found to be statistically significantly associated with incidence of bilateral or unilateral retinoblastoma among members of retinoblastoma families under a recessive model (Z = 3.305, two-sided exact P = .001). The strong association of this genotype with retinoblastoma development designates MDM2 as the first modifier gene to be identified among retinoblastoma patients
Le rétinoblastome est une tumeur rare qui touche la rétine du jeune enfant. L’inactivation bi-allélique du gène RB1 est à l’origine du développement tumoral. RB1 est le premier gène suppresseur de tumeur qui ait été identifié et la prédisposition au rétinoblastome constitue un véritable paradigme de la prédisposition aux cancers. Dans les formes non prédisposées génétiquement, les deux mutations apparaissent dans une cellule rétinienne unique ; le rétinoblastome est alors unilatéral. Dans les formes à prédisposition génétique, la première mutation est constitutionnelle et la deuxième est somatique. La mutation constitutionnelle est une néo-mutation pré- ou post- zygotique dans les formes sporadiques, alors qu’elle est héritée dans les formes familiales. Dans les formes avec prédisposition génétique, le diagnostic est plus précoce que dans les formes sans prédisposition et la bilatérisation du rétinoblastome est généralement la règle. Néanmoins, de rares familles présentent une pénétrance réduite et une variabilité phénotypique se traduisant par la coexistence de patients atteints de rétinoblastome bilatéral ou unilatéral, d’apparentés porteurs sains et d’apparentés présentant des rétinomes. Les mécanismes responsables de la variabilité phénotypique intrafamiliale sont inconnus et l’existence de facteurs génétiques modulant le phénotype tumoral est probable.L’origine de la variabilité de l’expression phénotypique du rétinoblastome peut être la résultante (i) de l’existence de mutations en mosaïque, (ii) de mutations de RB1 et (iii) de facteurs modificateurs génétiques indépendants du locus de RB1. Trois axes distincts et originaux basés sur ces origines possibles de variabilité phénotypique ont été développés pour caractériser les relations génotype/phénotype dans le rétinoblastome. Premièrement, les conséquences d’une mosaïque somatique ont été illustrées grâce à l’étude d’une famille ayant bénéficié de cinq diagnostics prénatals. Dans ces familles, certains fœtus porteurs de l’allèle à risque identifié par une approche indirecte basée sur l’étude de microsatellites au locus de RB1, n’étaient pas porteurs de la mutation du parent atteint, lui-même atteint d’un rétinoblastome bilatéral. Ainsi, nous avons démontré la présence d’une mosaïque somatique et gonadique chez ce parent lourdement atteint. La conséquence de l’existence de patients présentant une mosaïque dans le cadre du conseil génétique a été discutée. La suite de nos travaux a pris en compte ces résultats afin de limiter les biais que pourrait induire la présence de mutations en mosaïque dans des études de corrélation génotype/phénotype dans le rétinoblastome. Deuxièmement, l’association de grandes délétions emportant RB1 avec des retards psychomoteurs chez des patients atteints de rétinoblastome a été étudiée. Une approche de CGH hautement résolutive, ciblée sur le locus de RB1, a été mise en place afin de caractériser le rôle des gènes contigus de RB1 dans ce syndrome. Ainsi, cette approche a permis de définir une zone à risque de retard psychomoteur que nous proposons comme seuil d’alerte pour le généticien. Cette zone définit un gène, PCDH8 d’expression cérébrale exclusive, comme un excellent candidat au retard psychomoteur. Enfin, troisièmement, une approche « gène candidat » reposant sur l’étude du SNP309 du promoteur de MDM2, a été mise en œuvre.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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