Caractérisation moléculaire et fonctionnelle d'un nouvel allèle du gène de la polarité cellulaire planaire (PCP) Vangl2

Abstract

Les anomalies du tube neural (ATN) comme spina bifida, craniorachischisis et anencéphalie, constituent les malformations congénitales les plus communes qui touchent le système nerveux central. Malgré l’effet protecteur de l’acide folique dans 50-70% des cas, ces anomalies font toujours leur apparition dans 1 à 2 nouveau-nés par 1000 naissances. Plusieurs études montrent que les gènes de la voie de polarité cellulaire planaire (PCP) sont impliqués dans le développement embryonnaire comme la migration cellulaire et la convergence et extension. La souris Looptail (Lp) était la première mutante à impliquer un gène de la voie PCP, appelé Vangl2, dans la pathogenèse des ATN chez les mammifères. Dans la présente étude, nous avons investigué une souris mutante de Vangl2 appelée Curly Bob induite par mutagénèse chimique à l’Ethyl-Nitroso-Urée (ENU). La mutation faux-sens induit un changement de l’acide aminé à la position I268 de la protéine Vangl2. Cette mutation est de nature héréditaire semi dominante chez les souris hétérozygotes ayant comme caractéristiques phénotypiques, une queue bouclée, un secouement de tête et un ‘comportement de tours en ronds’. Nous avons aussi remarqué qu’un faible pourcentage de femelles hétérozygotes ne développe pas d’ouverture vaginale. Les embryons homozygotes développent une forme sévère d’ATN et des défauts de PCP sévères dans les cellules ciliées de la cochlée et du système vestibulaire. Cette mutation interagit génétiquement avec l’allèle Lp (Vangl2S464N) dans le développement du tube neural et la polarité des cellules ciliées de l’oreille interne. Le niveau d’expression de la variante de Vangl2I268N mutée chez les homozygotes est bas dans les tissus du système nerveux analysés. Cette mutation affecte aussi l’interaction de Vangl2 avec Dishevelled3. La nouvelle mutante décrite dans cette étude, constitue un modèle important afin de disséquer plus précisément le rapport structure-fonction de Vangl2 dans le développement du tube neural et l’établissement de la polarité dans les cellules sensorielles de l’oreille interne.

Neural tube defects (NTDs) including spina bifida, craniorachischisis as well as anencephaly are the most common group of congenital malformations of the central nervous system (CNS). Folic acid recommendations for pregnant women as well as fortification of several foods with folic acid have significantly reduced the incidence of NTDs. Still at least 1 to 2 newborns per 1000 births have NTDs. Several studies have searched for possible genetic factors that could predispose for NTDs. Planar cell polarity (PCP) genes are known to be implicated in important developmental processes, like cell migration and convergent extension. The Looptail (Lp) mutant mouse was the first mutant to link a PCP core member, called Vangl2, to the pathogenesis of NTDs in mammals. In this report, we have studied a novel Vangl2 mouse mutant induced by Ethyl-Nitrosourea (ENU). This mouse called Curly Bob harbors a missense mutation in Vangl2 and causes a change of the amino acid residue I268 in Vangl2 protein. This autosomal mutation segregates in a semi-dominant fashion with heterozygous mice displaying a looped tail appearance, bobbing head and a circling behavior. We also noticed that a small portion of affected females have an imperforate vagina. Homozygote mutant embryos suffer from a severe form of NTD called craniorachischisis and do not survive after birth. They also display severe PCP defects in the inner hair cells of the cochlea and posterior cristae. This mutant genetically interacts with the Lp allele (Vangl2S464N) in neural tube development and inner ear hair cell polarity. The Vangl2I268N protein variant is expressed at very low levels in affected neural tissues of mutant homozygous embryos. This mutant protein no longer physically interacts with another PCP core protein DVL3.