Isabelle Perrault, Sylvain Hanein, Nathalie Delphin, Josseline Kaplan, Jean-Michel Rozet Cécités héréditaires précoces à l’heure du séquençage haut débit.

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1 Isabelle Perrault, Sylvain Hanein, Nathalie Delphin, Josseline Kaplan, Jean-Michel Rozet Cécités héréditaires précoces à l’heure du séquençage haut débit Assises de génétiques Lyon 2016 Fondation Imagine, Institut des Maladies Génétiques IHU Necker – Université Paris Descartes F-75015 Paris Email: Jean-michel.rozet@inserm.fr

2 ACL et autres DRSP The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine 1/60000 1/30000 ACL II Naissance2 ans 1 an ACL I DRSP Amaurose congénitale deLeber ACL Dystrophies rétiniennes sévères et précoces DRSP Age de débutNaissance ou période néonatale2 premières années de vie StéréotypéeVariable Présentation -Malvoyance profonde -Nystagmus -Absence de poursuite oculaire -Reflexephotomoteurabsent -Malvoyance sévère -Nystagmus occasionnel -Poursuite oculaire -Reflexephotomoteurprésent Fond d’œil initialSans particularitéEvoquateurd’une dystrophie rétinienne ERGEteint Très sévèrement altéré Coneprédominant (Cone-roddystrophy) Bâtonnetprédominant (Rod-conedystrophy) EvolutionConeprédominant (Cone-roddystrophy) Bâtonnetprédominant (Rod-conedystrophy) 1 ère cause de cécité de l’enfant dans les pays industrialisés 20 % des enfants dans les écoles pour malvoyants

3 Diagnostic différentiel entre l’ACL et les autres pathologies caractérisées par un nystagmus de malvoyant -Syndrome de Beauvieux -Achromatopsie congénitale -Albinisme oculo-cutané -Cécité nocturne congénitale stationnaire dans sa forme liée à l’X -Hypoplasie papillaire congénitale ACL et autres DRSP Diagnostic différentiel The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine ERG discriminant mais réalisation et interprétation difficile chez le tout jeune enfant

4 ACL et autres DRSP monosymptomatiques versus syndromiques The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

5 MSS LCA/DRSP premier signe clinique d’un spectre de ciliopathies multisystemiques ACL et autres DRSP monosymptomatiques versus syndromiques The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

6 CEP290 IQCB1 ACL et autres DRSP Corrélation génotype-phénotype oculaires et extraoculaires The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine GUCY2D, NMNAT1, RD3, RPGRIP1, AIPL1, CABP4, CRB1, CRX, KCNJ13, LCA5, LRAT, MERKT, RDH12, RPE65, SPATA7, TULP1 AHI1, ALMS1, ARL13B, C5ORF42, CC2D2A, CEP41, COH1, IFT140, IFT81, INPP5E, NPHP1, NPHP10, NPHP3, NPHP4, OFD1 intron 9, RPGRIP1L, TMEM138, TMEM216, TMEM237, VPS13B CACNA1F, CNGA3, CNGB3, GNAT2, GRM6, NYX, PD6C, TRPM1 ACL/DSRP Diagnostics différentiels

7 Conseil génétique Diagnostic prénatal Prise en charge +++++ -Eligibilité présente (RPE65, LRAT) et future aux protocoles thérapeutiques -Pronostic visuel: cone-rod dystrophy versus rod cone dystrophy >Fenêtre thérapeutique, scolarité en braille versus en noir -Pronostic atteintes extraoculaires >explorations extraoculaires réservées aux seuls patients à risque The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine ACL et autres DRSP Importance du diagnostic moléculaire

8 ACL et autres DRSP Diagnostic moleculaire The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine 55 Gènes 840 Exons >250 KB séquence discontinue Agilent Sure Select Hiseq 2500 Plate forme de Génomique-Institut Imagine

9 The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine ACL/DRSP NGS 45 Gènes de formes non syndromiques et syndromiques 10 Gènes de diagnostics différentiels. Séquençage SANGER 18 gènes identifiés 2015 1996-2014 300 cas 18 Diagnostics différentiels 128 Formes monosymptomatiques 18 Formes syndromiques 116 sans mutation Recherche 500familles 327 mutées 65% 184 mutés 60% Risque de développer une atteinte extraoculaire 625familles =0~0~100 20 53 cone-rod 75 rod-cone Formes Monosymptomatiques ou syndromiques 15RPE65 et 5LRAT Protocoles thérapeutiques Risque de développer une atteinte extraoculaire 0-100 ACL et autres DRSP

10 Identification d’une mosaique Identification de CNVs hétérozygotes Corrélations génotype phénotype ? ACL et autres DRSP Apports de la NGS The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

11 ACL et autres DRSP Identification d’une mosaique The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine g.10027488c>g/ p.E257K? +/+ g.10027488c>g /+ g. 10027488c>g RAS +/+ g.10027488c>g /+ PolyDiag Dr J Kaplan

12 54 reads mut/395 soit 13% ACL et autres DRSP Identification d’une mosaique The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine IGV Integrative Genomics Viewer

13 Detection de CNVs (copy number variation): Homozygote de un ou plusieurs exons : SPATA7, NPHP1, AIPL1, RPGRIP1, AHI1, ALMS1 Hétérozygote : LRAT, IFT140, NMNAT1 (confirmés) Plusieurs suspicions en cours de validation ACL et autres DRSP Detection de CNVs The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine PolyDiag

14 ACL et autres DRSP CNVs hétérozygotes The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine PolyDiag M/M M/+ +/+ PolyDiag M/del +/del Dr J Kaplan

15 EA M P Validé sur ARN Validé par PCR digitale M/del M/+ del/+ Dr H Dollfus ACL et autres DRSP The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine PolyDiag

16 Identification d’une mutation homozygote dans le gène cep290 : exon 17 : c.1666del p.Ile 556Phefs*17 Cep290 est responsable de forme « cone rod » d’ACL OR La patiente est atteinte d’une forme « rod cone » AV chiffrable 7/10eme ? I:1 I:2 II:1 II:2 m/+ +/+ m/m g.DNA Gerard et al. En préparation MWII:2 C1C2 - CEP290 ACTIN Wildtype Mutant  1 exon 17exon 18 exon 17 exon 19 c.DNA II2 C1 C2 Epissage alternatif basal ACL et autres DRSP The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine Dr C. Hamel

17 La NGS version 2 est finalisée: Meilleure couverture des exons mal couverts Ajout de séquences non codantes (gène NMNAT1) Ajout de nouveaux gènes: ATF6 nouveau gène d’achromatopsie tous les gènes de CSNB certains gènes de céroides lipofuscinoses …. ACL et autres DRSP The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

18 2004 2011 Activité amino peptidase de l’enzyme lysosomale PPT1, Moyenne chez le contrôle : 348nmol/h/mg PPT1 M= c.733G>A p.Gly245Arg  Dystrophie rétinienne diagnostiquée à l’âge de 4 ans  Retard de la parole  Retard intellectuel avec IRM normal 1993 2000 2002 2007 PPT1 M =c.3g>a p.Met1? 1998 Céroides lipofuscinoses de type 1, CLN1 Céroides lipofuscinoses de type 3, CLN3  Dystrophie rétinienne diagnostiquée à l’âge de 5 ans, évolution rapide  Pas de retard cognitif M/M M/+ Poster 3132 174 108 8 277 12 M/+ M/M M/+  Dystrophie rétinienne diagnostiquée à l’âge de 3 ans  Evolution rapide vers la cécité complète  Perte de la parole  Paralysie des membres  Evolution rapide vers la cécité complète  Syndrome pyramidal et extrapyramidal  Ataxie cérebelleuse M/M M/+ CLN3 M = c.461-280_677+382del966 p.?

19 Dept of Vision & Functional Exploration, Clinique Sourdille, Nantes, France Xavier Zanlonghi Dept of Exploration of Vision & Neuro-Ophthalmology CHRU Lille, France Sabine Defoort-Delhemmes Dept of Ophthalmology, Fondation Ophtalmologique Adolphe de Rothschild, Paris, France Catherine Edelson Dept of Ophthalmology, CHU Nantes, France Gylène Lemeur Neurosciences Institute, Montpellier, France Christian Hamel Ophthalmology, Coimbra University Hospital, Portugal Eduardo Silva Dept of Ophthalmology,CHU Necker, Paris, France Olivier Roche Dept of Clinical Genetics, CHU Strasbourg, France Hélène Dollfus Laboratory of Genetics in Ophthalmology Institute Imagine, France Jean-Michel ROZET Isabelle PERRAULT Sylvie GERBER Arnold MUNNICH Xavier GERARD Josseline KAPLAN Lucas FARES-TAIE Xavier GERARD REMERCIEMENTS Dept of Ophthalmology, Vision institute, Quinze Vingt Paris, France Isabelle Audo

20 ADNs cas index et des deux parents Consultation d’ophtalmologie Informations cliniques détaillées Consultation de génétique avec recueil des consentements Bon de commande pour les demandes extérieures à Necker A envoyer à : Jean-Paul Bonnefont, jean-paul.bonnefont@aphp.fr Josseline Kaplan, josseline.kaplan@inserm.fr Sophie Valleix, sophie.valleix@cch.aphp.fr CRITERES D’INCLUSION ACL et autres DRSP

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22 https://sph.uth.edu/retnet/sum-dis.htm#D-graph Tous modes de transmission (ad, ar, rlx, dlx, digenisme) ACL et autres DRSP The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

23 CEP290 IQCB1 NPHP4 SLN NPHP NPHP3 NPHP1 ACL AHI1 IFT140 INPP5E TMEM216 TMEM138 RPGRIP1L CC2D2A TMEM237 ARL13B CEP41 TMEM67 CEP209 OFD1 KIF7 GUCY2D RDH12 RPE65 CRX CRB1 SPATA7 RPGRIP1 AIPL1 RD3 C2ORF71 KCNJ13 NMNAT1 LCA5 TULP1 LRAT JBTS SM GLIS2 NEK8 MKS3 SDCCAG8 WDR19 TRAF3IP1 TTC21B TCTN1 TCTN2 TCTN3 C5ORF42 ZNF423 CSPP1 PDE6D KIAA0586 INVSCEP164 ANKS6 CEP83 DCDC2

24 CONE-ROD DYSTROPHY LCA TYPE I Vision ≤ Light Perception ROD-CONE DYSTROPHY LCA TYPE II 1/10 ≤ Visual Acuity ≤ 3/10 Malvoyance +++ Nystagmus FO normal ERG altéré Naissance Evolution 2 ans ACL II Naissance2 ans 1 an ACL I DRSP Amaurose Congénitale de Leber The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine Dystrophies rétiniennes sévères et précoces Hérédité récessive autosomique quasi constante

25 AMAUROSE CONGENITALE DE LEBER & AUTRES EOSRD VARIABILITE CLINIQUE EXTRAOCULAIRE CORRELATIONS GENOTYPE-PHENOTYPE IQCB1 CEP290 IFT140 TMEM216 AHI1 NPHP1 TMEM67 RPGRIP1L ARL13B C2D2A CXORF5 TTC21B KIF7 TCTN1 TMEM237 TMEM138 INPP5E NPHP1 NPHP4 SDCCAG8 ALMS1 BBS1-12 Inconnu29% Non Ciliaire 34% Cil connecteur 37% CILIOPATHIES MULTISYSTEMIQUES ATTEINTES RETINIENNES ISOLEES c.2991+1655G>A

26 55 Gènes 840 Exons >250 KB séquence discontinue ACL et autres DRSP Diagnostic moleculaire The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine

27 AMAUROSE CONGENITALE DE LEBER & AUTRES EOSRD GENOTYPAGE HAUT DEBIT RESULTATS 300 patients ont été envoyés à la plateforme de séquençage de l’Institut Imagine Type 1 non syndromique : 16 GUCY2D 1 RD3 12 CEP290* 12 RPGRIP1 12 NMNAT1** 53/300 17.6% Pas de risque d’atteinte extra-oculaire Cécité non évolutive PL Scolarité en braille * Cas particuliers

28 AMAUROSE CONGENITALE DE LEBER & AUTRES EOSRD GENOTYPAGE HAUT DEBIT RESULTATS 300 patients ont été envoyés à la plateforme de séquençage de l’Institut Imagine Type 2 non syndromique : 2 CRX 18 CRB1 8 AIPL1 5 LRAT 15 RPE65 9 LCA5 10 RDH12 2 SPATA7 4 TULP1 1 KCNV2 1 KCNJ13 75/300 25% Pas de risque d’atteinte extra-oculaire AV chiffrable Scolarité en noir

29 AMAUROSE CONGENITALE DE LEBER & AUTRES EOSRD GENOTYPAGE HAUT DEBIT RESULTATS 300 patients ont été envoyés à la plateforme de séquençage de l’Institut Imagine ACL isolé ou syndromique : 14 CEP290 6 IQCB1 Forme syndromique : 11 ALMS1 1 NPHP1 2 IFT140 1 INPP5E* 2 AHI1 20/300 6.6% Risque d’atteinte extra-oculaire, examen supplémentaire 17/300 5.6% Atteinte extra-oculaire, examen supplémentaire

30 AMAUROSE CONGENITALE DE LEBER & AUTRES EOSRD GENOTYPAGE HAUT DEBIT RESULTATS 300 patients ont été envoyés à la plateforme de séquençage de l’Institut Imagine Diagnostique différentiel : 4 CNGA3 1 CNGB3 8 CACNA1F 13/300 4.3% Examens ophthalmologiques a posteriori confirment le génotype

31 En 2015 cohorte de 624 familles SANGER 327 familles mutés En 17 ans NGS 197 familles mutés En quelques mois += TOTAL 524 familles mutés 84% de notre cohorte Reste 75 familles déjà passées en NGS Soit 16% de notre cohorte Pas de gènes connus Exome

32 ACL et autres DRSP Diagnostic moleculaire The laboratory of genetics in ophthalmology @ Imagine Type1 39.5% Type1 44.8% Type2 22% Type2 30% ? 16% ? 38% Avant NGS Après NGS Gènes de formes syndromiques et diagnostics différentiels non étudiés manuellement