Identification et implication des nouveaux gènes dans la pathogenèse des anomalies congénitales des reins et des voies urinaires

Les anomalies congénitales des reins et des voies urinaires (CAKUT) regroupent un spectre d’anomalies du développement rénal incluant agénésies, hypoplasies et dysplasies. Elles constituent une cause majeure d’insuffisance rénale chez l’enfant, et d’interruption médicale de grossesse pour les formes les plus graves. Les mécanismes physiopathologiques sont complexes, impliquant des facteurs génétiques et environnementaux. Des mutations de plus de 50 gènes ont été rapportées dans des formes de CAKUT isolées ou syndromiques. Cependant, les causes génétiques de ces anomalies restent largement méconnues. Par séquençage d’exome total ou ciblé nous avons identifié 16 variants hétérozygotes dans le gène GREB1L (Growth Regulation By Estrogen In Breast Cancer 1-Like). Douze d’entre eux étaient présents chez des foetus avec agénésie rénale bilatérale, associée à une agénésie utérine chez les foetus de sexe féminin. GREB1L est un gène de fonction inconnue dont le rôle dans le développement rénal n’avait pas été rapporté précédemment. Nous avons généré un modèle de souris invalidé pour Greb1l par CRISPR-Cas9. Les souris homozygotes meurent in utero. Les embryons Greb1l-/- présentent tous une taille réduite, une exencephalie, des anomalies cardiaques ainsi que l’absence de reins, de canal de Wolff et de canal de Müller. Des études réalisées à des stades embryonnaires précoces nous ont permis de démontrer que Greb1l est nécessaire pour la spécification du mésoderme intermédiaire.En parallèle de ce travail, un autre gène, dans lequel un variant a été identifié dans une famille dont plusieurs membres présentaient des formes kystiques de CAKUT, est été étudié. Ce gène,SRPK1 (Serine/Arginine-Rich Protein Kinase 1) encode pour une kinase spécifique des protéines contenant des domaines riches en Sérine/arginine, notamment les facteurs d’épissage. Nous avons montré que des cellules épithéliales rénales invalidées pour Srpk1 présentent des défauts d’épithélialisation et de polarité apico-basale, des processus important pour le développement rénal. De plus, des études transcriptomiques nous ont permis de montrer que Srpk1 régule l’expression de nombreux gènes impliqués dans le développement rénal. L’ensemble de ces données suggère que SRPK1 est un bon gène candidat pour les CAKUT.Congenital Abnormalities of the Kidney and Urinary Tract (CAKUT) comprise a broad spectrum of renal and urinary tract malformations with a wide range of severity. CAKUT represent major causes of chronic kidney disease in children, and the most severe cases are associated with perinatal lethality and/or termination of pregnancy. CAKUT are due to defects arising during renal development and their pathophysiological mechanisms are complex, involving both environmental and genetic factors. Although disease-causing mutations in more than 50 genes have been reported,mutations in these genes can explain only 20% of the cases, while for the others the genetic causeremains unknown.Using a combined approach of whole-exome and targeted exome sequencing, we identified mutations in a novel gene, GREB1L (Growth Regulation by Estrogen in Breast Cancer 1 Like), in CAKUT-affected cases in 16 independent families, 12 of them with foetuses with bilateral kidneyagenesis (BKA) and uterus agenesis (female foetuses). This gene had never been implicated in kidney development and its function is unknown. We generated a mouse model invalidated for Greb1l usingCRISPR/Cas9. Embryonic lethality was observed in Greb1l knockout mice at the homozygous stateand all Greb1l-/- embryos were smaller and presented exencephaly, BKA and absence of Wolff and Muller ducts, as well as heart defects. Further studies on early embryonic stages demonstrated that Greb1l is necessary for proper intermediate mesoderm specification. In parallel, another candidate gene for CAKUT, SRPK1 (Serine/Arginine-Rich Protein Kinase 1), was studied. A variant in this gene was identified in a family with several cystic CAKUT-affected members. The protein encoded by this gene is a kinase specific for Serine/Arginine rich proteins, especially splicing factors. Invalidation of Srpk1 in kidney epithelial cells led to defects in epithelialisation and establishment of apico-basal polarity, processes important for proper kidney development. Moreover, transcriptomic studies on these cells revealed Srpk1 to be implicated in the regulation of the expression of genes controlling kidney development. Altogether, this suggests thatSRPK1 is a good candidate gene for CAKUT