RECHERCHE DES MARQUEURS DE VULNERABILITE GENETIQUE DANS LE TROUBLE OBSESSIONNEL COMPULSIF

1. ALBERT CHENEVIER Hôpital Robert Debré RECHERCHE DES MARQUEURS DE VULNERABILITE GENETIQUE DANS LE TROUBLE OBSESSIONNEL COMPULSIF Richard DELORME

2. Qu’est ce que le Trouble Obsessionnel Compulsif? Critères diagnostiques: DSM IV • Existence d’obsessions associées à des compulsions • Symptômes qui sont vécus comme excessifs ou irraisonnés • Symptômes interférant avec le fonctionnement du patient Hétérogénéité de son expression clinique • Multiplicité des thèmes des obsessions et des compulsions • Fréquence des comorbidités associées (Tourette, THDA)

3. Qu’est ce que le Trouble Obsessionnel Compulsif?

4. Pourquoi rechercher des facteurs de vulnérabilité génétique dans le TOC? Population générale Risque apparentés 1er degré Jumeaux Ségrégation 0,5 - 1 % x10 h²: 0.65 Absence de modèle Mendélien d’héritabilité Héritabilité complexe

5. TOC: maladie à héritabilité complexe COMPLEXITÉ PHÉNOTYPIQUE COMPLEXITÉ MOLÉCULAIRE Absence de marqueurs de validité externe Limites de l’approche nosographique Absence de modèles de ségrégation STRATÉGIES ADAPTÉES AUX MALADIES COMPLEXES PHENOTYPES HERITABLES METHODES NON PARAMETRIQUES GENES VULNERABILITE

6. Objectifs de mon travail de thèse PHENOTYPES HERITABLES GENES VULNERABILITE • Caractéristiques phénotypiques simples • Associées à une forte héritabilité • Présentes chez les sujets atteints et/ou apparentés • Localisation • Fonction • Expression cérébrale

7. Préambule: Etablir une Cohorte de Patients (projet débuté en 2000) Collaborations cliniques Pr Maier / Bonn, Germany Pr. Millet / Rennes, France Consultations spécialisées TOC Pr. Mouren / Hôpital Robert Debré Pr. Leboyer / Hôpitaux A. Chenevier H. Mondor INCLUSION Prise de sang Évaluation clinique standardisée Biochimie des Monoamines Pr. Launay /Lariboisière Lignées lymphoblastoïdes Pr. Delpech /Hôpital Cochin Biologie Moléculaire Pr. Bourgeron/Pasteur France: 130 proposants et 240 apparentés, 7 familles paires de germains Allemagne: 100 proposants

8. 20 15 Forte agrégation familiale 24.6% vs 0% 10 DEMEMBREMENT DU PHENOTYPE 5 Gilles de la Tourette 26.9% vs 0% 0 10 20 30 40 50 6 70 Age de début (année) Stabilité des dimensions OC 0.09 0.08 PHENOTYPES HERITABLES 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 10 20 30 40 50 60 70 Age de début (année) TOC: Recherche de phénotypes héritables CLINIQUES AGE DE DEBUT DU TOC : UN MARQUEUR D’HERITABILITE ? Distribution observée de l’âge de début (n=145) N de patients 0 CLINIQUES Densité de probabilité BIOCHIMIQUES Distribution théorique de l’âge de début 0 Chabane et al. J Child Psychopharmacol, 2005 Delorme et al. Psychol Med, 2004 Delorme et al. BMC Psychiatry, 2006

9. Serotonin 5-HTT 5-HT transporter 5HT2A receptor DEMEMBREMENT DU PHENOTYPE G P PLC ANOMALIES DES MARQUEURS SEROTONINERGIQUES PLAQUETTAIRES PIP2 PHENOTYPES HERITABLES SEQUESTRATION PKC IP3 + DAG TOC: Recherche de phénotypes héritables BIOCHIMIQUES MARQUEURS SEROTONINERGIQUES PLAQUETTAIRES ? HYPOTHESE D’UNE DYSFONCTION SYSTÈME SÉROTONINERGIQUE? EFFICACITÉ SPECIFIQUE DES IRSS CLINIQUES BIOCHIMIQUES Anomalies plaquettaires indépendantes réponse au traitements par IRSS ? Anomalies plaquettaires / héritabilité familiale ?

10. DEMEMBREMENT DU PHENOTYPE PHENOTYPES HERITABLES TOC: Recherche de phénotypes héritables Biochimiques MARQUEURS SEROTONINERGIQUES PLAQUETTAIRES ? Sérotonine sanguine totale Diminution du taux 5HT Indépendant du traitement Apparentés non atteins Correlation intra-familiale ICC=0.57, p<10-4 CLINIQUES (n=65) (n=33) (n=15) (n=48) BIOCHIMIQUES Delorme et al. J clin Psychopharmacol, 2004 Delorme et al. Neuropsychopharmacology, 2005

11. DEMEMBREMENT DU PHENOTYPE PHENOTYPES HERITABLES TOC: Recherche de phénotypes héritables PHENOTYPES HERITABLES AGE DE DEBUT TAUX DE SEROTONINE PHENOTYPES HERITABLES PHENOTYPES GENES

12. LOCALISATION (1) Etudes de liaison Région d’intérêt EXPRESSION CEREBRALE TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité COMPLEXITE MOLECULAIRE (2) Etudes association (3) Remaniements chromosomiques PRIVILIER LES MODELES NON PARAMETRIQUES ROLE FONCTIONNEL GENES CANDIDATS

13. TOC: Recherche de gènes de vulnérabilitéSTRATEGIES COMPLEXITE MOLECULAIRE DEUX TYPES ETUDES REPLICATIONS Transporteur 5-HT Tryptophane hydroxylase SLITRK1 PRIVILIER LES MODELES NON PARAMETRIQUES PISTES NOVATRICES NrCAM – IMMP2L CAPON GENES CANDIDATS DEUX TYPES DE TECHNIQUES VARIANTS RARES /SEQUENCAGE ‘monogénique’ POLYMORPHISMES FREQUENTS /ASSOCIATION vulnérabilité

14. COMPLEXITE MOLECULAIRE Rôle majeur régulation de la synapse sérotoninergique REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique FONCTION / SYSTEME SEROTONINERGIQUE TRANSPORTEUR DE LA SÉROTONINE / Variation I425V Variant rare - I425V – exon 9 Fonctionnel Fréquence chez les TOC (1%, n=110) / Témoins (1% , n=500) Ségrégation phénotypes complexes: TOC, TSA, Dep Alcool, Anorexie Resistance aux IRSs chez les patients TOC Kilic et al. Mol Pharmacol 2003; Ozaki et al. Mol Psychiatry 2003

15. COMPLEXITE MOLECULAIRE TOC * * * TSA Dep Alcool * * * * * Anorexie REPLICATION * GENE 5HTT GENE TPH2 * * TEMOINS TOC GENE SLITRK1 5/457 2/884 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique FONCTION / SYSTEME SEROTONINERGIQUE TRANSPORTEUR DE LA SÉROTONINE / Variation I425V (exon9) TOC= 3/254 TSA= 1/284 ANOREXIE= 1/124 DEP - ALCOOL = 0/124 TEMOINS = 1/285 Prévalence 425V dans TOC / Pas de rôle majeur déterminisme Ségrégation Variant 425V / phénotype psychiatrique Résistance aux IRSs Delorme et al. Mol Psychiatry 2005

16. COMPLEXITE MOLECULAIRE REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique FONCTION / SYSTEME SEROTONINERGIQUE TRYPTOPHANE HYDROXYLASE 2 / variation R441H Rôle majeur synthèse de la sérotonine Variant rare - R441H – exon 11 Zhang et al. Neuron 2004 Fonctionnel Fréquence chez les Unipolaires (5%, n=89) / Témoins (0,5%, n=280)

17. COMPLEXITE MOLECULAIRE REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique FONCTION / SYSTEME SEROTONINERGIQUE TRYPTOPHANE HYDROXYLASE 2 / variation R441H (exon 11) MALADIE UNIPOLAIRE (n= 265) TÉMOINS (n=246) • Français (n= 187) • Allemands (n=59) AUTRES TROUBLES THYMIQUES (n= 381) PANEL PLURI-ETHNIQUE (n=277) TROUBLE DU SPECTRE (n= 425) • Afrique /Inde/Chine/Caucase • TOC (n=201) • TSA (n=224) VARIATION NON IDENTIFIÉE 7 AUTRES REPLICATIONS 5000 individus BIAIS DE STRATIFICATION ? ERREUR DE GENOTYPAGE Delorme et al. Biol Psychiatry 2006

18. COMPLEXITE MOLECULAIRE REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 13q31 / GENE SLITRK1 SLITRK1 / TOURETTE (n=174) 5’UTR 3’UTR hsa-miR-189 Tourette-TOC (n=2) / témoins (n=2148) L422 frameshift Tourette (n=1) / témoins (n=254) Abelson et al. Science 2005

19. COMPLEXITE MOLECULAIRE REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 13q31 / GENE SLITRK1 SLITRK1 / FONCTION 5’UTR 3’UTR hsa-miR-189 L422 frameshift Abelson et al. Science 2005

20. COMPLEXITE MOLECULAIRE Site fixation / hsa-miR-27 F443I Site fixation / hsa-miR-189 REPLICATION GENE 5HTT GENE TPH2 GENE SLITRK1 TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 13q31 / GENE SLITRK1 SLITRK1 / SEQUENCAGE TOC, n=250 Témoins, n=385 A600V -/+ -/+ -/- -/+ -/+ -/+ Ashkenazes Keen-kim et al. 2006 Relations mutation / phénotype psychiatrique ? Relations mutation / fonction protéique ? Delorme / Gong En préparation

21. TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 7q31 / GENE NrCAM IMMP2L – NrCAM / POSITION COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON Boghosian et al. Am J Hum Genet 1996; Petek et al.Am J Hum Genet 2001

22. TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 7q31 / GENE NrCAM IMMP2L – NrCAM / FONCTION COMPLEXITE MOLECULAIRE IMMP2L: protéase mitochondriale - ATP NrCAM: croissance et guidance axonale PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON Hernandez-Sanchez et al. EMBO 2003

23. COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES NrCAM / IMMP2L GENE CAPON TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 7q31 / GENE NrCAM IMMP2L- NrCAM / SEQUENCAGE(6 et 34 exons respectivement) TOC /Tourette (n=23) NrCAM Lys1070Met TOC=1/234 / Témoins=0/225 Domaine de fixation aux protéines FERM Relation mutation / phénotype psychiatrique ? Relation mutation / fonction protéique ? Delorme et al.En préparation

24. TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 7q31 / GENE NrCAM IMMP2L - NrCAM / EXPRESSION COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON Delorme et al.En préparation

25. Log (P) 0,001 0,01 0,05 3’ TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 7q31 / GENE NrCAM IMMP2L / NrCAM / ASSOCIATION TOC (n=225) vs Témoins (n=234) NrCAM LAMB4 3’ 3’ 5’ COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON Relations 3’ NrCAM / TOC – mutation / AS4 / association ? Delorme et al.En préparation

26. COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 1q23 / GENE CAPON CAPON / ETUDES DE LIAISON (Brzustowicz et al. 2004, Buxbaum et al. 2004, Ylisaukko-oja et al. 2004, Shugart et al. 2006)

27. COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 1q23 / GENE CAPON CAPON / FONCTION Couplage Récepteurs NMDA / NOS Deux isoformes CAPON Sur-expression isoforme courte Cortex Préfrontal Schizophrènes Xu et al. Plos Med 2006

28. COMPLEXITE MOLECULAIRE PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 1q23 / GENE CAPON CAPON / EXPRESSION Delorme et al.En préparation

29. COMPLEXITE MOLECULAIRE TOC R Langage T Panique TSA PISTES NOVATRICES GENES IMMP2L / NrCAM GENE CAPON TOC: Recherche de gènes de vulnérabilité génétique POSITION / 1q23 / GENE CAPON CAPON / SEQUENCAGE (10 exons) Schizophrènes (n= 72 ), TSA (n=82), TOC (n=60), témoins (n=90) Val37Ile / V37I Asp423Asn / D423N -/+ -/+ -/+ -/+ -/+ -/+ -/+ Relations mutation / phénotype psychiatrique ? Témoins=280 Relations mutation (exon 9) / courte isoforme / fonction protéique ? Delorme et al.En préparation

31. TOC: AUGMENTER L’INFORMATIVITE PHENOTYPIQUE MOLECULAIRE GENOTYPAGE HAUTE RESOLUTION TAILLE DE L’ECHANTILLON / FP7 COPY NUMBER VARIANTS (11000) INSTRUMENTS QUANTITATIFS ASSOCIATIONS (355 000 SNPs) TRANSNOSOGRAPHIQUES VARIATIONS RARES FONCTION / IN VITRO GENES DE VULNERABILITE DANS LE TOC

32. Sociale Anxiété Retard Mental Rituels / Répétitifs Rigidité Hyperactivité Communication Tics REPETITIONS, RITUELS : AU CŒUR DES PATHOLOGIES PSYCHIATRIQUES DEVELOPPEMENTALES HÉRITABILITÉ: 0,65 (Eley et al. 2003; Hudziack et al. 2004) GENES NEURO-MODULATION Noyaux Sous Thalamique (Mallet et al. Lancet 2002) BOUCLE CORTICO-STRIATO-PALLIDO-THALAMO-CORTICALE GENES SYNAPSE / MIGRATION CELLULAIRE

33. REMERCIEMENTS Unité U841/ U513, Créteil M Leboyer, C Betancur B Giros V Goussé C Vialou Institut Pasteur, Paris T Bourgeron P Chaste C Durand F Fauchereau H Goubran S Jamain J Melke H Quach Hôpital R Debré, Paris MC Mouren E Acquaviva M Asch P Cador S Cortese Infirmiers Hôpital Lariboisière, Paris JM Launay Départements Cliniques: Pr. Gillberg / Department of psychiatry (Goteborg, Sweden) Pr. Maier / Department of psychiatry (Germany) Pr. Millet / CH Guillaume Regnier (Rennes) Pr. Olié / Hôpital St Anne (Paris) Pr. Pauls / Harvard (USA) ImmortalisationCellulaire, Caroytype, Biologie Moléculaire Pr. Delpech / Banque de cellules / Hôpital Cochin(Paris) Pr. Sifroi / Laboratoire de Cytologie / Hôpital Tenon (Paris) Pr. Malafosse / Laboratoire de biologie moléculaire (Genève)