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Whole genome paired-end sequencing elucidates functional and phenotypic consequences of balanced chromosomal rearrangement in patients with developmental disorders

Authors :
Brigitte Gilbert-Dussardier
Patrick Edery
Flavie Diguet
Géraldine Joly-Hélas
Fanny Morice-Picard
Nicolas Chatron
Jeanne Amiel
Fabienne Prieur
Jérome Toutain
Sandra Whalen
Marine Lebrun
Gwenaël Nadeau
Sylvie Jaillard
Céline Pebrel-Richard
Annabelle Chaussenot
Bénédicte Demeer
Florence Demurger
Sophie Dupuis-Girod
Marianne Till
Nicole Philip
Jacques Puechberty
Laurent Pasquier
Pierre-Antoine Rollat-Farnier
Claire Bardel
Anne-Marie Guerrot
Anne-Claude Tabet
Sylvie Odent
Annick Toutain
Alain Verloes
Jean-Michel Dupont
Christine Coubes
Aziza Lebbar
Yline Capri
Bertrand Isidor
James Lespinasse
Didier Lacombe
Julie Masson
Sophie Blesson
Marine Houlier
Véronique Paquis-Flucklinger
Michèle Mathieu-Dramard
Florence Amblard
Patrick Callier
Jonathan Levy
Chantal Missirian
Véronique Satre
Marie-France Portnoï
Cyril Mignot
Stéphanie Valence
Catherine Sarret
Sébastien Moutton
Françoise Devillard
Alice Masurel-Paulet
Caroline Schluth-Bolard
Patrick Collignon
Jean-Pierre Siffroi
Marie-Pierre Cordier
Renaud Touraine
Marlène Rio
Céline Dupont
Cédric Le Caignec
Damien Sanlaville
Audrey Putoux
Morgane Plutino
Valérie Kremer
Valérie Malan
Martine Doco-Fenzy
Alexandra Afenjar
Caroline Rooryck-Thambo
Massimiliano Rossi
Linda Pons
Gaetan Lesca
Laurence Faivre
Laboratoire de Biologie Moléculaire de la Cellule (LBMC)
École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche en neurosciences de Lyon - Lyon Neuroscience Research Center (CRNL)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de Génétique [CHU Lyon] (Centre de pathologie de l'Est)
Hospices civils de Lyon (HCL)
CHU Trousseau [APHP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Département de génétique et procréation
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Hôpital Couple-Enfant
Service de Génétique Médicale [CHU Necker]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)
Centre de génétique - Centre de référence des maladies rares, anomalies du développement et syndromes malformatifs (CHU de Dijon)
Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand (CHU Dijon)
Département de génétique [Robert Debré]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-AP-HP Hôpital universitaire Robert-Debré [Paris]
Service de Génétique Médicale, Centre Hospitalier Intercommunal, Toulon
Hôpital Femme Mère Enfant [CHU - HCL] (HFME)
Hospices Civils de Lyon (HCL)
Centre Hospitalier Régional Universitaire [Montpellier] (CHRU Montpellier)
Service de génétique médicale
CHU Amiens-Picardie
Institut de Recherche sur le Cancer et le Vieillissement (IRCAN)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
Génétique médicale [Centre Hospitalier de Vannes]
Centre hospitalier Bretagne Atlantique (Morbihan) (CHBA)
Pôle Couple-Enfant, Département de Génétique et Procréation
Centre de génétique et Centre de référence maladies rares et anomalies du développement et syndromes malformatifs du Centre Est
Département de Génétique et Procréation UF-Hôpital Couple Enfant de Grenoble-CHU Grenoble
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Hôpital Cochin [AP-HP]
Service de Génétique
Hospices Civils de Lyon (HCL)-Hôpital Louis Pradel [CHU - HCL]
Hospices Civils de Lyon (HCL)-Groupe Hospitalier Est
Génétique Médicale
Centre hospitalier universitaire de Poitiers (CHU Poitiers)-Centre de Référence Anomalies du Développement Ouest
CHU Rouen
Normandie Université (NU)
Service de génétique médicale - Unité de génétique clinique [Nantes]
Université de Nantes (UN)-Centre hospitalier universitaire de Nantes (CHU Nantes)
Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset)
Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
CHU Pontchaillou [Rennes]
Service de génétique [Rouen]
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Université de Bordeaux (UB)
Service de Génétique Clinique Chromosomique et Moléculaire
CHU Saint-Etienne
Université de Lyon
Département de Génétique Chromosomique
Bâtiment Hôtel Dieu - Centre Hospitalier de Chambéry
École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)
Laboratoire Histologie Embryologie Cytogénétique [CHU Necker]
CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)
CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP]
Département de génétique médicale [Hôpital de la Timone - APHM]
Aix Marseille Université (AMU)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)- Hôpital de la Timone [CHU - APHM] (TIMONE)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Marseille medical genetics - Centre de génétique médicale de Marseille (MMG)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université de Bordeaux (UB)-CHU Bordeaux [Bordeaux]-Groupe hospitalier Pellegrin
Service de Cytogénétique
Centre hospitalier de Valence
CHU Clermont-Ferrand
Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Université Nice Sophia Antipolis - Faculté de Médecine (UNS UFR Médecine)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)
Dept of Immunology, Genetics and Pathology
Service de Génétique Clinique (CHU de Saint-Etienne)
Centre Hospitalier Universitaire de Saint-Etienne (CHU de Saint-Etienne)
Institut de génétique humaine (IGH)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de néphrologie pédiatrique [CHU Necker]
CHU Bordeaux [Bordeaux]
Institut Pascal (IP)
SIGMA Clermont (SIGMA Clermont)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institute for Advanced Biosciences / Institut pour l'Avancée des Biosciences (Grenoble) (IAB)
Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Etablissement français du sang - Auvergne-Rhône-Alpes (EFS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Service de génétique et embryologie médicales [CHU Trousseau]
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Service de cytogénétique constitutionnelle
Hospices Civils de Lyon (HCL)-CHU de Lyon-Centre Neuroscience et Recherche
Service de génétique
CHU Saint-Etienne-Hôpital nord
Service de génétique [Tours]
Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)-Hôpital Bretonneau
Physiopathologie et neuroprotection des atteintes du cerveau en développement
Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Département de génétique
Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Robert Debré-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
French National Agency for Research
French Ministry of Health
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université d'Angers (UA)-Université de Rennes (UR)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Centre Hospitalier Universitaire de Saint-Etienne [CHU Saint-Etienne] (CHU ST-E)
Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )
Maladies génétiques d'expression pédiatrique (U933)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Trousseau [APHP]
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon
Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CRNL)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université d'Angers (UA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Aix Marseille Université (AMU)
Hôpital Bretonneau-Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)
Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU TOURS)
Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Source :
Journal of Medical Genetics, Journal of Medical Genetics, BMJ Publishing Group, 2019, 56 (8), pp.526-535. ⟨10.1136/jmedgenet-2018-105778⟩, Journal of Medical Genetics, 2019, 56 (8), pp.526-535. ⟨10.1136/jmedgenet-2018-105778⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

BackgroundBalanced chromosomal rearrangements associated with abnormal phenotype are rare events, but may be challenging for genetic counselling, since molecular characterisation of breakpoints is not performed routinely. We used next-generation sequencing to characterise breakpoints of balanced chromosomal rearrangements at the molecular level in patients with intellectual disability and/or congenital anomalies.MethodsBreakpoints were characterised by a paired-end low depth whole genome sequencing (WGS) strategy and validated by Sanger sequencing. Expression study of disrupted and neighbouring genes was performed by RT-qPCR from blood or lymphoblastoid cell line RNA.ResultsAmong the 55 patients included (41 reciprocal translocations, 4 inversions, 2 insertions and 8 complex chromosomal rearrangements), we were able to detect 89% of chromosomal rearrangements (49/55). Molecular signatures at the breakpoints suggested that DNA breaks arose randomly and that there was no major influence of repeated elements. Non-homologous end-joining appeared as the main mechanism of repair (55% of rearrangements). A diagnosis could be established in 22/49 patients (44.8%), 15 by gene disruption (KANSL1, FOXP1, SPRED1, TLK2, MBD5, DMD, AUTS2, MEIS2, MEF2C, NRXN1, NFIX, SYNGAP1, GHR, ZMIZ1) and 7 by position effect (DLX5, MEF2C, BCL11B, SATB2, ZMIZ1). In addition, 16 new candidate genes were identified. Systematic gene expression studies further supported these results. We also showed the contribution of topologically associated domain maps to WGS data interpretation.ConclusionPaired-end WGS is a valid strategy and may be used for structural variation characterisation in a clinical setting.

Details

Language :
English
ISSN :
00222593 and 14686244
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Medical Genetics, Journal of Medical Genetics, BMJ Publishing Group, 2019, 56 (8), pp.526-535. ⟨10.1136/jmedgenet-2018-105778⟩, Journal of Medical Genetics, 2019, 56 (8), pp.526-535. ⟨10.1136/jmedgenet-2018-105778⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7bfa0d97e8cc1623bbc8d64f06561370
Full Text :
https://doi.org/10.1136/jmedgenet-2018-105778⟩