Role of rare genetic variants of ANGPTL6 and CTSO in intracranial aneurysm formation
Rôle de variants génétiques rares d’ANGPTL6 et de CTSO dans la formation des anévrismes intracrâniens
Résumé
An intracranial aneurysm (IA) is a local dilatation of the cerebral arteries. Its rupture causes a subarachnoid haemorrhage which is fatal in 40% of cases and leads to severe disabilities in half of the survivors. IA affects 3% of the general population and familial forms represent 10% of cases. Using whole exome sequencing approach in familial forms of IA, our laboratory identified two genes in which rare variants were present in affected members: ANGPTL6 and CTSO, variants predicted to be damaging for their function. These genes encode for angiopoietin-like 6 (ANGPTL6) and cathepsin O (CTSO) respectively. ANGPTL6 is a circulating glycoprotein secreted by the liver and has a role in developmental angiogenesis, the identified Δ-ANGPTL6 variant impairs its secretion. CTSO is a cysteine protease with an unknown substrate, but other cathepsins are known to be involved in vascular remodelling and overexpressed in IA. The aim of this study is to identify the role of these two proteins in cerebral arteries and IA formation. Generation of a mouse model expressing the Δ-ANGPTL6 variant and in vitro analyses in vascular smooth muscle cells (VSMC) showed that mutant mice exhibit endothelial dysfunction, focal dilatations of cerebral arteries and impaired angiogenesis due to delayed recruitment of VSMC. In vitro, ANGPTL6 contributes to adhesion and reduces VSMC migration. Analysis of CTSO shows that in the arterial wall, the protein is predominantly expressed in VSMC and its secretion is stimulated by stretch. Depletion of CTSO in VSMC accelerates their adhesion to a fibronectin matrix, promotes their contractile phenotype and increases fibronectin expression. Overexpression of CTSO variants, compared to the wild type, also induces an increase in fibronectin expression. These data suggest that CTSO may degrade fibronectin and that the identified variants lose this ability. This work provides the basis for understanding the mechanisms by which ANGPTL6 and CTSO variants predispose to IA
L’anévrisme intracrânien (AIC) est une dilatation locale des artères cérébrales. Sa rupture provoque une hémorragie méningée mortelle dans 40% des cas et mène à des handicaps sévères chez la moitié des survivants. L’AIC touche 3% de la population générale et les formes familiales représentent 10% des cas. Par une approche de séquençage d’exome dans des formes familiales d’AIC, notre laboratoire a identifié deux gènes dans lesquels des variants rares étaient présents chez les membres atteints : ANGPTL6 et CTSO, variants prédits comme dommageables pour leur fonction. Ces gènes codent respectivement pour l’angiopoiétine-like 6 (ANGPTL6) et la cathepsine O (CTSO). ANGPTL6 est une glycoprotéine circulante sécrétée par le foie et a un rôle dans l’angiogenèse développementale, le variant identifié Δ-ANGPTL6 empêche sa sécrétion. CTSO est une protéase à cystéine dont le substrat est inconnu, mais d’autres cathepsines sont connues pour être impliquées dans le remodelage vasculaire et surexprimées dans l’AIC. L’objectif de cette étude est d’identifier le rôle de ces deux protéines dans les artères et dans la formation des AIC. La génération d’un modèle de souris exprimant le variant Δ-ANGPTL6 ainsi que des analyses in vitro dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) ont permis de montrer que les souris mutées présentent une dysfonction endothéliale, des dilatations focales des artères cérébrales ainsi qu’une angiogenèse altérée par un retard de recrutement des CMLV. In vitro, ANGPTL6 contribue à l’adhésion et réduit la migration des CMLV. L’analyse de CTSO montre que dans la paroi artérielle, la protéine est majoritairement exprimée dans les CMLV et sa sécrétion est stimulée par l’étirement. La déplétion de CTSO dans les CMLV accélère leur adhésion sur une matrice de fibronectine, favorise leur phénotype contractile et augmente l’expression de la fibronectine. La surexpression des variants de CTSO, comparées à la forme sauvage, induit également une augmentation de l’expression de la fibronectine. Ces données suggèrent que CTSO pourrait dégrader la fibronectine et que les variants identifiés perdent cette capacité. Ce travail apporte les bases à la compréhension des mécanismes par lesquels les variants d’ANGPTL6 et de CTSO prédisposent à l’AIC.
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