Mise en œuvre du séquençage à lecture longue pour le diagnostic des maladies rares.
Mise en œuvre du séquençage à lecture longue pour la détection des épimutations dans le diagnostic des maladies rares.
Promoteur : University Hospital, Bordeaux
Titre et résumé traduits de l’anglais par le portail, à partir de la fiche publiée par le registre source, le 19 septembre 2026. Traduction automatique, sans relecture médicale : elle ne modifie ni n’interprète le contenu ; en cas de doute, le texte original fait foi.
Texte original (anglais)
Implementation of Long-read Sequencing for the Diagnosis of Rare Diseases.
Implementation of Long-read Sequencing for Epimutation Detection in the Diagnosis of Rare Diseases.
Following on from the third national plan for rare diseases (PNMR3), the main objectives of the PNMR4 are to reduce diagnostic uncertainty and dead ends and to strengthen translational research to promote diagnosis and the development of new treatments in the field of rare diseases. To this end, the French Genomic Medicine Plan 2025 (PFMG2025) is organizing the rollout of whole genome sequencing (WGS) for diagnostic purposes. This technological milestone, covering regions outside the coding regions, has recently enabled the identification of variations in the RNU4-2 gene as a major cause of Intellectual Developmental Disorder (IDD), accounting for approximately 0.4% of cases. RNU4-2 is a gene encoding a small nuclear RNA (snRNA), which is not translated into protein, and whose variations are not accessible to exome sequencing techniques. However, based on current knowledge, these techniques are based on short-read sequencing technology and can diagnose up to 50% of patients. It is therefore necessary to develop new techniques to detect variations not identified by these techniques. In this context, the development of third-generation sequencing, particularly using Nanopore technology, now makes it possible to combine genomic and post-genomic approaches through long-read whole genome sequencing coupled with the detection of methylated cytosines on native DNA. This new approach therefore enables the simultaneous detection of point or structural genomic variants, methylation abnormalities, and haplotype reconstruction. Numerous studies have shown that this strategy improves the diagnosis rate of rare diseases and could become a first-line genetic test. DNA methylation is an epigenetic modification that does not cause changes in the genomic sequence but regulates the transcription (RNA synthesis) of genes and therefore their expression. Methylation studies are performed either to establish an episignature or to search for methylation abnormalities. An episignature is the result of a variation in a gene known to regulate methylation marks. Methylation abnormalities are already known and sought after in targeted analysis for certain diseases such as Prader-Willi/Angelman syndromes and Beckwith-Wiedemann/Silver-Russell syndromes. The contribution of methylation analysis to the diagnosis of other diseases has recently been demonstrated. For example, in methylmalonic aciduria and homocystinuria type cblC associated with the autosomal recessive gene MMACHC, promoter methylation analysis revealed hypermethylation linked to the presence of an intronic variant of the PRDX1 gene. This intronic variant leads to the synthesis of an aberrant antisense RNA overlapping the promoter of the MMACHC gene, causing its hypermethylation. In 2024, combined whole-genome and methylation analysis in patients with porokeratosis led to the discovery of the FDFT1 gene. In general, the study of methylation profiles has shown its value in reducing diagnostic uncertainty in patients with rare diseases who have not been diagnosed after genome analysis. The search for methylation abnormalities (or epimutation) at the pan-genomic level in the context of molecular diagnosis of rare diseases remains largely inaccessible and poorly described in the literature. The techniques routinely used for their detection are most often based on bisulfite treatment and PCR amplification. The disadvantages of bisulfite treatment are that it degrades DNA, preventing long-read applications, that it does not distinguish between 5mC and 5hmC methylation, and that failure to treat unmethylated cytosines can lead to false positives . In addition, phase determination with a genomic variant identified in short reads requires complementary techniques such as SNP arrays. This approach therefore appears to be a major technological advance in the fight against diagnostic uncertainty in rare diseases and is part of the move towards precision medicine for patients. As part of our Reference Cente
Dans la continuité du troisième plan national maladies rares (PNMR3), les principaux objectifs du PNMR4 sont de réduire l'incertitude diagnostique et les impasses diagnostiques, et de renforcer la recherche translationnelle afin de favoriser le diagnostic et le développement de nouveaux traitements dans le domaine des maladies rares. À cette fin, le Plan France Médecine Génomique 2025 (PFMG2025) organise le déploiement du séquençage du génome entier (SGE) à visée diagnostique. Cette avancée technologique, couvrant des régions situées en dehors des régions codantes, a récemment permis d'identifier des variations du gène RNU4-2 comme cause majeure de trouble du développement intellectuel (TDI), représentant environ 0,4 % des cas. RNU4-2 est un gène codant un petit ARN nucléaire (ARNsn), qui n'est pas traduit en protéine, et dont les variations ne sont pas accessibles aux techniques de séquençage de l'exome. Cependant, selon les connaissances actuelles, ces techniques reposent sur une technologie de séquençage à lecture courte et permettent de diagnostiquer jusqu'à 50 % des patients. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles techniques permettant de détecter les variations non identifiées par ces techniques. Dans ce contexte, le développement du séquençage de troisième génération, notamment à l'aide de la technologie Nanopore, permet désormais de combiner approches génomiques et post-génomiques grâce au séquençage du génome entier à lecture longue couplé à la détection des cytosines méthylées sur ADN natif. Cette nouvelle approche permet ainsi la détection simultanée de variants génomiques ponctuels ou structuraux, d'anomalies de méthylation, ainsi que la reconstruction des haplotypes. De nombreuses études ont montré que cette stratégie améliore le taux de diagnostic des maladies rares et pourrait devenir un test génétique de première intention. La méthylation de l'ADN est une modification épigénétique qui n'entraîne pas de changement de la séquence génomique, mais régule la transcription (synthèse d'ARN) des gènes et donc leur expression. Les études de méthylation sont réalisées soit pour établir une épisignature, soit pour rechercher des anomalies de méthylation. Une épisignature résulte d'une variation dans un gène connu pour réguler les marques de méthylation. Les anomalies de méthylation sont déjà connues et recherchées en analyse ciblée pour certaines maladies telles que les syndromes de Prader-Willi/Angelman et les syndromes de Beckwith-Wiedemann/Silver-Russell. L'apport de l'analyse de la méthylation au diagnostic d'autres maladies a récemment été démontré. Par exemple, dans l'acidurie méthylmalonique et l'homocystinurie de type cblC associées au gène autosomique récessif MMACHC, l'analyse de la méthylation du promoteur a révélé une hyperméthylation liée à la présence d'un variant intronique du gène PRDX1. Ce variant intronique conduit à la synthèse d'un ARN antisens aberrant chevauchant le promoteur du gène MMACHC, provoquant son hyperméthylation. En 2024, l'analyse combinée du génome entier et de la méthylation chez des patients atteints de porokératose a conduit à la découverte du gène FDFT1. De manière générale, l'étude des profils de méthylation a démontré son intérêt pour réduire l'incertitude diagnostique chez les patients atteints de maladies rares n'ayant pas été diagnostiqués après analyse du génome. La recherche d'anomalies de méthylation (ou épimutations) à l'échelle pangénomique dans le cadre du diagnostic moléculaire des maladies rares reste largement inaccessible et peu décrite dans la littérature. Les techniques couramment utilisées pour leur détection reposent le plus souvent sur le traitement au bisulfite et l'amplification par PCR.
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