Genetic testing is recommended in specific inherited heart diseases but its role remains unclear and it is not currently recommended in unexplained cardiac arrest (UCA). We sought to assess the yield ...and clinical utility of genetic testing in UCA using whole-exome sequencing (WES).
Survivors of UCA requiring external defibrillation were included from the Cardiac Arrest Survivor with Preserved Ejection fraction Registry. Whole-exome sequencing was performed, followed by assessment of rare variants in previously reported cardiovascular disease genes. A total of 228 UCA survivors (mean age at arrest 39 ± 13 years) were included. The majority were males (66%) and of European ancestry (81%). Following advanced clinical testing at baseline, the likely aetiology of cardiac arrest was determined in 21/228 (9%) cases. Whole-exome sequencing identified a pathogenic or likely pathogenic (P/LP) variant in 23/228 (10%) of UCA survivors overall, increasing the proportion of 'explained' cases from 9% only following phenotyping to 18% when combining phenotyping with WES. Notably, 13 (57%) of the 23 P/LP variants identified were located in genes associated with cardiomyopathy, in the absence of a diagnosis of cardiomyopathy at the time of arrest.
Genetic testing identifies a disease-causing variant in 10% of apparent UCA survivors. The majority of disease-causing variants was located in cardiomyopathy-associated genes, highlighting the arrhythmogenic potential of such variants in the absence of an overt cardiomyopathy diagnosis. The present study supports the use of genetic testing including assessment of arrhythmia and cardiomyopathy genes in survivors of UCA.
Parents’ understanding/expectations regarding genetic testing for children with developmental disorders were explored. Within a month of testing, interviews were conducted with 57 parents. Many (74%) ...could not recall the nature of testing. Parents expected genetic testing to have positive impacts for the child (93%) and the family (98%), mainly to find the etiology and/or an intervention. Many parents (40%) reported not knowing their child’s clinical diagnosis. They expected genetic testing would establish the diagnosis. Parents anticipated potential negative impacts of testing for children (78%) and families (87%), mainly finding another illness or not finding potential interventions. Abnormal results explaining the disorder were found in 9% of children. In summary, genetic results for developmental disorders are unlikely to meet parental expectations.
Congenital long QT syndrome (LQTS) is associated with syncope, ventricular arrhythmias, and sudden death. Half of patients with LQTS have a normal or borderline-normal QT interval despite LQTS often ...being detected by QT prolongation on resting electrocardiography (ECG).
To develop a deep learning-based neural network for identification of LQTS and differentiation of genotypes (LQTS1 and LQTS2) using 12-lead ECG.
This diagnostic accuracy study used ECGs from patients with suspected inherited arrhythmia enrolled in the Hearts in Rhythm Organization Registry (HiRO) from August 2012 to December 2021. The internal dataset was derived at 2 sites and an external validation dataset at 4 sites within the HiRO Registry; an additional cross-sectional validation dataset was from the Montreal Heart Institute. The cohort with LQTS included probands and relatives with pathogenic or likely pathogenic variants in KCNQ1 or KCNH2 genes with normal or prolonged corrected QT (QTc) intervals.
Convolutional neural network (CNN) discrimination between LQTS1, LQTS2, and negative genetic test results.
The main outcomes were area under the curve (AUC), F1 scores, and sensitivity for detecting LQTS and differentiating genotypes using a CNN method compared with QTc-based detection.
A total of 4521 ECGs from 990 patients (mean SD age, 42 18 years; 589 59.5% female) were analyzed. External validation within the national registry (101 patients) demonstrated the CNN's high diagnostic capacity for LQTS detection (AUC, 0.93; 95% CI, 0.89-0.96) and genotype differentiation (AUC, 0.91; 95% CI, 0.86-0.96). This surpassed expert-measured QTc intervals in detecting LQTS (F1 score, 0.84 95% CI, 0.78-0.90 vs 0.22 95% CI, 0.13-0.31; sensitivity, 0.90 95% CI, 0.86-0.94 vs 0.36 95% CI, 0.23-0.47), including in patients with normal or borderline QTc intervals (F1 score, 0.70 95% CI, 0.40-1.00; sensitivity, 0.78 95% CI, 0.53-0.95). In further validation in a cross-sectional cohort (406 patients) of high-risk patients and genotype-negative controls, the CNN detected LQTS with an AUC of 0.81 (95% CI, 0.80-0.85), which was better than QTc interval-based detection (AUC, 0.74; 95% CI, 0.69-0.78).
The deep learning model improved detection of congenital LQTS from resting ECGs and allowed for differentiation between the 2 most common genetic subtypes. Broader validation over an unselected general population may support application of this model to patients with suspected LQTS.
Thèse en génétique cardiovasculaire
Introduction : Environ 30 000 Canadiens décèdent subitement dû à un trouble cardiaque structurel ou électrique. Près de 5% de ces décès demeurent inexpliqués. La ...prédisposition génétique est le facteur de risque principal de la fibrillation ventriculaire (FV), où les bases génétiques restent à être mieux définies, surtout chez les cas d’arrêt cardiaque inexpliqué. L’impact clinique des tests génétiques chez les cardiomyopathies et arythmies héréditaires, autres que pour le dépistage familial en cascade, demeure peu abordé dans la littérature. Durant les dernières années, l’accessibilité des bases de données publiques sur les variations génétiques populationnelles a explosé et notre habileté d’interpréter des variants génétiques s’est raffinée. Toutefois, pour des populations moins bien représentées dans ces bases de données, tout comme la population Canadienne-Française, l’interprétation des variants génétiques demeure imprécise. L’utilité de bases de données spécifiques à la population Canadienne-Française, pour améliorer l’interprétation des résultats génétiques cardiovasculaires, doit être évaluée.;
Hypothèses : 1) L’analyse génétique systématique par panels de gènes virtuels chez les patients suspectés d’être atteints d’arythmie ou de cardiomyopathie héréditaire et chez les survivants de morts subite cardiaque (MSC) inexpliquée fourni des informations utiles pour le diagnostic et le pronostic de ces patients, ainsi que pour le dépistage familial. 2) L'utilisation de bases de données de variations génétiques spécifiques à la population Canadienne-Française facilite l'interprétation des variants dans le contexte clinique de la génétique cardiovasculaire.;
Objectifs : L’objectif principal de ce projet de recherche est d’améliorer nos connaissances sur les facteurs génétiques impliqués chez la MSC par l’utilisation de séquençage nouvelle génération (séquençage d’exons) et d’évaluer l’impact clinique d’une analyse génétique systématique chez cette population de patients. Nous avons aussi l’intention d’évaluer l’utilité clinique des analyses génétiques et comprendre l’impact des variants récurrents impliqués dans les cardiomyopathies et arythmies héréditaires chez la population Canadienne-Française.;
Méthodes : Dans une première série d’études, nous avons évalué l’impact de l’analyse génétique systématique en effectuant un séquençage d’exomes systématique chez des survivants de MSC provenant d’une large cohorte internationale, incluant le registre et bio-banque canadien CASPER (Canadian Cardiac Arrest Survivors with Preserved Ejection fraction Registry - CASPER). Nous avons rapporté le taux diagnostic de ce type d’analyse génétique chez cette population et son utilité diagnostic. Nous avons procédé à une analyse par association cas-contrôle par l’utilisation de la base de données publiques gnomAD (Genome Aggregation Database – gnomAD) comme cohorte contrôle et l’algorithme RV-EXCALIBER (Rare Variant Exome CALIBration using External Repositories – RV-EXCALIBER) afin d’établir l’importante contribution du gène du récepteur ryanodine 2 (RYR2) chez l’arrêt cardiaque. Dans un deuxième temps, nous avons évalué le taux diagnostic et l’utilité clinique des tests génétiques chez les patients avec suspicion de cardiomyopathies et arythmies héréditaires vus au Centre de Génétique Cardiovasculaire (CGC) de l’Institut de Cardiologie de Montréal (ICM) entre les années 2006 et 2020. Grâce à ce jeu de données et aux récentes données populationnelles provenant de l’étude québécoise CARTaGENE, nous avons comparé la fréquence allélique des variants récurrents identifiés chez les cas comparés à celle des contrôles afin d’évaluer la pathogénicité de ces variants et leur contribution chez les cardiomyopathies chez les Canadiens-Français. Enfin, nous avons décrit l’implication d’un variant faux-sens dans le gène de la desmoplakine (DSP) chez une famille canadienne-française aux prises avec la cardiomyopathie arythmogène avec une prédominance de l’atteinte du ventricule gauche et avons réalisé une analyse cas-contrôle pour un domaine spécifique de la protéine afin d’identifier une région mutationnelle (« hot-spot ») dans le gène DSP.;
Résultats : Dans une première étude sur la génétique de la MSC, basée sur la cohorte CASPER qui incluaient 228 survivants de MSC, nous avons démontré un taux diagnostic de l’analyse génétique systématique de 10%. Essentiellement, l’analyse génétique systématique a permis d’augmenter le nombre de cas « expliqués » par les évaluations phénotypiques avancées de 9% à 18% lorsque combinée avec l’analyse génétique. Des 23 porteurs de variants causaux, 13 (57%) ont été identifiés avec un variant pathogénique associé à une cardiomyopathie en l’absence d’un diagnostic de cardiomyopathie, mettant en lumière le potentiel arythmogène des variants génétiques associés aux cardiomyopathies en absence de changements cardiaques structurels. Nous avons poursuivi cette première étude en effectuant un séquençage d’exomes chez des cas additionnels de survivants de MSC provenant, à la fois, du Canada (CASPER), de France et des Pays-Bas. Un total de 589 survivants de MSC, comprenant les 228 cas de la première étude, ont été inclus dans cette deuxième étude. Nous avons rapporté un taux de variants pathogéniques de 11,5% et un enrichissement significatif des variants rares dans le gène RYR2 observés chez les cas comparés aux contrôles de gnomAD (P=0.003). Ensuite, dans une étude rétrospective reflétant la réalité de la clinique en génétique cardiovasculaire et se basant sur 2062 probands suspectés d’être atteints de cardiomyopathies et d’arythmies héréditaires et vus au CGC de l’ICM, nous avons identifié un taux diagnostic global de l’analyse génétique de 24%. Plus précisément, nous avons identifié des taux diagnostics par condition spécifique allant de 6% pour les syndromes de mort subite cardiaque à 42% pour les cardiomyopathies. L’analyse génétique a démontré une implication clinique chez 8% des cas et ce au-delà du dépistage familial, incluant des changements de diagnostic et un raffinement du diagnostic avec un impact sur le suivi clinique. L’un des facteurs prédictifs d’une analyse génétique positive se résume en une histoire familiale positive pour la condition cardiaque testée (OR=3.1, P<2.2x10-16) et la MSC (OR=1.5, P=0.00023). Par ailleurs, nous avons identifié plusieurs variants récurrents (fondateurs) chez le sous-groupe de probands avec descendance Canadienne-Française, incluant trois variants causaux dans des gènes sarcomériques identifiés chez 76/589 (13%) des Canadiens-Français diagnostiqués avec une cardiomyopathie hypertrophique. Lorsque nous avons comparé la fréquence allélique des variants récurrents chez nos cas à celles présentes dans CARTaGENE, un total de 9 variants (17%) ont été reclassifiés, à savoir trois variants sont passés de variants de signification incertaine (VUS) à probablement pathogénique, un de probablement pathogénique à pathogénique et quatre variants de probablement pathogénique et pathogénique à VUS. Finalement, nous avons décrit un cas familial de cardiomyopathie arythmogène avec une prédominance de l’atteinte du ventricule gauche causé par un variant faux-sens jamais publié dans le gène DSP (p.Glu293Lys). Nous avons effectué une revue de littérature systématique des variants faux-sens dans le gène DSP suivi d’une analyse cas-contrôle en utilisant les bases de données publiques. Nous avons identifié une région mutationnelle dans le domaine de répétition de spectrine (« Spectrine repeat domain » – SRD) du gène DSP avec un enrichissement significatif des variants chez les cas comparés aux contrôles (P=0.004).;
Discussion/conclusion: La présente thèse met en lumière l’importance des tests génétiques chez les survivants de MSC et chez les cas avec suspicion de cardiomyopathies et arythmies héréditaires pour confirmer le diagnostic, guider le suivi des patients en plus de permettre le dépistage familial en cascade. Les analyses cas-contrôles ont permis de démontrer l’importance du rôle du gène RYR2 chez les arrêts cardiaques associés soit à la tachycardie ventriculaire polymorphique catécholaminergique (TVPC) ou au tout nouveau syndrome déficitaire du relâchement du calcium (SDRC). Comme nous l’avons démontré avec notre population principalement Canadienne-Française, il est important d’utiliser une cohorte de contrôle appariée à la population étudiée pour améliorer l’interprétation des variants génétiques en génétique cardiovasculaire.
Introduction: Every year, approximately 30,000 Canadians die suddenly due to structural or electrical heart disease, and 5% of these deaths remain unexplained. A major risk factor of cardiac arrest caused by ventricular fibrillation (VF) is genetic predisposition, the molecular bases of which remain to be better understood particularly in cases with unexplained cardiac arrest (UCA). The clinical impact of genetic testing in hereditary cardiomyopathies and arrhythmias, other than familial screening, remains unclear. In recent years, the availability of public databases of genetic variation across populations have improved our ability to better interpret genetic variants. For specific populations that are less well represented in such databases, including the French Canadian population, interpretation of genetic variants remains imperfect. The utility of population-specific data in French Canadians to aid interpretation of cardiovascular genetic testing remains to be established.;
Hypotheses: 1) Genetic testing in patients with suspected arrhythmia and cardiomyopathy and in survivors of UCA using virtual gene panels provides clinically useful diagnostic and prognostic information, in addition to guiding family screening. 2) The use of French Canadian specific genetic variation databases assists in variant interpretation in the clinical cardiovascular genetics setting.;
Aims: The main goal of this research project is to improve
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