G7-8, Dr V. Laugel Cours du 19/09/12 de 10h à 12h Master

G7-8, Dr V. Laugel
Cours du 19/09/12 de 10h à 12h
Master physiopathologie
Stéphane GIORGIUTTI et Geoffrey GINOT
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Maladies de la réparation et de la transcription
INTRODUCTION
Les différentes maladies que nous allons étudier vont être classées en fonction de la lésion
sur l’ADN et selon les mécanismes de réparation comme nous pouvons le voir sur le schéma
ci-dessous. L’ADN est sans cesse agressé ce qui cause un nombre important de lésions par
jour dans chaque cellule. Si ces lésions s’accumulent sans mécanisme de réparation les
cellules en questions vont alors mourir ou devenir cancéreuses.
La réparation de ces lésions est fondamentale dans l’évolution des espèces.
Nous allons distinguer 4 grandes familles d’agents responsables de lésions :
1. Les rayons X/ Radicaux libres / Agents alkylants : ils vont oxyder la guanine,
transformer T en U ce qui va aboutir à une rupture simple brin et une perte de base.
Ces lésions sont simples à réparer, la double hélice est conservée, l’information
génétique est toujours présente. Elle est rapidement réparée par BER.
Plus le mécanisme de réparation est important moins il supporte d’altérations. Il est tellement
fondamental que s’il n’existe pas la cellule meurt donc il n’existe pas de maladie à
proprement parlé.
2. Les erreurs de réplication : ce sont des mismatch (A-G / T-C) où il se fait un mauvais
appariement, cette anomalie est directement due au fonctionnement de la cellule
(ADN polymérase et compagnie). Des enzymes vont reconnaitre cette formation et la
réparer, la non reconnaissance de ces anomalies entraine des cancers familiaux.
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3. Les rayons UV/ Les hydrocarbures aromatiques : UVA  oxydatif ; UVBplus
énergétique, frappe l’ADN et crée une lésion de 2 bases adjacentes ; UVC crée
une liaison covalente. La dimérisation de base par liaison covalente modifie la forme
de la double hélice, nous aurons donc une distorsion de l’hélice qui va bloquer les
enzymes
de
la
transcription
(polymérase)
Le système de réparation NER va permettre la resynthèse du brin lésé. Il est donc
logique de trouver une hypersensibilité aux UV lors d’une anomalie de ce système de
réparation (Syndrome de Cockayne, Xeroderma pigmentosum, Trichothiodystrophie)
4. Les rayons X/ Les agents alkylants : la lésion va se produire sur les 2 brins en même
temps avec la formation d’une liaison covalente entre les deux brins de l’ADN. La
réparation nécessitera donc de casser les 2 brins de l’ADN puis de relier les 2 brins.
Ce mécanisme de réparation nécessite donc une recombinaison-religation qui va
induire des cross-over, des cassures chromosomiques. (ataxie-télangiectasie,
anémie de Fanconi, Syndrome de Bloom, Syndrome de Werner
I. MALADIES DE LA NER/ TRANSCRIPTION
Ici, un rayon UV va frapper l’ADN, donnant une laison covalente entre 2 bases
adjacentes,
bloquant
la
fonction
de
la
cellule.
Mécanisme rapide de réparation : c’est le TC-NER (transcription couple NER). Comme
nous le savons il n’y a qu’une partie de l’ADN qui est transcrite, si l’anomalie se trouve au
niveau d’une transcription active de gène, la machinerie transcriptionnelle va se bloquer
et bloquer la fonction de la cellule. La RNA polymérase II est bloquée par la lésion et ceci
va déclencher le mécanisme de réparation. La RNApolII est toujours accompagnée de
deux hélicases (XPB et XPD) qui vont ouvrir la double hélice pour permettre la
transcription. CSA et CSB sont présentes lorsqu’il y a des blocages et vont reculer ou
enlever la polymérase pour appeler les enzymes qui coupent le brin abimé.
 C’est un mécanisme de sauvetage immédiat, lorsque la transcription est bloquée
Mécanisme lent : ce mécanisme est plus rigoureux et systématique, c’est le GG-NER
(global genom NER), il se fait par screening de la double hélice.
- XPC screen la double hélice et se lie aux anomalies de celle-ci, il a une affinité pour la
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double hélice déformée. C’est une sorte de drapeau signalant l’anomalie.
- XPC va appeler XPE et XPA qui sont des protéines de recrutement qui elles vont
recruter XPG et XPF qui vont couper l’ADN (coupure 5’ et 3’).
- Suppression de 20 nucléotides sur l’un des brins, excision, il suffit maintenant de
resynthétiser
en
fonction
du
brin
matrice
et
de
lier
le
tout.
 Le problème de ce mécanisme est sa lenteur
 Ensuite la voie de réparation est commune aux deux voies de réparation (cf schéma)
Histoire : les protéines portent leur nom XP et CS car les maladies ont permis de découvrir
l’existence de ces protéines.
Test
de
réparation
par
irradiation
de
fibroblastes :
La GG-NER va être testée par l’UDS, elle consiste en l’incorporation de thymidine tritiée,
les cellules vont donc l’utiliser uniquement si elles se multiplient. Si l’on met des UV sur ces
cellules, il y a toujours des cellules en réplication, qui vont fixer beaucoup de thymidine tritiée
et d’autres qui n’étaient pas en réplication et qui vont quand même incorporer un peu de
thymidine tritiée parce qu’elles réparaient leur ADN. Ici on va donc regarder la synthèse
d’ADN en dehors de la phase S, donc la quantité de thymidine tritiée incorporée après
irradiation UV est proportionnelle à l’activité de réparation de la cellule. Si la cellule
n’incopore pas du tout de thymidine tritiée alors que la cellule a plein de lésion sur son ADN
c’est
que
la
cellule
ne
répare
pas.
La TC-NER va être testée par la RRS, elle consiste en l’incorporation d’uridine tritiée et on
va regarder comment la cellule relance sa transcription après l’avoir arrêté à cause des
lésions (les lésions UV bloquaient la transcription, le fibroblaste se fige). Lors du relancement
de la machine de transcription, le fibroblaste va incorporer de l’uridine tritiée, les cellules
incapables de relancer la transcription ne fixeront plus d’uridine.
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UDS
UDS
80
80
70
Témoin normal
60
Témoin XP C
50
40
Trichothiodystrophie XPD
30
20
Témoin
Cockayne
10
0
Grains par noyau
Grains par noyau
70
Témoin normal
60
Témoin XP C
50
40
Trichothiodystrophie XPD
30
20
Témoin
Cockayne
10
0
3
31
64
Dose UVC J/m
73
2
3
31
64
Dose UVC J/m
73
2
A. Xeroderma pigmentosum (XP)
Sa première description a été faite en 1870 par Kaposi (le même que le sarcome). C’est une
maladie à transmission autosomique récessive. Elle est rare (1/250 000 en Europe ; 1/40
000 en Afrique du Nord et au Japon). Il existe plusieurs groupes de complémentation :
plusieurs malades avaient cette maladie et ils ont fusionné les maladies deux à deux, si deux
cellules de malades différents, une fois fusionnées donnaient une cellule normale, cela
voulait dire que la mutation dans les 2 protéines n’étaient pas les même : au moins 8 gènes
connus : XPA à XPG + XPV (il faut rajouter de la caféine dans la manipulation d’avant pour
activer les processus chez les XPVariant). Les protéines touchées sont des protéines de la
voie NER (sauf pour XPV).
Clinique :
Dermato :
Peau
atrophique,
sèche,
parcheminée
(xeroderma
=
peau
sèche)
Anomalie
de
la
pigmentation
(pigmentosum)
Photosensibilité,
photophobie
- Susceptibilité aux cancers cutanés dans les zones exposées au soleil (+ cancers viscéraux)
car certaines cellules ne sont pas détruites mais vont être réparées mais laissant une
anomalie ce qui fait que ces patients ont un risque 1000 fois supérieur à la moyenne de
développer un cancer cutané. Pour ce qui est des cancers viscéraux, ceci est plus
surprenant, mais ils ont plus de risque de cancer du colon, de l’ovaire… d’autres agents que
les UV peuvent éventuellement provoquer les même lésions de l’ADN ce qui expliquerait
qu’il
y
a
des
cancers
viscéraux.
On appelle ces patients « les enfants de la lune » car le jour ils ne peuvent pas sortir sans
être touché par les UV (même quand il pleut !) et doivent sortir totalement couvert. Il existe
des associations de familles qui organisent des soirées/week end où tout se passe la nuit,
cependant il faut faire attention à certaines lampes qui vont émettre des UV.
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On peut voir des mélanomes ainsi
que des lésions de la rétine. Ces
lésions ne touchent que des parties
exposées.
Le problème est de détecter la
maladie assez tôt pour éviter le cancer, souvent la pathologie n’est découverte que vers
5ans et le cancer est déjà présent.
Clinique :
Neuro :
Ce qui est surprenant, c’est que dans 20 à 30% des cas de XP nous trouvons un retard
mental. Il est probable que dans le métabolisme neuronal il y a une accumulation de lésions
qui ne sont pas réparés et
provoque une apoptose des neurones.
A l’extrême ils ont une microcéphalie, un retard de croissance, un retard mental sévère, les
signes dermato du XP, c’est le syndrome De Sanctis-Cacchione, qui est une forme sévère et
rare
de
XP.
Biologie :
Le diagnostic se fait par biopsie cutanée pour confirmer la clinique, on irradie les fibroblastes
avec des UV et l’on constate que UDS et RRS sont diminuées sauf le patient muté dans
XPC où RSS est normale et les patients XPV où RRS et UDS sont normales. Les patients
XPC n’ont jamais de retard mental.
B. Syndrome de Cockayne / Syndrome COFS
Sa première description date de 1936 par E. Cockayne sur un frère et une soeur, ces
enfants ont un retard de croissance, un retard mental, une photosensibilité, une rétinopathie
pigmentaire progressive, une surdité de perception, des anomalies dentaires, une
dysmorphie
particulière
(en
bec
d’oiseau).
On reconnait la photosensibilité mais la première bizarrerie est qu’ils sont beaucoup moins
sensibles que les XP, ils ont des coups de soleil mais n’ont jamais de cancer. Il doit y avoir
d’autres anomalies qui devraient être réparées par la même voie qui ne le sont pas, ou bien
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ce n’est pas un problème de réparation mais de transcription et ces cellules sont incapables
de relancer la transcription après tout problème, le moindre doute lors de la transcription va
empêcher la relance de toute transcription, tous les organes sont donc touchés.
 c’est une limitation de la transcription
Clinique : Neuro :
-
Apparition des symptômes entre 1 et 3ans pour la forme classique
Microcéphalie
Retard mental sévère, progressif ; sociabilité
Ataxie (leur cervelet s’atrophie), chroéo-athétose, spasticité MI : démarche de
« cavalier à cheval »
Leucodystrophie (démyélinisation tigrée), calcifications noyaux gris, atrophie
cérébrale
Incapacité à synthétiser de la myéline, de l’émail pour les dents.
Le moindre problème lors de la transcription va bloquer le système, donc lors d’une synthèse
à haut débit il y aura une incapacité à cette synthèse à haute capacité.
Ils n’ont pas de cancer parce qu’ils ont des lésions de l’ADN mais comme le cancer
nécessite une lésion dans un gène protecteur mais aussi une prolifération de la cellule, or ici
elle est incapable de transcrire quoi que ce soit donc ne grandira pas. Cette anomalie les
protège donc contre les cancers.
Atrophie progressive du cervelet vue
en IRM
Ils sont mutés dans 2 gènes, CSA et CSB les protéines de la TC-NER, ne font pas de cancer
ET quelques patients Cockayne sont mutés dans les protéines XPD, XPB et XPG donnant
des tableaux cliniques Cockayne, ceci n’a pas d’explication (à ne pas retenir mais il existe
une proximité entre ces deux maladies).
Syndrome de COFS(Cérébro-Oculo-Facio-Squelettique) : annexe au syndrome de
Cockayne :
C’est un syndrome très grave décrit en 1974, c’est une forme syndromique d’arthrogrypose à
transmission autosomique récessive découverte dans une tribu indienne de Manitoba à la
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base. La mutation touche plusieurs gènes et tous sont des gènes de réparation : CSB, XP,
ERCC1 et l’espérance de vie est de 1 à 2ans


Cataracte
Cérébro
Oculo

Facio
Squelettique

Dysmorphie

Microcéphalie
Microphtalmie
congénitale
faciale
Arthrogrypose
Cypho-scoliose
C. Trichothiodystrophie
Tricho :
cheveux
Thio :
soufre
dystrophie
Cette pathologie a été décrite en 1980, c’est une anomalie des cheveux par
appauvrissement de leur contenu en soufre. Tous les patients ont cette caractéristique des
cheveux cassants, on s’est aperçu de ça car au microscope les cheveux ont une forme de
queue de tigre en lumière polarisée. Ils avaient la même anomalie aux cheveux que des
moutons avaient en nouvelle zélande, les moutons avaient un problème de laine, celle-ci
était cassante, ces moutons broutaient de l’herbe pauvre en soufre ce qui créait une
carence. Chez ces patients ce n’est pas une carence alimentaire mais les cellules sont
incapables de mettre de la cystéine dans leurs protéines donc il y a une absence de ponts
disulfures
dans
les
protéines
de
kératine.
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Cheveux cassant au microscope à
balayage
Autres
signes
cliniques :
retard
de
croissance
microcéphalie
retard
mental
ataxie
Autant de signes qui montrent la proximité des maladies que l’on a étudié.
Peau
et
phanères :
dysplasie
pilaire ;
photosensibilité ;
ichtyose ;
eczéma
Dysmorphie : faciès d’oiseau ; nez busqué ; perte du tissu adipeux sous-cutané
Croissance :
retard
staturo-pondéral
modéré
à
sévère ;
microcéphalie
Système nerveux : retard mental ; spasticité ; ataxie ; anomalies de la substance blanche
C’est une maladie autosomique récessive et lorsqu’on met ces cellules en culture et qu’on
les irradie, les cellules n’arriveront pas à réparer les lésions dues aux UV. Il y a certainement
aussi un problème de transcription mais celui-ci est beaucoup plus difficile à mettre en
évidence.
Les gènes mutés sont les gènes XPD, XPB ou des gènes tels que TTDA et TTDN1. Ces
patients ayant un mixe entre les anomalies de réparation et de transcription n’ont pas de
cancer, ils ont des lésions de l’ADN mais encore une fois comme la transcription est
défectueuse
ils
ne
développent
pas
de
cancer.
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RECAPITULATIF :
Il existe certains recouvrement entre ces dernières maladies, chez ces patients la prise en
charge sera symptomatique et multidisciplinaire : orthopédie, sensoriel (vision audition),
congitif (maintien des interactions sociales), protection solaire, soins dentaires.
Recouvrement des
pathologies
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II. MALADIES DE LA RECOMBINAISON/CYCLE CELLULAIRE
ATM est une plaque tournante, un lien entre la lésion de l’ADN (et donc sa réparation) et le
cycle cellulaire. (ne pas retenir le schéma, HAHA) Il faut retenir que ATM et ATR sont les
plaques tournantes de ce réseau et font le lien entre le DNA damage et le cycle cellulaire.
Lorsqu’on a une cassure double brin il y a un blocage du cycle cellulaire.
A. Ataxie télengiectasie
C’est une maladie génétique à transmission autosomique récessif, 1/40 000 cas, suite à la
mutation du gène ATM codant pour une protéine kinase. Tous les patients atteints de cette
maladie ont une mutation dans ce gène là et sont incapables de réparer les lésions double
brins de l’ADN, ils perdent donc le contrôle de leur check point car ATM « décide » de
bloquer le cycle cellulaire. De ce fait les cassures double brin vont être maintenues et les
cellules
vont
continuer
de
proliférer
aboutissant
à
un
cancer.
Clinique neuro : le début est précoce, généralement avant 2ans, c’est de nouveau le cervelet
qui
va
être
le
premier
atteint
et
s’atrophier.
Ataxie cérebelleuse, ataxie statique tronc+tête en position assise, démarche ébrieuse,
dysarthrie
cérébelleuse,
atrophie
vermienne
progressive.
Signes extrapyramidaux, dystonie/athétose, rigidité plastique parfois révélatrice
Asynergie
oculo-céphalique,
contraversion
oculaire.
Retard
mental
inconstant,
détérioration
intellectuelle
progressive.
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ROT
conservé
sauf
achiléens
(neuropathie
infraclinique)
Clinique
dermato :
Télangiectasies
oculaires
surtout
vers
4-6ans
(conjonctives)
Télangiectasies cutanées plus tardives (paupières, nez, oreilles, muqueuses, membres)
Anomalies pigmentation (inconstantes) : taches dépigmentées, taches café au lait, cheveux
blancs
Vieillissement
cutanéo-muqueux.
Clinique immuno : en effet lors de la synthèse des Ig nous avons besoin de cassures double
brin maitrisées, or dans ce cas là la cassure ne peut pas être contolée.
On retrouvera des infections à répétition, respiratoires et ORL ; une hypoplasie
lymphoïde avec un petit thymus et de petites amygdales ; une lymphopénie et une
diminution
des
IgA,
igG2,
IgG4,
IgE.
Ces patients décèdent vers 20ans de lymphomes, de sarcome…on peut retarder leur décès
et grace à des perfusions d’Ig on leur évite un décès vers 5ans.
Clinique croissance : le patient aura un retard de croissance staturo-pondéral mais ceci n’est
pas une indication aux hormones de croissance car cela augmenterait le risque de cancer.
Cytogénétique : nous aurons une instabilité chromosomique, des cassures, des
remaniements équilibrés et surtout un remaniement caractéristique qui est le chr 7-14,
(recombinaisons
illégitimes
entre
gènes
de
la
superfamille
des
Ig)
Médicalement, nous pouvons donner des immunoglobulines lorsqu’ils sont infectés,
surveiller l’apparition de cancers, le problème étant que si on fait des radios, scanner, rayons
X on va induire des lésions sur l’ADN, de même lors de la chimiothérapie donc traiter les
cancers va en induire 10 fois plus.
Dans
ce
groupe là
on
trouvera
d’autres maladies
moins
fréquentes :
AT-Like : c’est une maladie proche de l’ataxie télangiectasie, les cassures 7-14 sont encore
présentes mais ici ce n’est pas le gène ATM qui est touché mais le gène MRE11 qui interagit
directement avec ATM. La clinique est la même à l’exception des télangiectasies qui sont
absentes.
ATM-variant : Nijmegen breakage syndrome : c’est encore une autre maladie proche mais
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NBS1 est touché, un interacteur direct d’ATM donc globalement ça revient au même dans la
cellule, un retard mental, un retard staturo-pondéral, des anomalies pigmentaires, un déficit
immunitaire, des risques de cancer mais pas d’ataxie et pas de télangiectasie.
B. Anémie de Fanconi
Il y a plein de gène impliqués et cette maladie est autosomique récessive. Elle va donner
une pancytopénie, des risques de lymphome, de carcinome et des signes hémato surtout
après 5-7ans. Ils ont un retard de croissance, un retard mental ainsi que des malformations
diverses
et
variées.(rénales,
cardiaques…)
On retrouve des anomalies de pigmentation ainsi qu’un retard staturo-pondéral, une surdité
comme
on
a
déjà
pu
le
voir
dans
d’autres
maladies.
Cytogénétique : on retrouve une instabilité chromosomique, des cassures chromosomiques
multiples et des recombinaisons spécifiques augmentées par mitomycine (qui est un agent
de chimiothérapie) donc la chimio par mitomycine est contre indiquée chez ces patients.
C. Syndrome de Bloom
Une hélicase qui devrait ouvrir la double hélice et permettre de recoller les morceaux d’ADN,
si celle-ci ne marche pas on a une pathologie qui donne des cancer, un retard mental, une
microcéphalie,
un
retard
de
croissance…
Toujours le visage en bec d’oiseau, des anomalies pigmentaires, une sensibilité au soleil. Au
caryotype on trouve des chromosomes bizarres, des chromosomes uniques, des cross over
multiples lorsqu’on fait de la coloration.
D. Syndrome de Rothmund-Thomson
Encore la même chose, un gène muté, donnant un vieillissement accéléré, des
télangiectasies, photosensibilité, un retard mental, un retard de croissance, un risque de
cancer.
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E. Syndrome de Werner (non détaillé)
Idem, un gène muté et des anomalies qui suivent
 On retrouve toujours la même musique clinique et les mêmes anomalies
chromosomiques.
Famille
des
ATR :
les
maladies
reliées
à
AT :
On n’en sait rien actuellement mais on sait que beaucoup de maladies sont reliées à ça, il
n’y aura plus de cancer ou de déficit immunitaire mais un ralentissement du cycles cellulaire
donc nous aurons un retard mental et un retard de croissance staturo pondéral.
Nous retrouverons donc un nanisme comme dans le syndrome de Secquel : Patients avec
un nanise extrême, et toujours à tête d’oiseau, une microcéphalie, un retard mental. On s’est
aperçu que ces nanismes sont mutés dans ATR et du centrosome donc du cycle cellulaire
qui sont reliés à ATM et à tout le reste.
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