8 - AMPCfusion

UE11 – Parcours Génétique – UMR2
Cours n°8
3 Décembre 2015
Catherine BOILEAU
RT : Boris LERAIS
RL : Clémence GALLON
Anévrysme de l’Aorte thoracique : formes précoces et
tardives, bases génétiques et épigénétiques, nouveau
traitement
I.
II.
III.
IV.
La maladie de Marfan
A- Le syndrome de Marfan
B- Caractéristiques génétiques de la maladie de Marfan
C- Caractéristiques moléculaires de la maladie de Marfan
Maladies apparentées
A- Des maladies alléliques…
B- A une maladie de Marfan de type II…
C- Puis des maladies alléliques du Marfan de type II
Maladies non syndromiques et cas sporadiques
A- Maladies non syndromiques
B- Cas sporadiques
Traitement
Abréviations :
EDS : Syndrome d’Ehlers-Danlos
MFS : Syndrome de Marfan
TC : Tissu Conjonctif
LDS : Syndrome de Loeys-Dietz
AOS : Syndrome Aorto-Rhumatismal
CML : Cellule Musculaire Lisse
Mot du RT :
Le cours n’est pas si long (11 pages pour 3h de cours), car comme souvent en génétique, il s’agit
plus de comprendre les concepts que d’apprendre les faits. La prof n’a pas voulu relire la ronéo
(selon elle « pas besoin de vous tuer comme en P1, les diapos suffisent ».
Du coup, j’imagine que vous attendez une blague ?
La prof est de bichat. Comment ça c’est pas suffisant ?
Bon ok, je promets une vache à tous ceux qui liront la ronéo en entier
Introduction :
Nous nous intéressons aujourd’hui aux anévrismes (ou anévrysmes, on peut écrire les
deux) de l’aorte, et à ses bases génétiques. Un anévrisme correspond à une perte de
parallélisme entre les parois d’un vaisseau, c’est-à-dire à une dilatation de celui-ci. La
complication principale est la rupture de l’anévrisme (dans le cas d’un anévrisme de l’aorte, une
dissection aortique). Les anévrismes que nous étudions ici arrivent presque exclusivement à la
base de l’aorte : au niveau de l’anneau ou juxta-anneau. Les dissections de l’aorte sont divisées en
plusieurs catégories : le type A correspond à une dissection de l’aorte ascendante et le type B à
une dissection de l’aorte descendante (cf. schéma ci-dessous).
Les thérapies qui existent actuellement sont préventives : elles permettent de retarder
l’évolution de l’anévrisme. Il est également possible de remplacer le segment de l’aorte concerné
en chirurgie.
Les maladies génétiques qui causent des anévrismes de l’Aorte sont des maladies du
tissu conjonctif (TC): en fragilisant le tissu conjonctif de la paroi de l’Aorte, celui-ci résiste moins
bien aux pressions créées par le cœur, et finit par se dilater. On retrouve des formes familiales
syndromiques (du syndrome de Marfan, cf. I-1), des formes familiales non syndromiques
(anévrismes isolés) et des formes sporadiques (cf. diapo ci-dessous).
Le syndrome d’Ehlers-Danlos (EDS) a été évoqué très rapidement, je vous mets une
petite description mais ça n’était pas le sujet du cours, car il possède une trop grande
hétérogénéité (autant dans le phénotype que dans la transmission). Il existe plusieurs types
d’EDS, mais le type IV (type vasculaire) donne des anévrismes de l’aorte. Il s’agit d’une maladie
provenant d’une mutation sur le gène du collagène de type III (COL3A1). Etant donné que
l’importance du collagène, cette maladie est beaucoup plus large que des atteintes vasculaires :
hyperélasticité de la peau, hyperlaxité, risque vasculaire (toute l’Aorte plus des artères de plus
petits calibres), risque de rupture d’organes (notamment de l’uterus) etc.
I.
La maladie de Marfan
A- Le syndrome de Marfan
Antoine Marfan, pédiatre à Necker, décrit en 1896 un enfant tuberculeux avec un physique
et un phénotype particulier. Ce syndrome sera ensuite précisé puis renommé Syndrome de
Marfan (MFS). Il se caractérise par une atteinte de 7 systèmes différents : des atteintes
vasculaires (anévrismes de l’aorte), cardiaques (insuffisance mitrale), oculaires (ectopie voire
luxation du cristallin, le cristallin ne reste plus au centre), squelettiques (cf. diapo ci-dessous),
neurologiques (ectasie durale, élargissement du cul-de-sac dural), pulmonaires (pneumothorax
spontanés à répétitions) et cutanées (vergetures précoces, hyperlaxité).
Parmi les atteintes squelettiques, on remarque assez rapidement une croissance trop
importante des membres par rapport au reste du corps (rapport envergure/taille anormal). On
voit également un signe caractéristique appelé arachnodactylie (des doigts très longs et fin,
rappelant les pattes d’araignées).
Deux signes peuvent être facilement testés : le signe du pouce (refermer le pouce sur la
paume de la main, puis fermer le poing ; si le pouce dépasse des autres doigts, le signe est positif)
et le signe du poignet (faire le tour du poignet avec le pouce et le 5e doigt de l’autre main ; si les
doigts se chevauchent comme sur la photo, le signe est positif). Ces signes ne sont bien sûr pas
pathognomonique de la maladie, mais montre une hyperlaxité et/ou une croissance trop
importante des doigts.
On considère qu’un patient possède un syndrome de Marfan, quand sur les 7 systèmes
possiblement atteints, il possède au moins 2 signes majeurs dans des systèmes différents et un
3e signe mineur dans un 3e système.
Il existe une grande variabilité dans la gravité des atteintes, allant de formes peu
handicapantes, à des formes très grave, notamment le Marfan néo-natal, qui apparaît dès la
naissance, et se caractérise par une insuffisance valvulaire généralisée, conduisant à une
insuffisance cardiaque et pulmonaire (très mauvais pronostic). Les Marfan néo-natals sont
toujours sporadiques, jamais familiaux.
B- Caractéristiques génétiques de la maladie de Marfan
La maladie de Marfan (la maladie se définit par un patient ayant un syndrome de Marfan
+ l’anomalie moléculaire décrite au I-C) se transmet sur le mode autosomique dominant, touche
les femmes autant que les hommes, et se retrouve dans le monde entier (donc pas de biais
ethnique). Sa fréquence se situe, selon les études, entre 1 cas pour 5 000 naissances et 1 cas pour
3 000 naissances, avec 25 à 35% de cas sporadiques.
Petit aparté de la prof sur les cas sporadiques, que je trouve intéressant de vous rapporter.
Le nombre de cas sporadique d’une maladie à transmission autosomique dominante permet
d’évaluer (si la maladie se maintient à une fréquence stable) la fertilité des gamètes, c’est-à-dire
la capacité qu’a une gamète atteinte de survivre jusqu’à la naissance, puis jusqu’à l’âge de la
reproduction et de pouvoir se reproduire (par exemple pour la myopathie de Duchenne, car c’est
le Téléthon, même les patients qui survivent jusqu’à un âge où ils peuvent se reproduire auront
du mal à accomplir un acte sexuel, à cause de leur faiblesse musculaire). Plus le pourcentage de
cas sporadique augmente, plus la fertilité des gamètes diminue. Ici, il est proche de celui de la
myopathie de Duchenne (33% - à nuancer car elle est liée à l’X donc les femmes ont l’occasion de
se reproduire) donc les malades de Marfan ont assez peu d’occasions de se reproduire (tristesse).
C’est une maladie qui apparaît au fur et à mesure, la pénétrance est variable selon l’âge :
40% avant 10 ans, 60% à 16 ans, et presque 100% après 18 ans (les chiffres ne sont pas à
connaître), cependant la pénétrance à l’âge adulte est complète (ou presque) : il n’y a que de très
rares cas de sauts de génération.
Au-delà de la théorie, la génétique réserve souvent des surprises, on a ainsi identifié une
forme autosomique récessive dans une famille consanguine turque : les deux parents sont sains
(mais mutés), donnent leur mutation à leur fille, qui est atteinte de la maladie de Marfan dès la
naissance, mais pas dans une forme aussi grave que le Marfan néo-natal.
La maladie de Marfan possède une grande variabilité à la fois interfamiliale et
intrafamiliale. De plus, pour l’instant, aucune corrélation génotype-phénotype n’a été identifiée
(le type de mutation n’indique pas forcément la gravité de la maladie).
C- Caractéristiques moléculaires de la maladie de Marfan
La maladie de Marfan étant une maladie du Tissu Conjonctif, les scientifiques ont d’abord
pensé à une mutation du collagène. Mais en regardant des coupes histologiques d’Aorte de
patient, ils ont remarqués que les fibres élastiques étaient rompues et desorganisées (cf. diapo
ci-dessous, je vous avoue qu’on voit pas grand-chose, mais faites-moi confiance)
L’élastine est aidée dans son travail d’élasticité du TC par un réseau microfibrillaire (avec
un aspect dit « en collier de perle ») composé notamment de fibrilline, qui contraint l’élastine
pour l’empêcher de se rompre. On a trouvé que la maladie de Marfan est due à une mutation du
gène de la Fibrilline de type 1 : FBN1. La perte d’élasticité de l’aorte l’empêche de revenir à la
normal pendant la diastole, et conduit à un anévrisme. Les autres symptômes (oculaires,
squelettiques, etc.) s’expliquent également par la présence de fibrine dans les ligaments.
Le gène FBN1 est composé de 65 exons, chacun codant pour un domaine de la fibrine. La
fibrine est une glycoprotéine ubiquitaire, très lourde (350kDa), et riche en Cystéine (et donc très
résistante par ses ponts disulfures).
Parmi les 65 domaines, on retrouve 47 domaines EGF-like, dont 43 qui lient le calcium.
Chacun de ces domaines possède possèdent 6 Cystéines, formant au total 3 ponts disulfures. Ces
domaines nécessitent à la fois les ponts disulfures et le calcium (pour ceux qui le lient) pour
trouver la bonne conformation et polymériser. On retrouve également 7 domaines TGFBP-like
(TGF Binding Protein, proteine de transport du TGF-ß).
La plupart des mutations retrouvées sont des mutations faux-sens touchant une
cystéine ou l’environnement d’une cystéine, perturbant ainsi la création de ponts disulfures (cf.
schéma ci-dessous). Une mutation dans un seul des domaines suffit pour avoir un effet dominantnégatif et entrainer la maladie. On a identifié près de 3 000 mutations différentes à l’heure
actuelle. La répartition des mutations est à peu près homogène tout au long du gène, on n’identifie
pas de hotspot, ni de mutation particulièrement récurrente : pas de corrélation génotypephénotype.
Dans la forme néonatale du Marfan, on retrouve en revanche surtout des mutations fauxsens (toujours hétérozygotes) situées entre les 24 et 32. Cependant ces mêmes mutations sont
retrouvées dans les formes adultes, donc aucune explication n’a pour l’instant été trouvée.
Note : on parle de dominant vrai quand un patient homozygote n’est pas plus malade qu’un patient
hétérozygote (ex : Huntington)
II.
Maladies apparentées
A- Des maladies alléliques…
Maladie allélique : maladie résultant d’une mutation sur le même gène, mais ne donnant pas le
même tableau clinique.
Parmi les maladies alléliques du Marfan on retrouve (pas forcément toutes à connaître, c’est
surtout le principe qu’il faut retenir) :





Le Marfan néo-natal (tableau clinique plus sévère)
L’Ectopie du cristallin seule (formes familiales)
Forme familiale d’anévrisme de l’aorte seule
Atteintes squelettiques isolées (formes familiales encore)
Syndrome Marfanoïde-Progéroïde : une apparence proche du Marfan, avec un
vieillissement précoce. Les mutations responsables de ce syndrome sont des mutations
non-sens à l’extrémité du gène, et ne causent pas l’activation du système NMD (Nonsens
Mediated Decay, qui détruit les ARNm possédant des codons stops prématurés).
Cependant les mêmes mutations peuvent aussi causer des maladies de Marfan



Shprintzen-Goldberg, qui possède les mêmes symptômes
squelettiques et vasculaire que le Marfan, et les associe à un retard de
développement, notamment mental
Syndrome de Weill-Marchesani, très proche du Marfan, sauf que les patients sont
de petites tailles (alors que les Marfan sont grands à cause de la croissance
exagérée des membres)
Dysplasie géléophysique : Marfan associé à un nanisme, extrêmement rare
(environ 30 cas). Les mutations semblent se regrouper à un endroit particulier du
gène, sans que des explications soient trouvées
Syndrome
de
B- A une maladie de Marfan de type II…
L’autre pendant de ces maladies qui possèdent des mutations dans le même gène que la
maladie de Marfan, c’est les quelque 14% des malades de Marfan qui ne possèdent pas de
mutation dans le gène FBN1. On observe en effet dans certaines familles qu’il n’y a pas de
coségrégation entre le gène FBN1 et la maladie.
En cherchant d’autres anomalies, les scientifiques sont tombés sur un remaniement
chromosomique créant un point de cassure dans le gène TGFBR2 (Récepteur de type II au TGFß). A priori il n’y a aucun rapport entre la fibrilline (molécule du tissu conjonctif) et un récepteur
au TGF-ß (molécule de la signalisation n’ayant aucun rapport avec l’élasticité). Cependant, si on
se rappelle la structure de la fibrilline, on se souvient qu’il existe des domaines TGFBP-like : c’est
ainsi qu’on a découvert une autre fonction à la fibrilline : en plus de sa fonction structurale elle
intervient également dans les voies de signalisation, en tant de réservoir aux cytokines.
La maladie de Marfan serait donc à la fois une maladie du tissu conjonctif et une
signalopathie, l’une ou l’autre entrainant le même tableau clinique. La perte de fonction de la
fibrilline comme celle du TGFB-R2 entrainant un défaut de signalisation de la voie TGF-ß. Le
Marfan de type I est ainsi défini par une maladie de Marfan causée par une mutation de FBN1,
et le Marfan de type II par une mutation dans TGFBR2
Petit rappel sur la voie TGF-ß qui n’est pas à connaître, mais qui servira dans la suite du
cours
C- Puis des maladies alléliques du Marfan de type II
Ainsi, avec ce nouveau gène causant la maladie, on trouve de nouvelles maladies alléliques
à la maladie de Marfan :
III.

Le Syndrome de Loeys-Dietz (LDS) : mutation dans TGFBR2 ou TGFB1, on
retrouve des mutations qui donnent aussi un Marfan de type II, cependant le LDS
est plus grave surtout dans sa forme pédiatrique : il associe les symptômes
vasculaires du Marfan à une fente palatine, avec également une tortuosité
artérielle.

En cherchant dans la voie de signalisation de TGF-ß, les chercheurs trouvent aussi
le Syndrome Aorto-Rhumatismal (AOS), causé par une mutation de SMAD3 (cf.
schéma ci-dessus). Ce syndrome combine les problèmes vasculaires du Marfan
(avec aussi des anévrismes sur des artères de plus petit calibre) à des problèmes
articulaires très graves (arthrose très précoce, problèmes de ménisques). La
mutation est également de type perte de fonction. Etrangement aucune mutation
du gène SMAD4 ne donne de tableau comparable à un Marfan (du moins, aucune
n’a été trouvée)
Maladies non syndromiques et cas sporadiques
L’essentiel du cours est passé sur les deux premières parties. Rassurez-vous, c’est bientôt fini.
A. Maladies non syndromiques
Par non syndromique, on entend des anévrismes de l’aorte isolés, mais toujours dans une
forme familiale. Elles correspondent à 15% des anévrismes de l’aorte.
Elles sont également autosomiques dominantes, touche les deux sexes (les hommes plus
précocement que les femmes). Leur fréquence est mal identifiée. Comme pour le Marfan, la
pénétrance est variable selon l’âge, mais contrairement au Marfan, elle peut-être incomplète à
l’âge adulte (donc avec saut de génération). On retrouve toujours une variabilité interfamiliale et
intrafamiliale. On retrouve dans toutes ces maladies le même profil histologique de l’Aorte que
pour le Marfan.
La majorité des mutations reste non identifiée, mais on retrouve tout de même des mutations
sur les gènes FBN1, TGFB2 (la cytokine directement) et SMAD3. Pour les mutations sur le gène
TGFB2, il s’agit d’une perte de fonction (par inactivation du système d’hydrolyse contrôlée du propeptide). On retrouve également des mutations sur les gènes ACTA2 (Actine) ou MYH11
(myosine). Dans les deux cas, on retrouve en plus de l’anévrisme, un symptôme appelé
moyamoya : rétrécissement progressif des artères de la base du crâne, jusqu’à obstruction. Le
moyamoya donne une dimension proliférative à la maladie.
Ces deux derniers gènes ont mis les chercheurs sur la piste d’un rôle des cellules musculaires
lisses (CML). En effet, les CML permettent de détecter les forces mécaniques que subit la paroi de
l’Aorte. Si les capacités de contraction des CML sont diminuées, il y a activation constitutive des
systèmes de réparation, parmi lesquels… Le TGF-ß.
Cette nouvelle hypothèse physiopathologique permet aussi d’expliquer pourquoi on retrouve
en histologie une forte concentration de TGF-ß dans les coupes (alors que les mutations montrent
des pertes de fonction) : il pourrait s’agir d’une modification épigénétique du promoteur de SMAD
qui conduit à une activation constitutive de la voie SMAD. Cette hypothèse a également mené à
des expérimentations de traitement (cf. IV)
B. Cas sporadiques
Les cas sporadiques correspondent soit à des mutations de novo, soit de facteurs
polygéniques (plusieurs gènes conditionnent une maladie ou un caractère). Les cas polygéniques
de la maladie sont en général d’apparence plus tardive. Afin de rechercher les facteurs
polygéniques, des études d’association sur génome entier (GWAS : Genome Wide Association
Studies) sont effectuées. Parmi les marqueurs qui pourraient avoir une signification, on retrouve
une partie du chromosome 15 (dans laquelle se trouve un variant de la fibrilline) ou encore des
marqueurs sur MYH11.
IV.
Traitement
Avant de tester des traitements, il faut avoir un modèle animal. La maladie de Marfan
n’existe pas chez la souris, même si elle existe dans d’autres espèces animales, comme la vache
(aller, comme c’est bientôt la fin du cours, et pour vous faire plaisir, voici la photo d’une vache
souffrant de la maladie de Marfan : notez que les pattes arrières sont malformées, enfin il parait
moi j’en sais rien)
Mais vous conviendrez que les vaches, ça prend un peu de places dans les labos, du coup
les chercheurs doivent créer un modèle de souris présentant des profils similaires à la maladie de
Marfan. Ils tentent d’abord de faire un Knock-Out (supprimer un gène) homozygote du gène de la
fibrilline, mais ça ne donne pas de modèle satisfaisant. Plusieurs années plus tard (c’est-à-dire
récemment), un modèle a été réalisé avec Knock-In (injecter une nouvelle version d’un gène)
hétérozygote d’une mutation équivalente à une mutation humaine causant la maladie de Marfan.
On retrouve chez ces souris KI un profil squelettique rappelant le Marfan, mais aussi la même
concentration de TGF-ß dans le tissu conjonctif que les patients humains.
Ce modèle réalisé, les scientifiques tentent un premier traitement avec des anticorps
anti-TGF-ß. Ils sont alors aussi surpris que content d’observer une guérison quasiment complète
chez les souris traitées dès la naissance. Dans la pharmacopée, il existe également des
médicaments qui ont un effet anti-TGF-ß : les –Sartans (chef de file : Losartan). Ils tentent donc la
même expérience avec du Losartan à la place des anticorps, et obtiennent les mêmes résultats.
13 essais sont donc effectués à l’échelle mondiale, avec différents critères d’inclusion et
d’exclusion, et différents protocoles. Résultat : pas d’effet significatif chez l’Homme ou moins
d’effet que le traitement actuel (ß-bloquant).
Conclusion : « les Hommes, c’est pas des souris »
FICHE RECAPITULATIVE
Blabla blabla c’est très important
Et ne pas oublier blabla !