Cahier n°1 Pr. Jean-Louis Stéphan, Service de Pédiatrie - CHU Saint-Etienne Cahier n°1 Sommaire 01- Introduction à l’étude des DIP -1- 3 Quand suspecter une anomalie constitutionnelle de l’immunité ? 4 Comment affirmer simplement l’existence d’un DIP ? 7 02- Les déficits syndromiques 14 L’anomalie de Di George 14 Le cartilage-hair hypoplasia 22 Le syndrome de Netherton 26 Les candidoses muco-cutanées chroniques (CMC) 30 Les syndromes Hyper IgE (HIE) 31 Les syndromes d’instabilité chromosomique ou réparatoses 44 03- Annexes 60 Glossaire 60 Valeurs de référence 76 04- Références 77 Liste des abréviations ADG : Anomalie de Di George (ou DG) AFP : Alpha-fœtoprotéine IPEX : Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked ALPS : Auto-immune Lymphoproliferative Syndrome (syndrome lymphoprolifératif avec auto-immunité) IRM : Imagerie par Résonance Magnétique APECED : Autoimmune Polyendocrinopathy Candidiasis - Ectodermal - Dystrophy LT : Lymphocyte T ARNr : ARN ribosomaux NK : Natural Killer ATM : Serine/threonine protein kinase Ataxiatelangiectasia Mutated MBL : Mannose-Binding Lectin LEKTI : Lymphoepithelial Kazal Type related Inhibitor LTa : Lymphotoxine a MIM : Online Mendelian Inheritance in Man BCG : Bacille de Calmette et Guérin BrdU : Bromodéoxyuridine MLPA : Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification CEREDIH : Centre de Référence Déficits Immunitaires Héréditaires MNI : Mononucléose Infectieuse CHH : Cartilage-hair Hypoplasia MO : Microscopie Optique CMC : Candidoses Muco-cutanées Chroniques Nbs : Syndrome de Nijmegen (Nijmegen Breakage Syndrome) CMF : Cytométrie de Flux nbt : Test au Nitrobleu de Tétrazolium CV : Charge Virale PCR : Polymerase Chain Amplification DICV : Déficit Immunitaire Commun Variable PN : Polynucléaires DIP : Déficits Immunitaires Primitifs RA : Acide Rétinoïque EBV : Epstein-Barr Virus RMRP : Ribonuclease Mitochondrial RNA Processing FISH : Hybridation in situ en Fluorescence ROR : Retinoïd Related Orphan Receptor FRH : Fièvres Récurrentes Héréditaires SLP : Syndrome Lymphoprolifératif Greffe de MO : Greffe de Moelle Osseuse SNC : Système Nerveux Central HIE : Syndromes Hyper IgE snoRNAs : Small Nucleolar RNA HSV : Herpes simplex virus TDM : Tomodensitométrie ICF : Déficit Immunitaire, Instabilité Centromérique, anomalies Faciales TRECS : T cell Receptor Excision Circles UV : Ultra-violets Termes de biologie Ca : Calcémie G/l : Giga/litre Na : Natrémie CRP : C-Réactive Protéine Hb : Hémoglobine PLT : Plaquettes Fe : Fer sérique LCR : Liquide Céphalorachidien PN : Polynucléaires Neutrophiles GB : Globules Blancs Ly : Lymphocytes VGM : Volume Globulaire Moyen -2- Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 Introduction à l’étude des DIP Les anomalies constitutionnelles de l’immunité sont multiples et varient dans leur traduction clinique. Les déficits immunitaires primitifs (DIP) sont caractérisés par une atteinte qualitative et/ou quantitative du système immunitaire, entraînant une susceptibilité accrue aux infections. Plus de 300 maladies sont décrites et des mutations répertoriées dans quelques 180 gènes, et de très nombreux mécanismes impliqués (cf répartition des différents DIP).1,2 Avec les techniques de séquençage génome entier et exome entier le rythme des publications s'est accéléré et l'on peut prédire l'élucidation de centaines de DIP dans les 10 ans à venir (JL Casanova).1,2 Leur meilleure définition à l'échelon moléculaire permet aujourd’hui d’envisager, pour un grand nombre, un conseil génétique et un diagnostic prénatal. La prévalence dans la population générale est assez mal connue et en France on estime qu’environ 150 enfants naissent chaque 22% Le diagnostic des DIP est une véritable urgence car ces affections mettent en jeu le pronostic vital en raison de la susceptibilité aux infections ou des manifestations auto-immunes graves, auxquelles elles exposent. En outre, la prise en charge a d’autant plus de chance d’être efficace qu’elle sera mise en place précocement. C’est le cas de la substitution par immunoglobulines dans les anomalies de la fonction humorale, de la greffe de moelle dans les déficits T ou de l’antibiothérapie prophylactique. La correction du défaut génétique par transfert de gène est même désormais possible et en cours d’évaluation pour un petit nombre d’entre eux.5 Avant d’illustrer les formes syndromiques de DIP* qui constitueront l’objet de ce 1er cahier, quelques « pistes » pour le diagnostic des DIP et des autres erreurs innées de l’immunité seront brièvement exposées. 55% Déficits humoraux 5% Déficits en lymphocytes T Déficits en cellules phagocytaires 10% Anomalies du complément 8% année avec un DIP et qu’environ 5000 patients, en fa n ts et a dultes vivraient avec un tel déficit.3,4 Autres * Cf. glossaire page 60 -3- Répartition des différents DIP (2011) : Données de la Société Européenne des Déficits Immunitaires -ESIDhttp://www.esid.org/statistics. php?sub= Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 1.1 Quand suspecter une anomalie constitutionnelle de l'immunité ? (6,7) (6,7) C'est la récurrence et la précocité des infections qui doivent interpeler le praticien, surtout si ces infections revêtent un caractère inhabituel, telles celles à pathogène opportuniste [Aspergillus, Cytomegalovirus, Pneumocystis jiroveci (ex carinii), Toxoplasma gondii), un muguet récalcitrant malgré un traitement bien conduit, une pneumopathie interstitielle ou une infection grave par EBV (Epstein-Barr Virus). erte Les signes cliniques d’al 1 Plus de 8 otites par an 4 Plus de 3 pneumonies 7 euse Mycose cutanée ou muqu récidivante ou chronique 2 3 5 6 Plus de 2 sinusites par an ance Ralentissement de la croiss Le DIP peut passer au second plan derrière une sémiologie qui « appartient » à une autre spécialité pédiatrique : syndromes malformatifs, troubles neurologiques, affections dermatologiques ou osseuses. Ce sont les formes syndromiques des déficits immunitaires. Plus de 2 mois de traitement antibiotique par an 8 Nécessité d’un traitement antibiotique par voie IV Certains de ces enfants peuvent développer une néoplasie (gènes impliqués dans la régulation du cycle cellulaire et dans la réparation des dommages génotoxiques). Les hémopathies lymphoïdes et les tumeurs solides concernent aussi l’adulte atteint de Déficit Immunitaire Commun Variable (DICV). Les fièvres récurrentes héréditaires (FRH) sont des maladies génétiques caractérisées par un syndrome inflammatoire en l'absence de stigmate d'autoimmunité (absence d’auto-anticorps et de cellules T antigène-spécifiques et sans déclenchement par un antigène). Elles sont caractérisées par des accès récurrents de durée variable, de douleurs abdominales et/ou articulaires et des signes cutanés, et une sensibilité très variable aux différentes thérapeutiques proposées. Avec d'autres maladies chroniques inflammatoires telles que la maladie de Crohn, les FRH constituent le groupe des maladies baptisées «auto-inflammatoires». 9 2 infections sévères dans l’année Attention : déficit ent laisser penser à un signes cliniques peuv nt ainsi. L’un ou l’autre de ces soit systématiqueme sans toutefois qu’il en vous conseillons immunitaire primitif, nous tif, primi e déficit immunitair En cas de suspicion de e de compétences. de consulter le centr clinique ostics devant une suspicion Premiers examens diagn 10 connu dans la famille De façon peut-être plus inattendue, les anomalies de différenciation des lymphocytes B et T ainsi que celles du complément rendent les patients particulièrement susceptibles aux manifestations auto-immunes (cytopénie autoimmune, vascularite), même en l’absence d’infection. Elles prédominent dans les syndromes de dysrégulation immunitaire (IPEX, APECED et ALPS)*. Les défauts génétiques de la cytotoxicité se révèlent par un syndrome d’activation lymphohistiocytaire (lymphohistiocytoses, DI associés à un albinisme). IgA, IgM). + frottis. immunoglobulines (IgG, à interpréter selon l’âge) • Dosage pondéral des du taux de lymphocytes le Sanguine (valeurs • Numération Formu euse. ale et/ou post infecti vaccin post G s gie • Sérolo unoglobuline e des sous-classes d’imm tion de réaliser un dosag Il n’y a aucune indica avant l’âge de 18 mois. Remerciements à l’association IRIS * IPEX : Immune dysregulation, Polyendocrinopathy, Enteropathy, X-linked ; APECED : Autoimmune Polyendocrinopathy - Candidiasis - Ectodermal - Dystrophy ; ALPS : Auto-immune Lymphoproliferative Syndrome (syndrome lymphoprolifératif avec auto-immunité) -4- L'interrogatoire de la famille et du carnet de santé donnent des informations très précieuses sur la généalogie familiale (cancers, histoire familiale de décès dans la petite enfance, parents apparentés, sexe des patients qui sont éventuellement atteints). Quelles sont les vaccinations réalisées (pour l’étude ultérieure des sérologies post-vaccinales), le BCG a-t-il été fait (vaccin vivant…) ? L’enfant a-t-il présenté les maladies éruptives classiques de la petite enfance (varicelle, mononucléose infectieuse…) ? Certains DIP peuvent se révéler très tardivement, à l’adolescence ou chez l’adulte, sous des masques divers (granulomes pulmonaires ou hépatospléniques, cytopénies, lymphomes, infections sévères à HPV (Human Polyomavirus), maladie «coeliaque-like», hyperplasie nodulaire lymphoïde digestive, dilatation des bronches).8 Il faut distinguer la situation de « l'enfant toujours malade », qui fréquente la crèche, enchifrené, présentant certes des infections répétées de la sphère ORL ou bronchopulmonaire mais toujours bénignes et plutôt saisonnières. L'évaluation clinique est essentielle; l'enfant est en forme, garde une courbe staturopondérale parfaitement normale : c'est en fait « l'immaturité immunitaire », la disparition normale des immunoglobulines maternelles transmises de façon passive, le terrain allergique, l’hypertrophie des végétations adénoïdes, le reflux gastro-œsophagien qui sous-tendent cette situation (observation page suivante). Les prises en charge diagnostique et thérapeutique des DIP sont coordonnées par un réseau spécialisé de médecins cliniciens (pédiatrie et adultes) et de biologistes. Ce réseau est coordonné par le Centre de Référence Déficits Immunitaires Héréditaires (CEREDIH) et un comité scientifique national. Le CEREDIH propose des consultations d’experts cliniques, des explorations immunologiques et des examens génétiques (à visée diagnostique ou à la suite d’un conseil génétique) et collige l’ensemble des observations sur le territoire national pour l’étude de l’épidémiologie des DIP. http://www.ceredih.fr/ -5- Quand suspecter une anomalie constitutionnelle de l'immunité ? Introduction à l’étude des DIP Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 Exemple d’observation Très beau petit garçon âgé de 8 mois, bien dodu, adressé en consultation pour de nombreuses infections annotées régulièrement sur le carnet de santé. L’examen clinique est rigoureusement normal. La courbe staturo-pondérale est irréprochable. Ces infections récurrentes sont relativement bénignes, n’ayant jamais entraîné une hospitalisation et n’ayant aucune conséquence sur sa trophicité. Le dosage pondéral des immunoglobulines montre une hypogammaglobulinémie IgG = 2 g/l ; IgA = 0,10 g/l ; IgM = 0,35 g/l portant sur essentiellement les IgG. Les IgA sont présentes, les IgM sont normales pour son âge. Les anticorps anti-tétaniques sont présents à un titre protecteur. Le chiffre de lymphocytes est normal. Le terrain allergique avec une suspicion d’allergie aux protéines du lait de vache et une authentique allergie dans la famille, au moins chez une grand-mère, jouent sûrement un rôle délétère. Il n’y a aucune prise en charge spécifique et ces constatations permettent de rassurer les parents sans régler le problème pour autant. On peut aussi discuter l’ablation des végétations avec l’ORL. Cette « hypogammaglobulinémie physiologique » devrait en fait se corriger dans les mois (ou années…) qui suivent. L’association IRIS représente en France les patients atteints d’un déficit immunitaire primitif. Les objectifs d’IRIS : • Développer l’information sur les déficits immunitaires primitifs et leurs traitements, les circuits de prise de prise en charge et l’état de la recherche améliorer le diagnostic. • Soutenir les patients et leurs familles, vaincre l’isolement, permettre des échanges, organiser des spectacles et animations pour soutenir les enfants durant l’hospitalisation (Soutien de LFB BIOMEDICAMENTS), représenter les patients auprès des pouvoirs publics, laboratoires pharmaceutiques sur les questions sociales et de santé. • Encourager la recherche et l’information des médecins. Contact : e-mail : [email protected] ; tél : 03 29 83 48 34 ; site : http://www.associationiris.org -6- 1.2 Comment affirmer simplement l’existence d'un DIP ?(9,10) (9,10) Les données de l'examen clinique comme la nature des problèmes infectieux (diarrhée chronique, pneumopathie, abcès contenant du pus, ou lésions purement nécrotiques), la présence ou non de ganglions, l’hypertrophie des amygdales, l’existence d’une fièvre ou non, un syndrome dysmorphique, une génodermatose, etc. sont complétées par une série d’analyses. 1.2.1 Les examens à pratiquer en première intention 쐌 Numération Formule Sanguine (NFS) avec nombre des leucocytes, des polynucléaires, des lymphocytes, examen du frottis sanguin et détermination de la taille des plaquettes. Chez le jeune enfant, la lymphocytose doit être interprétée en fonction de l'âge du fait de l'hyperlymphocytose « physiologique ». Une lymphopénie orientera vers un déficit de l'immunité cellulaire (déficit T). La présence de corps de Jolly oriente vers une asplénie à confirmer par l’échographie. Des images d’hémophagocytose ou de lysosomes géants sur le frottis médullaire sont observées dans les défauts génétiques de la cytotoxicité. Granulations intracytoplasmiques (maladie de Chediak Higashi) Corps de Jolly Image d’hémophagocytose (microscopie optique) Lymphohistiocytose 쐌 Dosage des immunoglobulines G, A et M (en fonction de l'âge) peu interprétables avant l'âge de 3 mois. -7- Comment affirmer simplement l’existence d'un DIP ? Introduction à l’étude des DIP Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 쐌 Titre des anticorps vaccinaux éventuellement après un rappel vaccinal [les anticorps anti-tétaniques et anti-diphtériques sont de classe IgG1 dirigés contre des protéines (réponse T-dépendante), les anticorps anti-pneumococciques (après vaccin 23-valent non conjugué) et anti-méningococciques A et C (vaccin méningocoque A et C polyosidique) sont des IgG2 anti-polysaccharides (PS) (réponse T-indépendante). Leur absence identifie les enfants qui ont un défaut spécifique de production d’anticorps anti-PS, les taux sériques d’IgGAM sont normaux ainsi que les sous-classes. Ils présentent alors des infections invasives à Streptococcus pneumoniae récurrentes. 쐌 Les allo-hémagglutinines naturelles de groupe sanguin sont d’isotype IgM pour les enfants de groupe A, B et O. Elles ne sont pas évaluables avant l'âge de deux ans. 쐌 L'étude des sérologies après une infection prouvée (varicelle, pneumocoque, Herpès) permet aussi d'apprécier les capacités de production des anticorps spécifiques. 쐌 L'ensemble des sérologies doit être interprété avec prudence dans les six premiers mois de la vie en raison de la persistance des immunoglobulines maternelles. 쐌 Le dosage des sous-classes d’IgG (non interprétable avant 18 mois) si le taux de base est normal et si l’enfant présente un tableau évocateur de déficit immunitaire humoral (bronchectasie, bactéries encapsulées) ou un déficit en IgA. Un déficit en sous-classe peut s’associer à un DIP complexe (tel qu’une ataxie-télangiectasie). 쐌 La recherche d’une cytopénie auto-immune (test de Coombs érythrocytaire notamment). 쐌 Radiographie du thorax (voit-on l’ombre du thymus ? existe-t-il une pneumopathie interstitielle ?) A gauche, radiographie de thorax normal : le thymus est bien visible (flèches). A droite : déficit immunitaire combiné sévère (défaut de Jak3) : le thymus n’est pas visible ce qui est confirmé par l’échographie. 쐌 In vivo, tests d'hypersensibilité retardée : intradermoréaction à la tuberculine (si l’enfant a été vacciné par le Bacille de Calmette et Guérin (BCG)), Intradermoréactions (IDR) à la candidine, à la phytohémagglutinine (PHA) sont devenues désuètes. La très large majorité des DI « classiques » est vite éliminée sur la normalité de ce bilan très simple, surtout si l’enfant est « irréprochable » sur le plan de sa croissance pondérale et son examen clinique et en regard de la bénignité des infections, très souvent ORL (comme dans l’exemple 1). -8- Orienté par la clinique, après un éventuel avis auprès d’un médecin immunologiste, le praticien peut aussi demander : 쐌 Un phénotypage lymphocytaire (étude des sous-populations lymphocytaires T, B, NK en cytométrie de flux (CMF), à interpréter en valeur absolue et selon l'âge de l’enfant) en fonction de la gravité de la situation clinique présentée. La molécule CD3 est exprimée par les lymphocytes T qui se répartissent en deux sous-populations : CD4 + et CD8 +. Les molécules CD19 et CD20 sont spécifiques des lymphocytes B. Les cellules Natural Killer (NK) expriment les molécules CD56 et CD16. La numération des lymphocytes T, des sous-populations lymphocytaires T, des lymphocytes B et NK doit être interprétée en valeur absolue et selon l’âge du patient 11 (voir tableaux en annexes). Elle est complétée par l’étude de populations T particulières, naïves et mémoires, en fonction du tableau présenté, notamment lorsque l’on suspecte un déficit immunitaire cellulaire avec lymphocytes T présents : syndrome d’Omenn et syndrome de Di George. De même, le phénotype B sera complété par l’étude des populations B naïves : CD27-IgM+D+ et des B mémoires : CD27+IgM- dans certains DIP humoraux. L’étude de la fonction des LT est évaluée par les réponses prolifératives in vitro (« tests de transformation lymphoblastique »), réalisable dans quelques laboratoires. 쐌 Un dosage du complément hémolytique, le CH50 (confirmé par le dosage spécifique des différents composants) devant des infections répétées à germes encapsulés, surtout du genre Neisseria. La voie alterne du complément étudiée par le dosage de « l'Alternative Pathway » (AP50) est, en cas d'anomalie, complétée par le dosage des différents composés (notamment pour le déficit en properdine lié à l’X, non exploré par le « CH50 »). Détermination de l’activité anti-complémentaire Voie classique CH 100/50 Voie lectine CH 100/50, MBL* Voie alterne AH 100/50 C1 C4 C2 C2 C4 C3b B D C1 INHIBITEUR C4a Bd P C3 H, I C3a C3d C5a C5 C6 C7 C8 C9 sC5b-9 C5b-9 Complexe d’attaque membranaire * MBL : mannose binding lectine -9- Les infections invasives récidivantes à méningocoque doivent faire évoquer un déficit en composé terminal du complément (C5-C9). Un déficit en C3 se révèle par des infections sévères à bactéries encapsulées. Les défauts de protéines régulatrices (H, I, MCP) sont associés aux syndromes urémiques et hémolytiques atypiques. Les défauts des composés « précoces » C1, C2, C4 constituent des facteurs de risque génétique du lupus systémique. Comment affirmer simplement l’existence d'un DIP ? Introduction à l’étude des DIP Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 쐌 Un test au nitrobleu de tétrazolium, ou « test au nbt », pour explorer l’explosion oxydative du polynucléaire. La réduction du NBT visible en microscopie optique (MO) colore les polynucléaires (PN) en bleu noir (A), en (B) patient atteint de granulomatose septique chronique, une maladie enzymatique des PN incapables de fabriquer les radicaux oxydants bactéricides et donc de réduire le nitrobleu. A B Remerciements : Marie-José Stasia - Grenoble D’autres tests explorent la capacité de bactéricidie, telle que la chimioluminescence qui mesure l’émission d’énergie lumineuse émise par l’explosion oxydative des phagocytes, grâce à un compteur à scintillation ou plus récemment la cytométrie de flux DHR qui étudie l’activité de la NADPH oxidase (après activation, la dihydrorhodamine 123 se transforme en un composé fluorescent).12 L’analyse d’un cheveu en microscopie optique entre lame et lamelle peut s’avérer très utile quand on suspecte un défaut génétique de la cytotoxicité ou un syndrome de Netherton (voir plus loin). C’est un examen très simple. Dépigmentation des phanères et des sourcils (maladie de Griscelli type 2) Maladie de Griscelli : répartition anormale de la mélanine dans la tige pilaire Chez un enfant qui a présenté une infection sévère, « insolite », la normalité de l’ensemble des explorations immunologiques ci-dessus doit inciter à rechercher un défaut génétique de l’immunité innée. - 10 - 1.2.2 Grands tableaux cliniques et examens de première intention Axes diagnostiques Examens utiles Hypothèses diagnostiques Anomalies génétiques de la cytotoxicité • Syndrome d’activation lymphohistiocytaire • ± Trouble de la pigmentation • Expression de la perforine et recherche des mutations dans les autres gènes de la cytotoxicité • Etude des cheveux en microscopie optique • Frottis sanguin (recherche de lysosomes géants) • Charge virale EBV • Sous-populations NKT/ recherche des mutations dans les gènes XLP1 et 2 et ITK • Lymphohistiocytoses familiales • Albinisme partiel et déficit immunitaire (maladie de Griscelli, maladie de Chédiak Higashi) • Maladie de Purtilo exemple : lymphohistiocytose familiale (défaut de perforine) Déficits des cellules phagocytaires • Infections à Aspergillus spp. • Infections bactériennes invasives • Numération des polynucléaires • Etudes fonctionnelles (NBT, chimioluminescence, DHR) • Expression des molécules d’adhésion en CMF • Neutropénies congénitales • Granulomatoses septiques chroniques • Déficit d’expression des molécules d’adhésion exemple : omphalite révélant un déficit en protéine d’adhésion leucocytaire - 11 - Comment affirmer simplement l’existence d'un DIP ? Introduction à l’étude des DIP Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 Axes diagnostiques Examens utiles Hypothèses diagnostiques Déficits du complément et asplénie • Infections récurrentes à germes encapsulés (Haemophilus, S. pneumoniae, Neisseria) • Dosage du CH50 • Dosage de l’« alternative pathway » (AP50) • Déficits des différents composés du complément précisés par des dosages spécifiques Echographie de la rate Corps de Jolly sur le frottis • Asplénie exemple : infection invasive à pneumocoque et asplénie Déficits humoraux • Sinusites • Bronchectasies • Otites à répétition • Infections invasives à bactéries à multiplication extracellulaire • Infections digestives à enterobactéries et G. intestinalis • Encéphalites à Enterovirus • Dosage des immunoglobulines sériques • Numération des lymphocytes B dans le sang périphérique • Dosage des sous-classes d'immunoglobulines après l'âge de 18 mois • IgM sériques normales ou élevées contrastant avec IgG et IgA effondrées • Agammaglobulinémie de Bruton liée à l’X et formes autosomales récessives • Déficits dissociés en immunoglobulines : le plus fréquent = déficit en IgG2 et IgG4 • Syndromes « hyper IgM » liés à une anomalie de la commutation isotypique Dans tous les cas : • Étude des sérologies vaccinales après vaccination et des sérologies après infections certaines, à interpréter avec prudence avant l'âge de 6 mois (persistance des immunoglobulines maternelles) exemple : sinusite à répétition, bronchectasies révélant une agammaglobulinémie - 12 - Axes diagnostiques Examens utiles Hypothèses diagnostiques Déficits de l’immunité cellulaire T • Infections virales • Diarrhée sévère • Précocité des infections • Mauvaise courbe pondérale • Pneumocystose • Numération lymphocytaire et phénotypage des lymphocytes du sang périphérique • Étude fonctionnelle des lymphocytes T : réponses prolifératives in vitro avec mitogènes et antigènes spécifiques notamment vaccinaux Anomalie de la différenciation lymphocytaire T : • Déficits immunitaires combinés sévères (DICS) Selon les symptômes associés : Déficits immunitaires T sans anomalies de la différenciation : • Syndrome de Wiskott Aldrich • Déficit de l’expression des molécules d'histocompatibilité de classe II • Syndrome de Di George • Ataxie-télangiectasie • Recherche d'une auto-immunité • Expression des molécules d'histocompatibilité • FISH* • Caryotype exemple : déficit immunitaire combiné sévère révélé par une varicelle sévère (défaut en chaîne gamma commune) ! A côté des déficits immunitaires « classiques », un certain nombre de formes très sévères de maladies infectieuses de l'enfant (et de l’adulte), telles que les infections à germe encapsulé (défaut en IRAK4/MyD88**), les encéphalites herpétiques, les infections à mycobactéries environnementales (cf page 42) révèlent certains défauts génétiques (et notamment de l’immunité innée) : ces enfants ont la particularité d’être vulnérables à un spectre étroit de microorganismes. L’exploration de ces patients est complexe et ne peut être confiée qu’à un nombre restreint de laboratoires de recherche. Les méthodes de séquençage haut débit permettent de séquencer en quelques jours plusieurs gigabases d'ADN et d'identifier ainsi très rapidement de 'nouveaux' DIP dans des tableaux d' infections insolites. * FISH : Hybridation in situ en fluorescence ** Cf. glossaire page 60 - 13 - Comment affirmer simplement l’existence d'un DIP ? Introduction à l’étude des DIP Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 les déficits syndromiques Certains Déficits Primitifs ont une présentation originale qui « appartient » à une autre spécialité pédiatrique : le DI est alors relégué au second plan ou d'installation tardive, masqué par un tableau clinique caractéristique : troubles de la marche (ataxie-télangiectasie), thrombopénie/autoimmunité (syndrome de Wiskott-Aldrich), cardiopathie/ hypocalcémie néonatale (anomalie de Di George), eczéma, abcès froids (syndromes Hyper IgE), nanisme avec chondrodystrophie (cartilage hair hypoplasia) pour ne citer que les principaux. 2.1 L'anomalie de Di George (OMIM # 192430) L’anomalie de Di George (ADG) : une aberration de programme du développement des 3e et 4e arcs branchiaux par aneuploïdie segmentaire. L’anomalie de Di George est caractérisée par une anomalie de migration des cellules des crêtes neurales vers les 3ème et 4ème poches branchiales avec une absence de développement du thymus conduisant très exceptionnellement à une alymphocytose T, associée ou non à des malformations cardiaques cono-troncales (hypoplasie de l'arc aortique, défauts septaux), à une absence des parathyroïdes (hypocalcémie néonatale) et à des anomalies faciales (fente palatine, troubles fonctionnels du carrefour oropharyngé). (Revue dans 13) - 14 - Les enfants ont habituellement une morphologie faciale assez caractéristique avec un hypertélorisme, des oreilles assez larges, implantées bas, une diminution de la formation de l'hélix, un philtrum court. (Voir figures). En fait, la plupart des patients ont un déficit immunitaire relativement modéré et ne développent jamais d'infections opportunistes mettant en jeu le pronostic vital. Les infections virales sont souvent fréquentes et prolongées notamment sinusites et otites : ce sont plutôt les anomalies anatomiques du palais qui conduisent à une fréquence élevée des infections. Certains enfants ont une diminution de capacité Phénotype clinique (cf explications dans le texte) à répondre aux antigènes polysaccharidiques. Comme dans d'autres déficits immunitaires cellulaires, il existe une augmentation du risque de maladies auto-immunes (thrombopénie autoimmune, arthrites inflammatoires, maladie cœliaque) et une susceptibilité à développer un syndrome lymphoprolifératif lié à l’EBV. Le défaut lymphocytaire T résulte d'une masse thymique insuffisante mais la persistance de résidus thymiques dans des endroits tels que la langue, la thyroïde, et même l'oreille moyenne peut sans doute permettre une fonction lymphocytaire T compétente. Micro-délétion interstitielle 22q11 Le locus correspondant à la région d’intérêt est en rouge. Le vert correspond à la sonde contrôle en 22qter. (Remerciements : Dr R TOURAINE, Laboratoire de Génétique. Hôpital NORD. CHU Saint-Etienne). ADG : le thymus n’est pas visible et la silhouette cardiaque est typique d’une tétralogie de Fallot - 15 - L'anomalie de Di George Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Il existe beaucoup de similitudes cliniques entre l’anomalie de Di George, le syndrome vélocardiofacial et les anomalies cono-troncales, d'où parfois l’acronyme CATCH 22 pour désigner cette pathologie de gènes de contiguïté : anomalies cardiaques, faciès anormal, hypoplasie thymique, fente palatine (cleft) et hypocalcémie ; ces syndromes cliniques proches sont associés habituellement à une délétion hémizygote de la bande 22q11.2 (voir plus loin). Certains enfants ont la délétion et ne rentrent pas dans un cadre syndromique bien précis tandis que d'autres ont le syndrome décrit par Di George mais n'ont pas la délétion.14,18 Bases génétiques du phénotype15 La délétion 22q11.2 à l’état haploïde est associée à la majorité des anomalies de Di George. Elle résulte d’un évènement méïotique de recombinaison liée à la présence d’éléments de répétition recombinogènes (duplicons*) dans une région génétique, de fait instable. Elle fait de l’ADG une pathologie de gènes de contiguïté et dans la bande 22 q11, il y a plus de 35 gènes. Il existe une très grande hétérogénéité de la présentation clinique, avec l'intervention de nombreux gènes modificateurs encore inconnus. C’est une situation d’haplo-insuffisance du gène TBX1 qui constitue le déterminant majeur des anomalies cardiaques, thymiques et des parathyroïdes comme l’a montré une série de mutations conditionnelles chez la souris. Le retard mental, les problèmes psychiatriques, squelettiques et rénaux sont fréquents. TBX1 est exprimé dans le cerveau et le sclérotome impliqué dans la différenciation de certaines structures de la colonne vertébrale. Le phénotype Di George peut être aussi observé chez les enfants présentant une fœtopathie induite par des tératogènes et notamment les rétinoïdes [l'acide rétinoïque est un répresseur de l'expression de TBX1] ou un diabète maternel. La fréquence de la microdélétion 22 q11.2 est de 1/3000 naissances.13,14 * Cf. glossaire page 60 - 16 - Prise en charge Le souvent, les enfants atteints d’une ADG ont un taux de lymphocytes T modérément abaissé, avec un pronostic immunitaire excellent à long terme. Un petit nombre ont des anomalies humorales : réduction quantitative des IgA, hypogammaglobulinémie, altération de la réponse vaccinale. L’antibioprophylaxie contre le Pneumocystis est indiquée en cas de lymphopénie marquée pendant la première année. Un phénotypage lymphocytaire T (CD3,4,8) sera complété par l’étude des populations T CD4 naïves et mémoires respectivement, CD31+CD45RA+RO-CD4+ et CD45RA-RO+CD4+, des réponses prolifératives aux antigènes et aux mitogènes, et un dosage pondéral des immunoglobulines. Les Di George complets avec alymphocytose T persistante et absence de réponse proliférative doivent être référés dans un Centre spécialisé pour discuter leur prise en charge et notamment une greffe de tissu thymique, ce sont de véritables déficits immunitaires combinés sévères.16 En dehors des problèmes infectieux, les enfants justifient d’une prise en charge multidisciplinaire (cardiopathie, troubles du langage, retard cognitif). Le diagnostic L’anomalie de Di George repose sur l’association de 2 (ou 3) signes cliniques parmi les suivants : déficit cellulaire ± hypoplasie thymique, hypocalcémie ± hypoparathyroïdie, malformation cardiaque cono-troncale. Le diagnostic des formes délétionnelles repose sur la mise en évidence de la délétion en cytogénétique de haute résolution, remplacée par l'étude en fluorescence des chromosomes métaphasiques avec la sonde commercialisée Tuple1 (« FISH** ») et la technique de MLPA*** Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification pour les plus petites délétions. (Voir page 20) La majorité des délétions 22q11 sont des événements sporadiques qui ne surviennent que chez les individus atteints. L'incidence des cas familiaux est environ de 10 %.17 Il est important d'examiner les parents d'un enfant atteint à la recherche d’une anomalie dysmorphique subtile, une voix nasonnée, un déficit cognitif. Les parents qui présentent la micro-délétion interstitielle peuvent bénéficier alors d'un conseil génétique et d’un diagnostic prénatal ; il est impossible de prédire le phénotype de l’enfant à naître s’il (ou elle) est porteur. Il n'y a pas de corrélation entre la taille de la délétion interstitielle sur le chromosome 22 et la pénétrance et la sévérité du phénotype clinique. La variabilité intra-familiale est significative et le phénotype parental n'est pas prédictif du tableau observé chez l'enfant. La surveillance échographique pendant la grossesse est de mise, à la recherche d'une fente palatine, d'anomalie rénale ou d'une malformation cardiaque. Le conseil génétique est particulièrement difficile chez les enfants qui présentent une forme non délétionnelle. Une minorité d'enfants présentant le syndrome peut avoir d'autres anomalies que la microdélétion 22q11.18 ** FISH : Hybridation in situ en fluorescence *** Cf. glossaire page 60 - 17 - L'anomalie de Di George Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Observation clinique Cette fillette d’origine marocaine est la 4ème d'une fratrie de six et les parents ne sont pas apparentés. C’est à l’âge de 12 mois que l’on porte le diagnostic de maladie cœliaque après une diarrhée de « retour » avec les examens suivants : Protéines : 45 g/l ; Ca : 2,09 mmol/l ; Fe : 4 µmol/l ; GB : 23,5 G/l dont 45 % lymphocytes ; IgA indosable ; IgG et IgM dans des valeurs normales pour l’âge. IgG anti-gliadine +ve ; anti-endomysium +ve. La biopsie digestive montre une atrophie villositaire complète et les mesures diététiques ad hoc restaurent une vitesse de croissance satisfaisante avec prise de 2,5 kg en six mois. La compliance au régime reste très imparfaite dans les 3 premières années avec la persistance des auto-Ac, une hyposidérémie et une hypocalcémie. Elle présente à + 3 A une convulsion fébrile ; une bactériémie à méningocoque W. 135 sans méningite est documentée. La suite de son histoire sera émaillée de nombreuses poussées d’otorrhée chronique avec vaste perforation tympanique bilatérale entraînant une surdité de perception, un retard de langage qui bénéficiera un temps d’un appareil de conduction osseuse et d’un soutien orthophonique. A 5 ans, le régime est parfaitement suivi, le statut du fer est normal ainsi que l’ionogramme sanguin. Elle présentera une fièvre typhoïde non compliquée durant des vacances au Maroc. Elle est hospitalisée à l’âge de 7 ans pour une pâleur, une asthénie considérable, des sueurs et une fièvre à 40°C. La rate est très « tumorale », il existe de très nombreuses adénopathies pathologiques dans les creux axillaires et dans les plis inguinaux. On retrouve les éléments suivants GB : 3,8 G/l ; PN : 1,198 G/l ; Ly 2,3 G/l ; plaquettes : 119 G/l ; Hb : 9,6 g/dl ; VGM : 67µ3 ; CRP : 31 mg/l ; LDH : 2X ; Fe 2 µmol/l ; IgA indosable ; IgG : 8,3 g/l ; IgM : 15 g/l ; I : 2,3 g/l ; Na : 135 mmol/l ; Protides : 69 g/l ; Ca : 2,09 mmol/l ; transaminases : 36/30 U/l ; triglycérides : 2,3 g/l. Sérologie EBV : VCA 320, EBNA-f. Charge virale EB : 2000 cp/ml ; CD3 : 790 /µl ; CD4 : 348/µl ; CD8 : 397/µl. Quel diagnostic portez-vous initialement ? Il s’agit très probablement d’une mononucléose infectieuse (MNI) comme en témoigne la positivité des Ac anti-VCA et la charge virale EBV. Cette MNI est inhabituelle par l’existence d’un syndrome lymphoprolifératif (SLP) et une hypergammaglobulinémie d’isotype IgM particulièrement marquée. Les cytopénies, le fibrinogène peu élevé dans le contexte plaidaient pour un syndrome d’activation lymphohistiocytaire associé, mais le frottis médullaire ne montrait pas, en l’occurrence, d’images d’hémophagocytose. La biopsie ganglionnaire objectivait une « simple » hyperplasie lymphoïde sans anomalie de l’architecture. Le caryotype médullaire et ganglionnaire ne montrait pas de maladie clonale. - 18 - L’importance des symptômes a conduit à la prescription d’une corticothérapie et l’évolution a été tout à fait simple. La baisse progressive des stéroïdes a précipité deux épisodes de « rechute » à 3 mois et 6 mois, la reprise d’une corticothérapie minimale induisant très facilement une rémission. L’enfant restait en excellent état général. L’enfant a été initialement suivie en CAMSP (Centre d’Action Médico-Sociale Précoce) puis accueillie en IME (Institut Médico-Educatif). La sérologie EBV persistait inchangée, déséquilibrée avec l’absence d’Ac anti-EBNA. La CV EBV demeurera ensuite nulle. Le phénotypage lymphocytaire à + 9A montre CD3 : 2362/µl ; CD4 : 999/µl ; CD8 : 1083/µl ; les Ac vaccinaux sont à un titre protecteur. A 11 ans, elle présente à nouveau un épisode de SLP très fébrile qui conduit à une hospitalisation. Les examens paracliniques montrent GB : 2,52 G/l ; PN : 1,21 G/l ; L : 0,93 G/l ; Hb : 12 g/dl ; Plaquettes : 49 G/l ; I : 2,4g/l ; Na : 138 mmol/l ; Créatinine : 56 µmol/l ; Ca : 1,56 mmol/l ; Triglycérides : 0,95 g/l ; IgA : 0,05 g/l ; IgG : 16 g/l ; IgM : 0,64 g/l ; LCR : normal ; myélogramme : quelques images d’hémophagocytose. CV EBV nulle ; Ac anti-EBNA négatifs. L’échographie montre une rate micronodulaire. La sérologie EBV reste déséquilibrée et l’évolution est scandée par des poussées de syndrome lymphoprolifératif B, très corticosensibles. Cette situation suggère un déficit de l’immunité cellulaire. Quelle anomalie marquée dans la biologie de routine est la clé de cette énigme diagnostique ? Aorte déroulée à droite (confirmée par l’échographie cardiaque). Aspect micronodulaire du parenchyme splénique. - 19 - L'anomalie de Di George Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Réponse L’hypocalcémie est nettement marquée et n’est pas expliquée par le syndrome lymphoprolifératif récurrent. Les problèmes ORL à répétition, le retard intellectuel modéré, l’auto-immunité, tous les éléments sont réunis pour suspecter une anomalie de Di George. Le dosage immunologique de la parathormone a montré une hypoparathyroïdie latente, l’aorte est déroulée à droite sur le cliché de face. L’étude de la FISH avec la sonde tuple a montré la micro-délétion interstitielle confirmée par la PCR* multiplexe. MLPA ou multiplex ligation-dependent probe amplification** MLPA VCF 090355.809_090623102S Normal MLPA VCF 090057.A09_0906231020 Del B-D MLPA VCF 090593.A05_090522119G Del classique 150 200 250 300 TBX 350 400 450 TBX Remerciements. Renaud Touraine. CHU St-Etienne L’association maladie cœliaque et anomalie de Di George est-elle fortuite ? Non bien sûr. Comme pour d’autres déficits cellulaires, l’auto-immunité et la susceptibilité à développer des infections sont deux aspects complémentaires des DIP. Les autres manifestations auto-immunes classiques dans cette affection sont des cytopénies, des arthrites inflammatoires, des endocrinopathies (Basedow), un vitiligo et des maladies inflammatoires du tube digestif.19,20 * PCR : PolyChain Reaction ** Cf. glossaire page 60 - 20 - Les mécanismes impliqués dans les manifestations auto-immunes et les syndromes lymphoprolifératifs des DG « partiels » sont peu clairs. Ces formes appartiennent au groupe des Di George dits à « haut risque » caractérisés par une réduction quantitative des cellules naïves (CD31+) CD45RA+ROCD4+ qui sont virtuellement absentes chez la fillette (voir ci-dessous les données de CMF (Cytométrie en Flux), A et B , l’enfant, C le témoin normal) et des cellules cytotoxiques, On peut suggérer que l’altération du répertoire T, le faible niveau de TRECS* (T cell Receptor Excision Circles) et la perte de l’immunosurveillance secondaire à l’altération de la physiologie thymique puissent expliquer de telles complications. La perte de lymphocytes T secondaire à un chylothorax post-opératoire peut aggraver la déplétion lymphocytaire.21 Données de CMF (explications dans le texte) A B C Le déficit immunitaire des Di George «partiels» est modéré contrastant avec les Di George «complets» exceptionnels qui sont d’authentiques déficits immunitaires combinés sévères. On observe habituellement au cours du temps une amélioration de la numération des lymphocytes T par une expansion « post-thymique » du pool des LT. L’immunophénotypage T « de base » peut être « normal », les réponses prolifératives sont normales, ainsi que la fonction humorale en termes d’anticorps post-vaccinaux comme observé chez cette enfant. Liens utiles : Recommandations pour la surveillance immunitaire des patients atteints d'un syndrome de Di George. www.ceredih.fr/documents/Recos_DiGeorge_v3.pdf * Cf. glossaire page 60 - 21 - L'anomalie de Di George Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 2.2 Cartilage-hair hypoplasia (CHH) (OMIM # 250250) Verrues planes chez un patient de 14 ans, présentant un CHH. Remarquer la brièveté des phalanges Plaques violacées sur les coudes (granulomes) Phénotype clinique Cheveux fins et clairs, sourcils épars Pectus excavatum, élargissement des côtes Arcuature des tibias, Membres courts, Mains potelées, brachyphalangie Hyperlaxité Limitation de l’extension des coudes Pieds plats, varus de l’arrière-pied Maladie de Hirschsprung - 22 - Le CHH : un défaut génétique de la biogenèse des ribosomes22 Le nucléole est le site de transcription des ARN ribosomaux (ARNr), leur processing et leur assemblage. Les cellules de mammifères contiennent 5 à 10 millions de ribosomes qui doivent être synthétisés chaque fois que la cellule se divise. Le nucléole est ainsi une usine de production ribosomale, pour remplir des besoins très importants pour la production efficace des ARNr et l'assemblage des différentes sous-unités ribosomales. L'assemblage des différentes sous-unités ribosomales ADNr Noyau Nucléole Pré-ARNr 5S ARNr Protéines ribosomales Particules préribosomales Pré-18S 28S 5,8S 5S 28S 5,8S 5S 18S Cytoplasme Sous-unité 40S Sous-unité 60S Nucléole (n) en ME (microscopie électronique) n Les protéines ribosomales sont exportées du cytoplasme vers le noyau puis commencent à se rassembler sur l'ARNr précurseur avant sa maturation par clivage. Au fur et à mesure du processing de ce pré ARN-r, d'autres protéines ribosomales, et l'ARN r 5S synthétisés ailleurs dans le noyau, s'assemblent pour constituer les particules pré-ribosomales. Les dernières étapes de la maturation vont suivre l'exportation des particules dans le cytoplasme pour produire les 2 sous-unités 40S et 60S des ribosomes eucaryotes (schéma). - 23 - Cartilage-hair hypoplasia Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Le clivage du pré-ARNr nécessite l'action de protéines et d'un grand nombre d'ARN nucléolaires (« snoRNAs » : small nucleolar RNA) qui sont complexés pour former des snoRNP, «à la manière» des snRNP du splicéosome impliqués dans la maturation des ARN messagers. Certaines de ces particules sont responsables du clivage du précurseur commun. D'autres guident la modification des bases, la méthylation de certains résidus riboses, la formation des pseudouridines par exemple. Trois syndromes sont associés à des défauts génétiques de la biogenèse des ribosomes : le cartilage-hair hypoplasia (CHH), l’érythroblastopénie de Blackfan-Diamond et le syndrome de Schwachman qui sera abordé plus tard avec les neutropénies constitutionnelles. Le CHH : un DIP très variable associé à une chondrodysplasie métaphysaire Le CHH associe une dysplasie métaphysaire responsable d'une insuffisance staturale avec membres courts, un déficit immunitaire T + B très variable et des anomalies très particulières des cheveux. Cette maladie génétique se transmet sur un mode autosomique récessif et a été d’abord rapportée dans la population Amish de Pennsylvanie par Victor Mc Kusick en 1965.23 Le diagnostic anténatal peut être suspecté sur des données échographiques (raccourcissement des fémurs à partir de 17 semaines). Le poids de naissance est normal mais les membres sont courts. Dans la petite enfance, en observe des plis cutanés excessifs dans le cou ou dans les extrémités. L’insuffisance staturale est due à un raccourcissement dysharmonieux des extrémités. Les mains sont petites, épaisses avec des ongles courts. Les articulations sont laxes. Les cheveux et les sourcils sont blancs ou jaunes, épars et fins. L’alopécie est parfois marquée. Sur les radiographies, les centres d'ossification sont normaux, mais il existe des zones de sclérose irrégulière avec des zones kystiques, des métaphyses élargies, rappelant le rachitisme ou un déficit en adénosine déaminase. une augmentation de l'incidence des cancers lymphoïdes.24 Le déficit immunitaire qui concerne essentiellement le compartiment T est très hétérogène. La plupart des patients ont une susceptibilité assez limitée aux infections et mènent une vie normale. D'autres peuvent présenter un véritable tableau de déficit immunitaire combiné sévère (parfois même sous la forme d’un syndrome d’Omenn) avec une sensibilité très importante aux infections qui font indiquer une greffe de MO (moelle osseuse). Celleci ne corrige pas les symptômes osseux.25 On observe habituellement une lymphopénie T (parfois une lymphopénie CD8 isolée) et une diminution des réponses prolifératives. On décrit aussi un déficit quantitatif en IgA et en sous-classes d’IgG chez certains patients. L'altération de l’immunité cellulaire entraîne des risques de varicelle sévère, classique dans ce DIP. L'altération de la fonction humorale chez certains patients contribue à la fréquence des infections ORL et respiratoires. Certains peuvent présenter des manifestations auto-immunes telles qu'une anémie hémolytique auto-immune, une neutropénie ou une hyperthyroïdie. Les patients présentent d’autres problèmes : Le déficit immunitaire concerne plutôt les mutations anémie et neutropénie, problèmes digestifs avec qui conduisent à une activité altérée du clivage de malabsorption, maladie de Hirschsprung. Il existe la Cycline B* et des anomalies du cycle cellulaire * Cf. glossaire page 60 - 24 - et un phénotype squelettique modéré. Les anomalies squelettiques peuvent manquer chez des enfants qui présentent alors un tableau de déficit combiné T/B « isolé». La dysplasie osseuse est beaucoup plus sévère chez les patients qui présentent des mutations affectant de façon prédominante la biogenèse des ribosomes.25 Génétique En 2001, il a été établi que le CHH est lié à des mutations récessives dans le gène RMRP (ribonuclease mitochondrial RNA processing) qui code pour un ARN entrant dans la composition d’un complexe multi-protéique impliqué dans le clivage des ARN ribosomaux et la maturation des amorces ARN de la mitochondrie (une étape critique de la réplication de l’ADN mitochondrial). Ce complexe ribonucléoprotéique RNase -MRP est localisé principalement dans le nucléole et participe à la biogenèse des ribosomes (cf. figure p. 22). Il effectue le clivage endonucléique de l'ARN ribosomal qui conduit à la génération de l'ARN ribosomal 5,8S. De plus, le complexe participe à la régulation du cycle cellulaire* en clivant l'ARN de la cycline*. C'est un gène extrêmement polymorphe malgré le degré important de conservation dans les espèces et on a fait l'hypothèse que ces polymorphismes puissent jouer un rôle de modificateur du phénotype. Plus de 60 mutations différentes ont été décrites. Les mutations entraînent l'instabilité et la destruction rapide de cet ARN.22,25 La mutation la plus habituelle chez les Finlandais (fréquence : 1/23 000 naissances vivantes ; taux d’hétérozygotie : 1/76)25 et dans la communauté Amish est une substitution homozygote 70 AG dans le domaine catalytique présumé. Les autres patients habituellement ont une mutation nulle dans un des allèles et une mutation ponctuelle par exemple dans l'autre. Il y a toujours une expression résiduelle de la protéine, et il est probable que l'absence d'expression de la ribonucléoprotéine soit létale. Il n'y a pas de corrélation entre le taux d'expression et le phénotype clinique. La physiopathologie moléculaire des maladies humaines associées aux mutations du complexe RMRP n'est pas définie en l’absence de modèle animal. Les mutations du gène RMRP sont associées à 3 autres chondrodystrophies génotypiques : la dysplasie métaphysaire sans hypotrichose (OMIM # 250460), la dysplasie cyphomélique (OMIM % 211350) et la dysplasie anauxétique (OMIM # 607095).25 Ces différentes maladies génétiques diffèrent selon l'atteinte du squelette et la fréquence des anomalies extra-squelettiques. Il existe une corrélation phénotype/génotype et les différentes mutations distinctes du gène RMRP affectent de façon différente la fonction de la RNase MRP multi-protéique. Le cycle cellulaire est anormal comme en témoigne un déficit de la phase G1. Ces anomalies concernent les fibroblastes et la formation in vitro des colonies érythrocytaires, myéloïdes, mégacaryocytaires suggérant une anomalie intrinsèque commune de prolifération des cellules souches hématopoïétiques. Les mécanismes moléculaires impliqués dans le déficit immunitaire sont peu clairs et impliquent une réduction des LT naïfs, un excès d’apoptose des effecteurs T, une instabilité chromosomique.25 * Cf. glossaire page 60 - 25 - Cartilage-hair hypoplasia Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 2.3 Le syndrome de Netherton Observation clinique Ce petit garçon (flèche verte sur l’arbre généalogique), deuxième enfant d'un couple Rom est né à terme, hypotrophe et présente d'emblée une érythrodermie desquamative, avec des phases de desquamation successives. Il présente des épisodes de bactériémie et un syndrome inflammatoire qui justifient plusieurs cures d’antibiothérapie par voie intraveineuse. Une entéropathie exsudative sévère entraîne un arrêt de la courbe pondérale. Une anémie normocytaire s'est installée vers l'âge d’un mois et a nécessité plusieurs transfusions de culots globulaires. L'enfant a fait un épisode de déshydratation hyper [Na] très grave à 180 mmol/l comme cela est classique dans cette affection. Malgré une nutrition parentérale totale, le support transfusionnel, les perfusions d’albumine, l'enfant décède vers l'âge de trois mois et demi dans un contexte de choc septique, de défaillance multi-viscérale et de détresse neurologique. Les IgE étaient élevées (800 U/l) et l’éosinophilie marquée (1,65 G/l). Arbre généalogique de la famille multiplexe. 4 2 4 12 4 11 4 6 4 4 Erythrodermie desquamative - 26 - 2 8 9 Une cousine germaine de cet enfant (flèche bleue) était décédée vers l'âge de cinq mois, après une histoire clinique assez similaire, dans un tableau de détresse respiratoire infectieuse. Le diagnostic d'érythrodermie ichtyosiforme congénitale non bulleuse avait été porté alors chez cette enfant. Biopsie cutanée : A : absence d’immunomarquage anti-LEKT1 ; B : (à droite) contrôle positif A B La biopsie de peau (à gauche) ne montre pas de fixation de l’anticorps anti-LEKT1 en immunohistochimie (à droite, contrôle positif). Quel est votre diagnostic ? Le diagnostic de syndrome de Netherton est suspecté sur les données d'immunohistochimie cutanée. Une analyse moléculaire du gène SPINK5 a montré une mutation dans l’intron 15, 1431+12G>A en double dose chez le nourrisson tandis que les parents étaient porteurs à l'état hétérozygote. Le troisième cas est celui d'une première enfant d'un couple de jeunes parents apparentés de cette famille (cf arbre généalogique flèche rouge). Dès la naissance le diagnostic est évoqué devant une érythrodermie desquamative dans le contexte familial. L'évolution de la maladie, aggravée par la prématurité (naissance à 33 semaines) a conduit à un décès précoce vers l'âge de deux mois. L'évolution cutanée s'est faite par phases desquamatives entrecoupées de phases d'amélioration grâce à l'application de vaseline stérile pluriquotidienne et de bains antiseptiques. Associée à la desquamation, s'est installée une chute précoce et diffuse des cheveux aboutissant à une alopécie complète à un mois. Cette petite fille a présenté plusieurs épisodes de bactériémie : Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida albicans malgré une antibiothérapie large associée à des antifongiques et une immunosubstitution. Comme les deux autres enfants, la fillette a développé des oedèmes, une hypoprotidémie, un syndrome d'entéropathie exsudative sévère, une pancytopénie progressive associée à un taux d'IgE élevé à 190 U/l. Erythrodermie diffuse néonatale (seconde observation) - 27 - Le syndrome de Netherton Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Quel examen très simple permettrait de faire le diagnostic en quelques minutes ? « Cheveu en bambou » L’examen du cheveu montre un aspect très particulier baptisé trichorrhexis invaginata ou une appellation très suggestive en microscopie optique (MO) de « cheveu en bambou » (ci-contre). Larges squames du visage et du scalp Desquamation en lambeaux La mutation 1431+12G>A d'une seule base dans l'intron 15, 12 bases en amont du site accepteur d’épissage entraîne l'apparition d'un nouveau site accepteur dont l’utilisation conduit à une extension en 3 prime de l’exon 16 avec décalage du cadre de lecture et l'apparition d'un codon stop prématuré dans l’exon 16. Il s'agit d'une mutation nulle qui, à l'état homozygote, entraîne une absence de protéine. Exon 15 GT. GG AG Exon 15 GT .... AG .TAA Site accepteur Alternatif STOP Remerciements à Dr Yline Montiel-Capri, Pr Pierre Dechelotte et Dr Etienne Merlin (CHU de Clermont-Ferrand) pour cette observation. - 28 - de la zone marginale 19+ IgD+ 27+. Cette dernière population joue un rôle dans la défense contre les bactéries encapsulées et les réponses antipolysaccharidiques sont altérées. Les réponses prolifératives aux antigènes sont normales. La cytotoxicité NK est anormale contrastant avec des sous-populations lymphocytaires NK normales en nombre. Des cytokines pro-inflammatoires sont augmentées de façon significative : interleukine IL-1b, IL-12, TNF-a, GM, IL-1 RA ainsi que les cytokines de type TH2 : IL-4 et 5. L’immunosubstitution améliore le statut des patients notamment l'inflammation cutanée, la fragilité des phanères, les infections récurrentes et la qualité de vie. Certains adultes vont présenter des cancers cutanés. Bien que la protéine soit exprimée dans les corpuscules de Hassal, les patients testés ont un répertoire TCR Vbêta normal, et des émigrants thymiques CD4+45RA+ en nombre normal. Le déficit de la cytotoxicité NK correspond peut Le gène code pour une protéine exprimée par être à une anomalie de la maturation des cellules les cellules épithéliales de la peau, les muqueuses NK qui nécessite un contact avec les cellules et les corpuscules de Hassal du thymus : LEKTI pour épithéliales. La cytotoxicité NK est améliorée Lymphoepithelial Kazal Type related Inhibitor. par la prise en charge thérapeutique. Les cellules La protéine joue un rôle central dans le processus NK des patients semblent capables de monter de la desquamation normale.27 Cette maladie une réponse cytotoxique à corréler au fait que véritablement multi-systémique est associée les patients ne présentent pas les infections à une anomalie de fonctionnement du système caractéristiques des déficits NK, notamment immunitaire inné et adaptatif. L’étude des sous- les infections à virus du groupe HSV (Herpes simplex populations lymphocytaires montre habituellement virus).28 une diminution du taux des cellules mémoire B commutées CD19+CD27+IgM-IgD- et des cellules B Le syndrome de Comèl-Netherton est une génodermatose très rare, autosomale et récessive, caractérisée par une ichtyose congénitale, un aspect très particulier de la tige pilaire « en bambou » (trichorrhexis invaginata ou « bamboo-hair » des Anglo-Saxons) et une atopie marquée. Cette maladie est létale dans la première année de vie pour 20 % des patients. Le diagnostic est souvent posé à la naissance devant une érythrodermie et l'évolution vers une ichtyose. Le diagnostic est aisément posé en microscopie optique sur l'aspect caractéristique du cheveu. L'atopie est fortement marquée avec une hyper-réactivité bronchique, un eczéma, des allergies alimentaires, et des poussées d'angioœdème avec Hyper IgE et éosinophilie. L'enfant présente habituellement une entéropathie exsudative, avec une mauvaise courbe pondérale, des troubles hydro-électrolytiques, un retard mental et une susceptibilité aux infections.26 - 29 - Le syndrome de Netherton Introduction à l’étude des DIP Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 2.4 Les candidoses muco-cutanées chroniques (CMC)2929 Les candidoses muqueuses chroniques sont observées dans l'infection par le VIH, les déficits immunitaires T tels que les déficits immunitaires combinés sévères et le défaut de STAT 3 (syndrome hyper IgE, page suivante). Mais une susceptibilité particulière à Candida sp est observée de façon isolée dans les Candidoses Muco-cutanées Chroniques (CMC). Les cas sont habituellement sporadiques mais des agrégations de cas familiaux avec une transmission dominante ou récessive ont été décrites. Les CMC constituent un aspect important du phénotype APECED (Auto-immune PolyEndocrinopathie-Candidose-Ectodermique Dystrophie). L'APECED est une maladie monogénique par mutations bialléliques du gène AIRE en 21q22.3 impliqué dans la délétion clonale thymique. L’exploration d’une très large famille iranienne de 58 membres sur 3 générations atteinte de « CMC » isolée a conduit à l’identification d’une région candidate en 9q puis d’une mutation en 295, entraînant un stop prématuré dans CARD9 (Cf. schéma ci-dessous).30 CARD9 est impliquée dans la signalisation intracellulaire du récepteur transmembranaire Dectin 1 de l’immunité innée qui lie les ß-glucans de la paroi de certains fungi, la production de cytokines pro-inflammatoires et la différenciation des LT TH17* impliqués dans la défense antifungique chez l'homme. Le déficit en dectine est un déficit immunitaire modéré décrit dans une famille hollandaise chez trois filles qui présentaient une candidose vaginale récurrente, une onychomycose. Une mutation homozygote non-sens dans dectine était retrouvée chez ces enfants.31 À la différence des pertes de fonction dans le domaine SRC ou le domaine de binding au DNA de STAT 1 qui conduit à un tableau de susceptibilité génétique aux infections à mycobactéries et aux virus, les mutations du domaine coiled-coil de STAT1 sont associées à une susceptibilité aux infections fongiques cutanéo-muqueuses. Ces mutations s'exercent par un gain de fonction qui conduit à une déphosphorylation de STAT 1 activé et son accumulation dans le noyau. Les patients présentent une candidose cutanéo-muqueuse dominante avec une candidose chronique oropharyngée sévère et une dermatophytose associée, des phénomènes auto-immuns hypothyroïdies et hépatites autoimmunes. Ces mutations avec gain de fonction entraînent un biais de la réponse immunitaire vers la synthèse de cytokines qui inhibent la génération des cellules Th17.32 Les neutropénies congénitales sévères, le neutrophile jouant le rôle ultime dans l'élimination des fungi se compliquent aussi volontiers par des candidoses sévères chroniques. Deux étiologies génétiques du syndrome CMC isolé viennent d'être élucidées : une mutation dominante autosomale dans le gène codant pour IL 17-F conduisant à un déficit de cette cytokine et une mutation récessive dans le gène codant pour le récepteur A de l'interleukine 17. Ces observations confirment le rôle central de la voie IL-17 pour la réponse immune muqueuse anti-Candida.33 Candidose linguale Les récepteurs de type C lectine (à gauche) et les TLR (à droite) sont les principaux récepteurs aux fungi. Dectin-1 se lie aux b-glucans et la signalisation se fait via Syk et CARD9 pour induire une réponse cellulaire telle que l’explosion oxydative et la production de cytokine. Dectin-2 qui interagit avec la formation mycélienne (hyphe) s’associe avec FcgR pour déclencher la production de cytokines. MannoseR : mannose récepteur ; ITAM : immunoreceptor tyrosinebased activation motif ; Lyn and Fyn kinases ; TIR : Toll-IL-1 récepteur. * Cf. glossaire page 60 - 30 - 2.5 Les syndromes Hyper IgE (HIE)34 34 Observation clinique Radiographie thoracique (pneumatocèle confirmée par la TDM) Scanner coupe horizontale Cette enfant âgée de sept ans est admise aux urgences pour une gêne respiratoire et une toux importante : la radiographie pulmonaire met en évidence une pneumopathie. L'enfant est traitée par antibiothérapie par voie intraveineuse. L'interrogatoire a posteriori révèle l'existence d'une toux grasse persistante depuis quelques mois. On apprend aussi qu'elle avait été drainée d'un abcès de la fesse droite quelques mois auparavant, alors qu'elle n'avait pas de fièvre à ce moment-là et la culture a montré un staphylocoque doré (photographies). L'examen de la courbe staturopondérale montre une cassure progressive observée entre 4 ans et 7 ans avec une taille actuelle qui se situe entre -2DS (déviation standard) et -3 DS et un poids entre -2DS et -3DS. Le carnet de santé est annoté de nombreux problèmes ORL et pulmonaires survenus dès l'âge de trois mois tandis que le développement psychomoteur est normal. Elle est porteuse de nombreux molluscum contagiosum. Il existe une hyperlaxité ligamentaire. - 31 - Les candidoses mucocutanées chroniques Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 1 : persistance des dents lactéales ; 2 : abcès froid de la fesse ; 3 : pneumatocèle (TDM) ; 4 : hyperlaxité 1 2 3 4 L'enfant est très menue avec des lésions de dermatite atopique au niveau des plis de flexion, en particulier au niveau du coude, qui sont le siège de nombreux molluscum. Il n'y a pas de syndrome dysmorphique évident du visage. Les lésions au niveau de la convexité des fesses sont séquellaires. L'auscultation révèle de nombreux râles ronflants avec une toux grasse. Les cheveux sont épars. Très bon développement psychomoteur. Les parents ne sont pas apparentés. Quelle anomalie sur la radiographie de thorax n'a pas manqué de vous échapper ? Il existe une image de « bulle » claire dans le lobe supérieur droit, qui est tout à fait caractéristique d'une pneumatocèle. La TDM (tomodensitométrie) précise qu’il s’agit d’une lésion cavitaire à paroi fine présentant un aspect discrètement polylobé à la partie haute et externe, située dans le segment apico-dorsal du lobe inférieur droit. L'IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) montre l’existence de plusieurs images nodulaires infra-centimétriques en hyper-signal T2 bilatérales, disséminées dans la substance blanche péri-ventriculaire. Le Z Score mesuré par ostéodensitométrie est très abaissé au niveau du rachis lombaire. - 32 - Le test de la sueur est négatif et le dosage pondéral des immunoglobulines montre des IgA = 1 g/l, IgG = 11 g/l et IgM = 1 g/l. La numération formule sanguine montre au moment des épisodes infectieux : GB = 69 G/l, Hb = 12 g/dl, PLT = 675 G/l, CRP = 109 mg/l. Il n'y a pas d'éosinophilie sur la numération formule sanguine. Il existe un portage de staphylocoque doré dans le nez et la flore à la coproculture est banale. L'étude des sous-populations lymphocytaires montre 3 400 CD3/µl, 2 500 CD4/µl et 857 CD8/µl. Les anticorps anti-tétaniques et anti-diphtériques sont à des taux faibles et l'intradermoréaction à la tuberculine est négative chez une enfant vaccinée. Le dosage pondéral des IgE révèle un chiffre très élevé : 17 000 U/l. Quel est votre diagnostic final ? Défaut de STAT 3 (Synonyme Syndrome de Buckley - Job ; syndrome HIE autosomique dominant) Les défauts de STAT3 se révèlent très souvent dans les premiers mois de la vie par un rash pustuleux, du scalp (A) et de la face (B). A B Défaut de STAT3 : pustules du visage (C) C IRM : hyper signal T2 isolé (D et E) D Colonisation aspergillaire dans une pneumatocèle (aspergillome) (F) E F - 33 - Les syndromes Hyper IgE (HIE) Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Phénotype clinique du syndrome Hyper IgE par défaut de STAT3 Anomalies vasculaires des artères à destinée cérébrale Crâniosynostose Eczéma Dysmorphie faciale variable palais ogival Pneumonies Pneumatocèle Scoliose ostéopénie Furoncle Molluscum Abcès froid Hyperlaxité Eosinophilie IgE des LB mémoires des LB transitionnels IgD 2.5.1 Défaut de STAT3/ Synonyme Syndrome de Buckley - Job / Syndrome HIE autosomique dominant (OMIM # 147060) Le défaut en STAT3 constitue la forme classique multi-systémique de transmission autosomique dominante du syndrome Hyper IgE (AD-HIE) (mais la majorité des syndromes HIE est sporadique) et est caractérisé par la récurrence d'infections staphylococciques en particulier d’abcès cutanés « froids », d’abcès du poumon et d’un eczéma. Description du phénotype 35 L’éruption en période néonatale fréquente (acné néonatale) est constituée de papules ou de pustules du scalp et de la face. On y trouve du staphylocoque. (Cf photos A, B et C, p. 33) La dysmorphie faciale est typique lorsqu’elle associe un nez large, un faciès un peu grossier, une chéilite, une peau épaisse. Les infections des patients présentant un syndrome Hyper IgE sont essentiellement les infections à - 34 - staphylocoque doré, pneumocoque ou à Haemophilus influenzae. Les patients présentent une anomalie de la cicatrisation des infections pulmonaires avec la constitution d'anomalies structurales telle que des bronchectasies, ou des pneumatocèles très caractéristiques, qui peuvent se surinfecter par des germes à gram négatif ou des fungi (Aspergillus et Scedosporum). Ces infections secondaires habituellement sont indolentes et difficiles à traiter. Elles présentent d'autre part un risque évolutif vers la rupture dans les vaisseaux pulmonaires, entraînant une hémoptysie foudroyante, ou une dissémination fongique dans le système nerveux central. Les anévrismes artériels des carotides ou des coronaires constituent une complication récemment reconnue à l'âge adulte du déficit en STAT3. Des infarctus lacunaires sont souvent relevés sur l'IRM et sans conséquence clinique. De même, on a décrit des anomalies des signaux (hyper intensité T2, cf. IRM p. 34) de découverte fortuite. Des fractures pathologiques récurrentes liées à une réduction de la masse osseuse surviennent chez la moitié des patients ainsi qu'une scoliose. La réduction de la résorption des racines primitives des dents lactéales entraîne une rétention des dents lactées. Les patients sont à risque de développer un néoplasie secondaire (lymphomes et adénocarcinomes pulmonaires). Biologie En dehors de l'augmentation importante du taux sérique des IgE (souvent supérieur à 2000 U/l) et des IgD, il n'y a pas de signe biologique pathognomonique. Les IgE se normalisent à l'âge adulte. Une éosinophilie accompagne habituellement l'élévation des taux sériques d'IgE mais n'est pas corrélée à ce taux. Elle était absente ici. Les autres immunoglobulines ont une concentration normale mais la réponse humorale post-vaccination est altérée avec une susceptibilité aux infections encapsulées. Le nombre de LB mémoire CD19+27+ circulants est diminué. On observe un excès de la population B transitionnelle CD19+IgM+CD38+ par ailleurs.36 les patients ont des taux diminués de lymphocytes T produisant l'IL17 (LT CCR6+CCR4CD4+).36 Le diagnostic est donc basé sur un faisceau d'arguments cliniques et immunologiques et la prévalence des principales caractéristiques cliniques est inscrite dans le tableau (d'après une série décrite par Holland de 63 patients).37 Prévalence des principales caractéristiques cliniques dans le défaut de STAT3 Lymphome Infections létales Candidose orale/vaginale Malformation d’Arnold Chiari de type 1 Péri-onyxis Scoliose supérieure à 10° Anomalie coronaire Fractures pathologiques Hyperlaxité Rétention des dents lactéales Pneumonie compliquée (Bronchectasie/pneumatocèle) Abcès cutané Anomalies de l'IRM Eruption néonatale Sinusites ou otites récurrentes Dysmorphie faciale Pneumopathie récurrente Eczéma modéré à sévère 5% 10 % 30 % 40 % 50 % 60 % 60 % 65 % 70 % 70 % 70 % 75 % 75 % 80 % 80 % 85 % 87 % 95 % 0 20 - 35 - 40 60 80 100 Les syndromes Hyper IgE (HIE) Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Des mutations de STAT3 ont été identifiées dans la plupart des cas de syndrome Hyper IgE de type autosomal dominant. Les mutations ont été trouvées dans deux hot spots* du gène STAT3, le domaine SH2 (interaction protéine-protéine) et le domaine liant l'ADN. Les mutations observées dans différents groupes ethniques sont identiques (mutations récurrentes de novo). Il s'agit de mutations faux sens, ou délétionnelles sans décalage de cadre de lecture conduisant à la production d'une protéine mutante tronquée. Les mutations humaines de STAT3 entraînent un effet dominant négatif * sur la version normale du gène, à corréler avec le mode de transmission dominante de l’affection.37 une inflammation excessive, une augmentation des espaces aériens après exposition à l'oxygène, réminiscentes des pneumatocèles du patient HIE. Les animaux invalidés pour STAT3 dans le tissu cérébral ont des anomalies du remodelage vasculaire, sans doute un modèle pertinent pour l'étude des anévrismes et des artères coronaires du syndrome HIE.37 STAT3 joue un rôle important dans la différenciation des ostéoblastes et des ostéoclastes in vitro et l'invalidation de STAT3 chez la souris dans les ostéoblastes ou les ostéoclastes entraîne une Chez la souris, le défaut hétérozygote de STAT3 ostéoporose marquée. Les ostéoclastes différenciés n’entraîne pas de conséquence, tandis que les animaux à partir des monocytes circulants de patients invalidés pour STAT3 meurent durant l’embryogenèse. présentant un défaut de STAT3 ont une activité de L'invalidation tissu-spécifique du gène STAT3, résorption osseuse accrue par rapport aux contrôles. notamment dans l'épithélium pulmonaire, montre Immunologie IFNα/β IFNAR1 IFNAR2 IL-12 IL-23 p35 p40 p40 p19 IL-12Rβ2 Tyk2 Jak1 STAT1 STAT2 IL-23R IL-10R2 IL-12Rβ1 Jak2 Tyk2 STAT4 IL-10 Tyk2 Jak2 STAT3 STAT4 IL-6 IL-6R gp130 IL-10R1 Tyk2 Jak1 STAT3 Jak1 Tyk2 Jak2 Les récepteurs aux cytokines et les molécules Jak associées (Jak1, Jak2, and TYK-2) et les facteurs STATS. STAT3 est associé aux récepteurs de l’IL-23, IL-10, IL-6 et IL-11 non figuré ici. Les mutations de TYK-2, JAK3, STAT1, and STAT5b sont associées à des DIP ce qui souligne le caractère central des voies JAK/STAT dans de nombreux systèmes biologiques. D’après Minegishi.39 STAT3 C'est l'anomalie de signalisation de l'IL-11 via STAT3 qui est responsable de la crâniosynostose et des dents surnuméraires. Une mutation faux sens dans le récepteur de l'IL-11 vient en effet d'être rapportée et qui rend compte de ces manifestations isolées.38 * Cf. glossaire page 60 - 36 - Les syndromes Hyper IgE (HIE) Les déficits syndromiques Cytokines Récepteurs de cytokine Phosphorylation Jak Phosphorylation STAT3 Phosphatase Transcription Le gène STAT3 est localisé sur la bande 17q21. STAT3 est l'un des 7 facteurs de transcription de la famille STAT. La voie STAT / JAK permet la transduction du signal pour un nombre important de récepteurs aux cytokines conduisant à la transcription/traduction des gènes cible. Les protéines STAT se lient aux tyrosine-kinases JAK associées aux portions intracellulaires des récepteurs aux cytokines. Quand la cytokine appropriée se lie à son récepteur, la kinase Jak phosphoryle le récepteur et subséquemment la protéine STAT. Celle-ci se dissocie alors du complexe JAK/récepteur et constitue des homo-dimères au sein du cytosol. Ce dimère de STAT3 transloque dans le noyau, se lie aux séquences promotrices des gènes cibles et active la transcription. Cette activité est bloquée par la déphosphorylation de STAT. 40 - 37 - Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 STAT3 est indispensable pour la différenciation des TH17* : les cellules CD4 des patients atteints ne génèrent pas de TH17 par défaut d'expression du régulateur de transcription spécifique appelé RORgt (ROR pour rétinoïd related orphan receptor) via STAT3.39 Ces cellules TH17 sont importantes pour l'immunité muqueuse et épithéliale, notamment contre les bactéries extracellulaires et les champignons, de plus ces sous-populations lymphocytaires CD4+ jouent un rôle central dans A : Défense normale la mobilisation des neutrophiles en induisant, par l’épithélium, la production de chimiokines. Les cytokines IL-22 et IL-17 produites par les TH17 conduisent à la production par les kératinocytes des défensines (peptides anti-microbiens) importantes dans l'immunité cutanée. La salive des patients est pauvre en peptides fungicides anti-Candida induits par l'IL-17 et les candidoses muqueuses sont fréquentes.37 B : Défaut de STAT3 Les cellules dendritiques produisent l’IL-1, l’IL-6 et l’IL-23 qui promeuvent la différentiation des TH17. La signalisation IL-6 est dépendante de STAT3. La signalisation IL-21/ IL-23 est médiée par STAT3 en partie. Les TH17 sécrètent IL-17 A et F qui déclenchent la synthèse de chimiokines CXC par les cellules épithéliales. Ces chimiokines recrutent les PN pour la destruction des pathogènes extracellulaires. L’IL-22 sécrétée par les TH17 conduit aussi à la sécrétion par les cellules épithéliales des peptides antimicrobiens. Dans le syndrome HIE, la diminution de transcription de RORgt et de la différenciation des TH17 altère la défense des cellules épithéliales contre les bactéries et les champignons extracellulaires. C'est l'altération de l'immunité via IL-6 qui rend compte de la susceptibilité aux infections staphylococciques cutanées. 85 % de la cohorte française a développé une infection chronique par Candida.36 Le rôle spécifique des lymphocytes T producteurs de IL-17 dans l'immunité anti-Candida albicans est à nouveau illustré dans cette maladie. (Voir précédemment discussion sur les étiologies génétiques des candidoses cutanéo-muqueuses. * Cf. glossaire page 60 - 38 - 2.5.2 Les formes autosomales récessives des syndromes Hyper IgE Observation clinique Cette fillette d’origine tunisienne est née de parents apparentés qui avaient déjà perdu une enfant de DIP mal caractérisé 15 ans auparavant. Elle présente un syndrome de Kaposi-Juliusberg à l’âge de 9 mois. Vers l’âge de 4 ans, on note un eczéma profus, une ichtyose cutanée, des surinfections cutanées à S. aureus fréquentes et une stomatite herpétique récurrente. On note dans les examens biologiques de routine, une hyper éosinophilie à 3 G/l, des IgE > 25000 U/l une lymphopénie CD4 < 400/µl. Les réponses prolifératives sont normales en PHA (phytohémagglutinines) mais nulles en présence d’antigène (HSV, CMV). L’enfant est mise sous traitement immunosubstitutif, antifongique et antibiotique pour ce qui apparaît comme un déficit immunitaire combiné. L’enfant ne présente aucune dysmorphie faciale, aucune anomalie orthopédique ni de la dentition. A l’âge de 9 ans, elle est hospitalisée pour une altération marquée de son état général. VS = 130 mm à la 1ère heure, IgG = 31 g/l, IgA= 4g/l et des douleurs abdominales sévères, fébriles et un arrêt de la courbe pondérale. IRM : anévrisme du tronc coeliaque Angiographie : thromboses des artères splénique, coronaire stomachique, mésentérique supérieure et hépatique - 39 - Les syndromes Hyper IgE (HIE) Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Il existe une vascularite des gros vaisseaux artériels digestifs, avec un anévrisme du tronc cœliaque et de multiples thromboses des artères splénique, coronaire stomachique, mésentérique supérieure et hépatique. Le PET scan objective une activité métabolique anormale au niveau de l’artère cœliaque. Cette vascularite des gros vaisseaux sera traitée par immunosuppresseur et corticothérapie. TDM : nodule pulmonaire sous-pleural TDM : nodules intratissulaires disséminés bien visibles ici sur les reins L’évolution à 7 semaines est marquée par un syndrome lymphoprolifératif EBV+ avec de nombreux nodules intratissulaires disséminés. La charge virale EBV est à 80 000 copies/ml et à la biopsie d’un nodule rénal on objective une prolifération B immunoblastique exprimant LMP2A et CD20. Le traitement immunosuppresseur est diminué, puis l’enfant est traitée par anticorps monoclonal. Après mise en rémission, elle est greffée avec sa sœur HLA compatible vers l’âge de 9,5 ans. La prise est rapide et le chimérisme complet est stable avec 2 ans de recul avec une reconstitution hématologique et immunitaire satisfaisante. Doppler : thrombose dans le tronc cœliaque Quel diagnostic évoquez-vous ici ? L’Hyper IgE, l’eczéma profus, les infections récurrentes à HSV sont très suggestives d’un syndrome HIE autosomal récessif compliqué ici par une vascularite abdominale très sévère. Comment le confirmer ? L’étude en array CGH a montré une large délétion homozygote de 400 kb emportant le gène DOCK8 confirmant le diagnostic de défaut génétique en DOCK8 dont la fonction hypothétique est illustrée dans le schéma page suivante. - 40 - Fonction hypothétique de DOCK8. DOCK8 fonctionne possiblement comme un « guanine exchanging factor » qui convertit les GTPases Cdc42 et Rac1 en configuration active. Celle-ci autorise le réarrangement des filaments d’actine, la formation des lamellipodes par l’intermédiaire de WASP (la protéine codée par le gène du sd de Wiskott Aldrich) puis la migration cellulaire, la croissance, l’adhésion et la formation de la synapse immunologique. Dans un modèle de souris invalidées pour DOCK8, il a été montré récemment l'importance de cette protéine pour la migration des cellules dendritiques interstitielles.41 Redessiné d’après : 42 Les lamellipodes sont des extensions membranaires qui permettent le mouvement de la cellule par protrusion, adhésion et rétraction. Remerciements : V. Barlogis et C. Galambrun. Hôpital La Timone Enfants, Service d’Hématologie Pédiatrique, Marseille Les formes autosomales récessives constituent une petite fraction des syndromes HIE. un cadre hétérogène sur le plan génétique. Deux défauts génétiques ont été élucidés : le défaut de DOCK8 et les mutations récessives de TYK2. Si les taux sériques des IgE sont habituellement Sur un plan nosologique, leur description dans comparables, avec une éosinophilie habituellement le cadre des syndromes HIE est remise en très marquée, la susceptibilité aux infections virales question. Reflet d'une dysrégulation T dans ces cutanées est remarquable : molluscum contagiosum, maladies, une élévation des IgE sérique peut être Herpès virus et VZV. Il n'y a pas de constitution observée dans de nombreux déficits immunitaires de pneumatocèle dans ces formes ni de manifestations et notamment le syndrome de Wiskott Aldrich, squelettiques, aucun problème dentaire et aucune le syndrome d'Omenn déjà évoqué, l'anomalie de dysmorphie faciale. Les formes « autosomales DiGeorge, l'IPEX, et le syndrome de Comel-Netherton. récessives de syndrome Hyper IgE » constituent - 41 - Les syndromes Hyper IgE (HIE) Introduction à l’étude des DIP Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Mutation homozygote dans le gène de la tyrosine kinase : TYK-2 (OMIM # 611521) La description par Minegishi d’une forme récessive de « syndrome Hyper IgE » liée à une délétion homozygote dans le gène de la tyrosine kinase : TYK-243 a précédé l’élucidation du défaut de STAT3 par le même chercheur. Ce patient unique présentait par ailleurs des infections à BCG et à salmonelles, comme on les rencontre dans les syndromes de susceptibilité mendélienne aux infections à mycobactérie par anomalies de la boucle IFN-g/IL-12. La tyrosine kinase TYK-2 est une kinase appartenant à la famille des kinases Jak intervenant dans la signalisation des cytokines : interféron de type 1, interleukines IL-6, IL-10, IL-12 et IL-23. Ce patient présentait une susceptibilité aux infections virales probablement en raison d'un défaut de signalisation des interférons de type 1. L'absence de TYK-2 entraîne un défaut de signalisation de l’IL-12 conduisant à un défaut de la production d'IFN-g avec comme conséquence une susceptibilité aux infections bactériennes intracellulaires. Les erreurs innées de la boucle IL-12/23-IFN-g entraînent une susceptibilité mendélienne aux infections en mycobactéries. Le schéma indique les voies de production de cytokines et la coopération entre les cellules monocytaires et les cellules dendritiques et les populations lymphocytaires NK et T. La boucle IL-12/23-IFN-g et la voie CD40-CD40 Ligand qui permettent la coopération NK/T et les monocytes et les dendritiques sont indispensables pour la protection contre les infections mycobactéries chez l'homme. Les mutations de NEMO modifient la voie dépendante de CD40-NEMO. Les protéines pour lesquelles les mutations dans les gènes correspondants ont été associées à une susceptibilité particulière aux infections à mycobactéries sont signalées en bleu. Non figuré dans le schéma, le défaut d'ISG15 qui agit comme une cytokine qui induit la sécrétion d'IFN-g vient d'être récemment rapporté comme une nouvelle forme récessive de susceptibilité mendélienne aux infections à mycobactéries. Les mutations ont été identifiées par séquençage exome entier. Encore un exemple de la puissance de cette technologie dans le domaine des DIP. Les phénotypes cliniques et immunologiques sont proches des patients présentant un défaut d'IL-12 p40, et d'IL-12 Rb1. La boucle ISG15-IFN-g opére principalement entre les PN et les cellules NK et peut réaliser ainsi la voie complémentaire « innée » de la circuiterie IL-12-IFN-g de l'immunité adaptative qui concerne les phagocytes mononucléés et les LT. 44 Monocytes / cellules dendritiques Lymphocytes T / cellules NK - 42 - Un deuxième malade TYK-2 -/-45 vient d'être identifié mais qui, à la différence du premier rapporté par Minegishi, ne présente pas de « syndrome Hyper IgE » mais souffre de BCGite disséminée et de neurobrucellose. La réponse aux interférons de type1 est altérée mais non abolie, et l’enfant a présenté une infection herpétique limitée. A la différence du premier patient japonais, celui-ci n’a pas présenté d'infection à pyogène typique des syndromes Hyper IgE ni d'eczéma. Ainsi, le défaut génétique de TYK-2 ne conduit pas nécessairement à un « syndrome Hyper IgE » mais doit être recherché chez des patients présentant un déficit immunitaire caractérisé par des infections à germes intracellulaires (mycobactéries, salmonelle ou Brucella) et des infections virales cutanées (HSV). Déficit en DOCK8 (OMIM # 243700) Des mutations bialléliques (délétions HZ ou mutations hétérozygotes composites) dans le gène DOCK8 ont été rapportées par 2 groupes42,46 dans un DIP associant des infections ORL et pulmonaires, des infections virales cutanées récurrentes et sévères notamment à HSV et VZV, Papillomavirus et molluscum (figure) et une atopie marquée souvent surinfectée. Un spectre très étendu d’infections suggère un déficit combiné de l’immunité adaptative. Des encéphalites à virus JC et des vascularites du SNC sont aussi rapportées. Il n’y a jamais de pneumatocèle. Des taux élevés d’IgE, une éosinophilie, une lymphopénie T/B et des altérations de la fonction humorale sont retrouvés chez les patients avec une hypo IgM chez la plupart, et une baisse de l’immunité vaccinale. Les réponses prolifératives CD4+ et CD8+ sont très altérées suggérant un rôle majeur de cette protéine dans l’activation lymphocytaire. Certains présentent une diminution des TH17 impliqués dans la défense antifungique et contre les bactéries extracellulaires, expliquant les candidoses cutanéo-muqueuses de ces patients. Le défaut en DOCK8 prédispose au cancer (carcinomes, hémopathies lymphoïdes). La fonction de DOCK8 est inconnue, mais cette protéine qui appartient à la famille des guanine exchange factors régule le réarrangement du cytosquelette, la migration, l’adhésion cellulaire. D’autres DIP tels que le syndrome de Wiskott-Aldrich sont liés à un défaut génétique en protéine de l’organisation du cytosquelette. Les caractéristiques immunologiques du défaut en DOCK8 doivent le faire classer dans les déficits immunitaires combinés. Certains patients ne présentent pas d''hyper IgE.47 Molluscum diffus (défaut de DOCK8), un trait clinique qui permet de distinguer les défauts de STAT3 (syndrome Hyper IgE dominant) et les défauts de DOCK8 (formes récessives de sd HIE à considérer plutôt comme un déficit immunitaire combiné). - 43 - Les syndromes Hyper IgE (HIE) Introduction à l’étude des DIP Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 2.5.3 Quelques données thérapeutiques dans les défauts de STAT3 Pour éviter les infections superficielles et invasives à staphylocoque doré, l'hygiène cutanée est fondamentale. Une antibiothérapie dissuasive sous forme de TMP-SMZ * est proposée pour la prévention des infections cutanées et pulmonaires. L'antibiothérapie antifongique pour prévenir l'aspergillose est logique, ainsi que pour la prévention de la candidose cutanée ou muqueuse. Le traitement des infections pulmonaires est adapté à l'écologie microbienne. L'attention des praticiens doit être attirée sur le fait que ces enfants ne présentent pas de fièvre en cas de surinfection pulmonaire. L’immunosubstitution peut diminuer la récurrence des infections chez certains enfants qui présentent de plus une susceptibilité aux infections à pneumocoques. La prise en charge de l'ostéoporose et des fractures doit être précisée à l'avenir tout comme la prise en charge des anévrismes.48,66 Le caractère multi-systémique complexe du déficit en STAT3 justifie une prise en charge multidisciplinaire. Les défauts de DOCK8 sont d'évolution bien plus grave et justifient d’une greffe de moelle osseuse après contrôle des problèmes infectieux et dysimmunitaires dans ce DIP qui apparaît plutôt comme un déficit cellulaire combiné.47 2.6 Les syndromes d’instabilité chromosomique ou réparatoses Un certain nombre de syndromes sont caractérisés par l'existence d’aberrations chromosomiques, spontanées ou induites par les radiations ionisantes. Les gènes impliqués codent des protéines constituant un réseau multimoléculaire d'une complexité inouïe, responsables du maintien de l'intégrité du génome : régulation du cycle cellulaire, résolution des cassures double brin. Ce sont les réparatoses ou maladies cassantes. Il faut citer l'ataxie-télangiectasie, l'anémie de Fanconi (qui sera traitée avec les neutropénies), le syndrome de Bloom et d’autres affections très exceptionnelles : le syndrome ataxie-télangiectasie like, les défauts de ligase 4, Cernunos et de RAD50. L'instabilité génomique explique la prédisposition de ces différentes affections aux néoplasies. * Pour une information complète se reporter au Dictionnaire des Spécialités Pharmaceutiques - 44 - 2.6.1 Le syndrome de BLOOM (OMIM # 210900) Observation clinique Une enfant de 4 ans est adressée pour des infections ORL à répétition et une croissance pondérale insuffisante. Cette petite fille présente un érythème du visage, qui s'accentue l'été au soleil. Elle mesure 91 cm (- 2,5 DS) et pèse 11 kg. Il existe de multiples taches cutanées café au lait, diffuses, de forme irrégulière, trois ayant plus de 2 cm, les autres étant autour de 0,5 cm avec, de façon associée, des macules achromiques des jambes et du dos de la main. Le visage est particulier avec une hypoplasie du massif facial. Le reste de l'examen clinique est normal. Il existe des adénopathies banales des plis inguinaux et les amygdales sont bien vues. Le développement psychomoteur est satisfaisant. La voix est « haut perchée ». Ses parents, non apparentés sont d'origine française. Elle avait été hospitalisée à l'âge de 17 mois pour une gastro-entérite et on avait noté alors un retard staturo-pondéral à - 3 DS. C'est à 20 mois que sont apparues les taches café au lait. Le dosage pondéral des immunoglobulines montre des IgG à 6,9 g/l, des IgA à 0,19 g/l, des IgM à 0,23 g/l. Les anticorps vaccinaux sont à un titre non protecteur malgré un rappel de vaccination. L'intradermoréaction à la tuberculine est négative malgré un vaccin anti-tuberculeux récent. La numération formule sanguine montre : leucocytes = 7 ,97 G/l, hémoglobine = 12,5 g/dl, plaquettes = 371 G/l. L'âge osseux est en rapport avec l'âge chronologique. La petite sœur de deux ans a une morphologie complètement différente. Quel examen demandez-vous chez cette enfant qui présente une photosensibilité cutanée, un déficit immunitaire et une dyspigmentation ? Réponse Un caryotype constitutionnel L'étude des échanges des chromatides sœurs montre un taux anormalement élevé d'échanges par rapport au témoin (malade : plus de 60 échanges par cellule, témoin : environ 15 échanges). Le caryotype montre par ailleurs un taux élevé spontané de cassures chromosomiques, environ 19 %, avec notamment des cassures transversales des chromosomes au niveau centromérique. - 45 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Introduction à l’étude des DIP Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 Il s’agit d’un syndrome de BLOOM. Le déficit immunitaire est variable et porte éventuellement sur une diminution des trois isotypes des immunoglobulines et sur la réponse proliférative des LT et la réponse anticorps. Comme pour l'ataxie-télangiectasie, il n'y a pas de corrélation stricte entre les anomalies constatées in vitro et la susceptibilité réelle aux infections. Le phénotype du syndrome de Bloom est caractéristique. La confirmation est apportée par la démonstration cytogénétique : l'augmentation du taux d'échange des chromatides sœurs. A Petite taille, faciès anguleux, hypoplasie malaire, micrognathie, érythème solaire et anomalie de la pigmentation, avec des plages d’hypo et d’hyper - pigmentation au niveau du tronc sont les traits phénotypiques caractéristiques du syndrome de Bloom. B La culture des lymphoblastes et des fibroblastes objective l'instabilité génomique avec de nombreux gaps chromatiniens, cassures, et réarrangements. Les cellules montrent une tendance très importante à l'échange de matériel entre les chromatides de chacun des chromosomes d'une même paire pour former des figures quadriradiales (cf. cercle) dans des régions homologues ou entre les chromatides sœurs d'un chromosome donné (milieu contenant du BrdU pour leur visualisation donnant un aspect caractéristique comme ci-contre) (Cliché Fabienne Prieur, laboratoire de cytogénétique, CHU de Saint-Etienne). Description du phénotype clinique49 Ce syndrome est parfois confondu avec le nanisme de Silver-Russel mais la petite taille est ici harmonieuse avec dolichocéphalie. C'est probablement l'instabilité génomique qui est responsable de la réduction du capital cellulaire et de la petite taille. Le visage est caractéristique, avec un massif crânial étroit, anguleux, une hypoplasie malaire et mandibulaire. Il existe une réduction de la masse graisseuse. Une sensibilité particulière aux UV (ultra-violets) se traduit par un érythème solaire parfois télangiectasique du visage ou des parties découvertes s'accompagnant souvent de lésions fissuraires ou de perlèche (comme dans le cas de cette patiente). - 46 - La dyspigmentation est évidente. La voix est de façon caractéristique haut-perchée. Un diabète affecte une personne sur dix à l'âge adulte : il s'agit habituellement d'un diabète insulino-indépendant. Les enfants marquent un certain désintérêt pour l'alimentation qui, avec les gastro-entérites et les vomissements assez fréquents par reflux gastro-œsophagien aggravent les difficultés pondérales dans la petite enfance. Les garçons présentent une azoospermie. Les enfants atteints de syndrome de Bloom présentent un déficit immunitaire mal caractérisé avec des infections ORL récurrentes et des pneumonies. L'insuffisance respiratoire chronique avec dilatation des bronches est la deuxième cause de mortalité après le cancer. Le syndrome de Bloom est caractérisé par une très grande susceptibilité à développer une néoplasie, de tout type cellulaire.49 Phénotype clinique du Syndrome de Bloom Les cancers les plus fréquents dans la petite enfance sont les néphroblastomes, les hémopathies myéloïdes ou lymphoïdes. Plus tard, apparaîtront des cancers de type adulte qui incluent des carcinomes épidermoïdes digestifs, ORL, cancers du sein et génitaux. À la différence d'autres modèles de cancers familiaux comme le rétinoblastome, la tumeur de Wilms ou la polypose colique familiale qui concernent des gènes impliqués dans l'initiation et/ou la progression des cancers, les mutations dans le syndrome de Bloom s'accumulent au hasard au fil du temps en raison de l'instabilité génomique, augmentant à chaque division le risque de transformation. Cette énorme prédisposition au cancer affecte tous les sites cellulaires et tous les organes. Retard statural Erythème Télangiectasies Chéilite Adénocarcinome Lymphomes Hypogonadisme Leucémie IgA, IgM ± IgG Hyperpigmentation - 47 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Introduction à l’étude des DIP DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 01 Génétique 49 La maladie est monogénique et se transmet selon un mode autosomique récessif. Le gène BLM (en 15q26.1) code pour une protéine nucléaire qui contient des motifs caractéristiques des hélicases RecQ. L’étude des fonctions de cette protéine apparaît comme une donnée essentielle pour comprendre la façon dont le génome est maintenu de façon stable pendant toute la vie, de l’œuf aux 1014 cellules qui constituent l’organisme entier. La protéine du syndrome de Werner a des homologies de séquences avec BLM, ces protéines ont probablement des rôles très similaires dans le métabolisme de l'ADN. Le phénotype Bloom est produit, soit par une homozygotie, soit par une hétérozygotie composite. Les mutations sont nulles. Un allèle particulier comportant une délétion de 6bp et une insertion de 7bp en 2281 résultant en une protéine tronquée a une fréquence très élevée (1 %) par effet fondateur, dans la population juive ashkénaze. 49,50 Dans toutes les cellules somatiques, le génome est particulièrement instable avec une tendance importante à muter. Ainsi les mutations s'accumulent avec le temps et ces lésions moléculaires sont visibles au caryotype sous la forme de gaps chromatiniens, de cassures, de réarrangements et de mutations dans certains loci spécifiques. Les cellules montrent une tendance très importante à l'échange de matériel entre les chromatides de chacun des chromosomes d'une même paire pour former des figures quadri-radiales dans des régions homologues ou entre les chromatides sœurs d'un chromosome donné (dans du milieu contenant du BrdU (Bromodéoxyuridine) pour leur visualisation). Certains patients hétérozygotes composites sont des mosaïques. Une recombinaison intra-génique peut générer un allèle normal fonctionnel sur l'un des chromosomes 15 qui, s'il ségrège à la mitose avec la chromatide non recombinante de l'autre 15, corrige le phénotype cellulaire. Historiquement, les figures quadri-radiales ont constitué la première preuve cytogénétique de l'existence d'une recombinaison homologue dans les cellules somatiques de mammifères sous la forme de crossing-over somatique. Le déficit immunitaire L'hypogammaglobulinémie est présente chez la plupart des patients, prédominant sur l'un ou l'autre des isotypes d'immunoglobulines, et la production d'anticorps vaccinaux ou post-infectieux est cependant le plus souvent normale. L'étude des sous-populations lymphocytaires T, B, NK est normale ainsi que les réponses prolifératives. Le processus de recombinaison somatique V(D)J et de mutation somatique des gènes des - 48 - immunoglobulines est normal. Ainsi le déficit immunitaire, d'ailleurs assez modéré, n'est pas bien compris. 49,50 BLM constitue une part du complexe protéique qui coordonne les activités nécessaires pour la maintenance de l'intégrité du génome durant le processus de réplication. Les autres gènes de la famille RecQ sont le gène RecQL4 muté dans le syndrome de RothmundThomson et RecQL2 (WRN) muté dans le syndrome de Werner. Syndrome de Rothmund Thomson : poïkilodermie du visage Le diagnostic prénatal repose, non seulement sur le taux d'échange des chromatides sœurs sur les villosités choriales mais aussi sur le génotypage de l’ADN fœtal. La prise en charge thérapeutique est essentiellement symptomatique. En dehors des problèmes nutritionnels et de la croissance pour laquelle l'hormone de croissance paraît inefficace, elle concerne les problèmes infectieux. Elle consiste en une prise d’antibiotiques et, éventuellement, en une immunosubstitution lorsqu’un déficit de la fonction humorale est démontré. Ces patients doivent être très régulièrement suivis pour dépister à temps les tumeurs. 2.6.2 Le syndrome ICF (OMIM # 242860) ICF est l’acronyme pour « déficit Immunitaire, instabilité Centromérique, anomalies Faciales ». Ce DIP, autosomal récessif, associe une hypogammaglobulinémie, l’absence de lymphocytes B mémoire CD27+, un retard mental et la formation de chromosomes multi-branchés (Chr 1, 9 et 16) par élongation anormale (décondensation) et cassures de l'hétérochromatine*. La FISH avec des sondes alphoïdes (alpha-satellite) montre des images d'extrusion de l'ADN satellite sous forme de « blebs » nucléaires ou de micronuclei.51 La dysmorphie faciale comprend un hypertélorisme, un épicanthus, des oreilles bas-implantées et une macroglossie inconstante. A B C D * Cf. glossaire page 60 - 49 - Exemples d’anomalies péricentromériques dans des chromosomes métaphasiques homologues du 1 de lignées lymphoblastoïdes de patients atteints. A : chr 1 normal ; B : décondensation dans la région qh ; C : figure triradiale (1 ; 16) (q,q,p) ; D : hexaradial (1) (p,p,q,q,q,q) Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 ICF constitue une pathologie moléculaire « à plusieurs étages » La méthylation de l'ADN est une marque épigénétique de la répression transcriptionnelle, essentielle pour le maintien de la structure de la chromatine et la stabilité du génome ; elle est sous le contrôle de trois enzymes méthyltransférases : DNMT1, DNMT3A and DNMT3B. Les histones peuvent être aussi méthylées et cette modification est impliquée dans le contrôle de la transcription, constituant ainsi une sorte de « code », appelé code des histones, dont la lecture permet de prédire si le gène où est situé le nucléosome s'exprime ou non. Les mutations germinales du gène de la DNMT3B - DNA méthyltransférase 3B- (localisation = chromosome 20q11.2), une DNA cytosine-méthyl transférase, entraînent le syndrome ICF, caractérisé par des anomalies de la mitose et ICF -syndrome ICF- est une maladie mendélienne caractérisée par une méthylation aberrante de l'ADN liée à des mutations du gène DNMT3B. Son impact est multiple et étagé, passant par une hypométhylation du DNA satellite de l’hétérochromatine péricentromérique de certains chromosomes (Chr 1, 9, 16). Epicanthus Oreilles bas implantées - 50 - une instabilité génomique. L'interaction entre les protéines de la région centromérique et péricentromérique et cette enzyme est critique pour la méthylation de l'ADN satellite et la régulation du code des histones. 52 Des mutations de la DNMT3B résultent dans un défaut de méthylation de l'hétérochromatine constitutive juxta-centromérique des chromosomes 1, 9 et 16 et des effets pléïotropes sur des cibles non encore identifiées. Les mutations sont des faux-sens ou entraînent des anomalies d’épissage, les patients étant homozygotes ou hétérozygotes composites. Les allèles sont « nuls » car conduisant à la perte complète de la fonction enzymatique. Anomalies chromosomiques structurales du chromosome 1 et micronuclei (métaphase et interphase). Fish multi-couleur avec en vert le chr. 1, et en rouge le chr. 16. Le diagnostic en CMF : l’absence de LB 19+27+ 51-53 CD 27 Patient : absence de lymphocyte B CD19+,27+ CD 19 Patient témoin Le déficit immunitaire porte sur la fonction humorale : les LB sont présents, contrastant avec un taux d'immunoglobulines sériques très bas. Les LB de phénotype « mémoire » CD19+27+ sont absents. Les patients présentent des infections du tractus respiratoire (germes rencontrés = staphylocoque, pyocyanique, klebsielle, pneumocoque). Les infections avec le virus JC, les candidoses et les pneumocystoses suggèrent une anomalie de l’immunité cellulaire associée : ICF est un déficit lymphocytaire combiné T+B. Les problèmes gastro-intestinaux sont fréquents à type de diarrhée chronique nécessitant parfois une nutrition parentérale. Les patients ont un risque de développer une hémopathie maligne, une maladie de Hodgkin ou un syndrome myélodysplasique. Le retard des acquisitions cognitives n'est pas constant et un tiers des enfants présentent des aptitudes intellectuelles normales. Le syndrome dysmorphique peut être totalement absent. La prévention des infections respiratoires repose sur l’immunosubstitution et une antibiothérapie préventive. 51,53 - 51 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 2.6.3 L’ataxie-télangiectasie (OMIM # 208900) Les cassures double brin sont introduites dans l’ADN complexe de protéines impliquées dans le contrôle au cours d'un certain nombre de processus du cycle cellulaire* est activée qui conduit à l'arrêt physiologiques tels que la lymphopoïèse du cycle à chacun des points de contrôle ou points (recombinaison V(D)J*), la méïose et la réplication de restriction = check-points * ce qui « laisse de l'ADN, mais aussi au cours de l'infection virale le temps » de réparer ces dommages génotoxiques. et de la transformation néoplasique. Ces dommages ATM* pour serine/threonine protein kinase ataxiagéniques constituent une menace permanente pour telangiectasia mutated joue un rôle fondamental l'intégrité du génome et donc pour la survie de dans la régulation du cycle et le maintien de l’intégrité de l’ADN en participant à la réparation. Les mutations l'organisme. Les cellules eucaryotes ont développé plusieurs bilalléliques du gène ATM entraînent un syndrome systèmes de surveillance très sensibles pour réparer d’instabilité génomique associé à un déficit de telles lésions. Dès que ce type de lésions immunitaire, l’ataxie-télangiectasie. 54 moléculaires est détecté, une machinerie très Phénotype clinique de l’AT Télangiectasies cutanées et oculaires Ataxie Nystagmus Lymphomes Infections pulmonaires et sinusiennes Les télangiectasies oculaires, tortueuses, larges, bien visibles sur la conjonctive bulbaire sont caractéristiques. Ces lésions traduisent une sénescence prématurée des cellules endothéliales, par sensibilité exagérée au stress oxydatif. Leur apparition est tardive (4 à 6 mois). Taches café au lait Granulomes IRM du cervelet. L'ataxie est le signe le plus précoce de l'ataxie télangiectasie. L’IRM montre une atrophie cérébelleuse. Celle-ci reflète une perte progressive des cellules de Purkinje et des cellules granuleuses. Caryotype : détail. L’AT est une maladie cassante, les anomalies chromosomiques spontanées affectent les chromosomes 7 et 14, au niveau des régions génétiques des immunoglobulines et du récepteur T suggérant ainsi un rôle central de la protéine ATM dans la reconnaissance et la réparation des cassures double brin au cours de l'ontogénie des lymphocytes T et B. Remerciement R Touraine. CHU St Etienne * Cf. glossaire page 60 - 52 - Phénotype clinique55 L’AT est caractérisée par un déficit immunitaire combiné, une atteinte neurologique (ataxie secondaire à la dégénérescence des cellules de Purkinje probablement par un processus d'apoptose) responsable de troubles précoces de la marche, une dysgénésie gonadique et une hypersensibilité des cellules aux radiations ionisantes avec une susceptibilité accrue à développer un cancer. La prévalence en France est de 1/150 000 enfants.56 Cette affection est incurable. L'ataxie est le plus souvent le symptôme inaugural et devient évident lorsque que l'enfant commence à marcher à la fin de la première année de la vie. Les mouvements involontaires, la démarche ataxique, les difficultés d'élocution deviennent évidentes au fur et à mesure du temps. La motilité oculaire est anormale avec une asynergie oculocéphalogyre (ou «contraversion oculaire »). Ces anomalies correspondent à une dégénérescence cérébelleuse corticale qui prédomine sur les cellules de Purkinje et les cellules granuleuses. Les anomalies dégénératives concernent aussi des noyaux gris centraux. Des télangiectasies sont bien visibles sur les sclérotiques, au niveau des oreilles, ou sur le visage avec une disposition parfois en « aile de papillon ». Les enfants présentent des infections récurrentes de la sphère ORL avec otites, sinusites fréquentes et pneumonies à répétition se compliquant de bronchectasies et fibrose pulmonaire, conduisant à l’insuffisance respiratoire. Il existe un retard de taille habituellement évident chez les adolescents avec l'intrication de plusieurs facteurs : l’inappétence, les complications infectieuses chroniques, l'hypogonadisme. Il existe un retard pubertaire, avec un défaut de spermatogenèse, l'absence ou l'hypoplasie des ovaires chez la fille. Les patients ont un risque de développer un diabète par insulinorésistance.55 AT : bronchectasies L'instabilité chromosomique constitue dans ce syndrome une susceptibilité importante à développer une leucémie ou un lymphome (maladie de Hodgkin ou lymphome non hodgkinien). Elle a concerné 22 % des patients de la série française du CEREDIH avec un âge moyen au diagnostic de 14 ans ; 47 ont développé une néoplasie lymphoïde ; six enfants ont développé un carcinome à un âge plus tardif. Les patients avec des mutations nulles de ATM ont un risque plus élevé d’hémopathie maligne et les mutations hypomorphes* ont un risque de décès par infections respiratoires. 56 Les parents hétérozygotes ont une susceptibilité à développer un cancer plus important que la population générale de l’ordre de 3,5 à 3,8 fois pour tous types de cancer, et pour la maman un risque de cancer du sein 5 fois plus élevé. 55 * Cf. glossaire page 60 - 53 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Biologie Le déficit immunitaire est variable. Il existe habituellement une hypogammaglobulinémie, dont l'importance est corrélée à la fréquence des infections respiratoires : absence d’IgA, déficit en IgE, réduction des sous-classes en IgG2 et IgG4. Les anomalies humorales ne sont pas liées à une réduction de la numération des lymphocytes B mais à une anomalie de la maturation avec un défaut de réponse aux antigènes vaccinaux, variable d'un patient à un autre. La réponse aux antigènes polysaccharidiques peut également être médiocre.55 Le déficit immunitaire pourrait résulter d'une diminution de la fidélité du processus de recombinaison V(D)J. Il existe parfois une hyper IgM avec une hypo IgA et hypo IgG, probablement liées à une anomalie de la commutation de classe. La récurrence des infections associée à ces anomalies biologiques oriente vers un syndrome hyper IgM. Des anomalies des tests hépatiques sont fréquentes, avec augmentation des phosphatases alcalines, des transaminases et des alpha-fœtoprotéines (AFP). Le diagnostic du syndrome d’ataxie-télangiectasie est essentiellement clinique. Pour le pédiatre neurologue, avant l'apparition des télangiectasies, le diagnostic différentiel est celui d'une ataxie, un syndrome de Friedreich, les tumeurs du système nerveux, les maladies métaboliques, les neuropathies héréditaires comme la maladie de Charcot-MarieTooth. L'absence des IgA sériques et l'élévation de l’alpha-fœtoprotéine sont caractéristiques mais non spécifiques. La présence sur le caryotype de remaniement des chromosomes 7 et 14 est également très évocatrice. L'étude de la radiosensibilité des lignées lymphoblastoïdes des patients a longtemps constitué l'examen de référence. Le diagnostic génotypique direct est rendu difficile par la très Il existe un défaut de développement thymique grande variation des lésions moléculaires dans reconnu anciennement à l'autopsie des patients un très grand gène. La plupart des mutations (hypoplasie thymique) avec un défaut fonctionnel entraînent un défaut d'expression de la protéine des LT et une anomalie de réponse in vitro à différents ATM dans les cellules en immunoBlot. 55 Le cancer mitogènes. Il existe une réduction quantitative et les infections sévères invasives restent les deux des sous-populations lymphocytaires T et causes indépendantes de décès chez les enfants notamment des CD4 naïfs. Les patients présentent atteints d’AT. Aucun traitement n'est capable une augmentation relative des lymphocytes T, de freiner la dégénérescence neurologique. gamma / delta. Les émigrants thymiques mesurés En cas de déficit immunitaire clinique, et par les TRECS* sont diminués ainsi que la numération d'hypogammaglobulinémie avec anomalie de la des cellules mémoires 45RO+.67 fonction humorale, le patient peut bénéficier d’une immunosubstitution.55,56 Les lymphocytes périphériques des patients montrent des réarrangements spontanés des chromosomes 7 et 14. * Cf. glossaire page 60 - 54 - Observation clinique Les télangiectasies oculaires, tortueuses, larges bien visibles sur la conjonctive bulbaire sont caractéristiques. Cet enfant de 10 ans est suivi depuis quelques années en consultation de neurogénétique car il présente un syndrome cérébelleux associé à une paraplégie spastique. Ce garçon a bénéficié d'un bilan métabolique sophistiqué comportant une étude approfondie de la mitochondrie et une biologie de routine strictement normales. Il a un bavement plus ou moins permanent avec des dartres péri-orales. Il présente une fatigue importante liée en partie à la difficulté du maintien postural. Sur la dernière IRM (les précédentes étaient normales) apparaît une atrophie cérébelleuse prédominant sur le vermis. On note une dilatation modérée du quatrième ventricule. Lorsqu’on lui demande de tourner la tête, il existe une asynergie de rotation des globes oculaires. Il ne présente pas d'infection évolutive et sa radiographie de thorax est parfaitement normale. Ces dernières années, la régression psychomotrice est importante avec une marche de plus en plus difficile et des chutes plus fréquentes. Il présente une déformation en équin bilatérale. Les déplacements se font souvent à quatre pattes. Il est très fatigable et ne semble plus beaucoup progresser. L'alimentation est de mauvaise qualité puisqu'il ne mange pas beaucoup et refuse le plus souvent des compléments caloriques ; l’hypotonie s'est majorée au niveau du tronc surtout une incapacité à tenir sa tête et des épaules tombantes. Le langage est difficile à comprendre du fait de l'atonie, une réactivité du voile faible. Le dosage pondéral des immunoglobulines montre IgG : 11,4 g/l ; IgA : indosable ; IgM : 1,44 g/l. Les Ac anti-Poliovirus sont à un titre protecteur tout comme les Ac anti-rubéole/rougeole/oreillons. Le caryotype montre une inversion péricentrique d'un chromosome 14 dans 12 métaphases sur 15 étudiées. La numération lymphocytaire montre : CD3 : 428 /µl, CD4 : 334 /µl, CD8 : 58 /µl et un nombre plutôt bas de lymphocytes B : 64/µl. Contraversion oculaire Q1- Sur quels arguments suspectez-vous une ataxie-télangiectasie ? La sémiologie neurologique est caractéristique avec la contraversion oculaire et les télangiectasies du globe. - 55 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Q2- Quel examen biologique permettra rapidement de confirmer vos impressions ? Le dosage de l’alpha-fœtoprotéine (AFP) sérique. Les AFP étaient ici à 112 kUI/l. Le taux des AFP reste relativement stable avec le temps et il n'y a pas de corrélation avec la sévérité de la maladie. Les autres étiologies de l'élévation des AFP chez l'enfant : la tyrosinémie héréditaire, l’hépatoblastome et la persistance héréditaire de l'alpha-foetoprotéine, asymptomatique, autosomal récessive. Q3- Commentez le bilan immunitaire L'absence des immunoglobulines d'isotype IgA est l'anomalie la plus fréquente de l'immunité humorale rapportée dans l'ataxie-télangiectasie et concerne 2/3 des patients.56 Le patient est lymphopénique avec une diminution des lymphocytes T. La réponse proliférative aux antigènes et aux mitogènes était normale. La réponse humorale vis-à-vis des antigènes protéiques et des vaccins polysaccharidiques était conservée. Il existe des anomalies cytogénétiques spontanées typiques sur les lymphocytes circulants. Le diagnostic d’AT a été prouvé par le génotypage avec l’identification de 2 mutations (c.2727insT/919stop ; c.3802delG/1268stop) très probablement associées à une perte de fonction biologique de la protéine correspondante et pouvant être considérées comme responsables de l'augmentation du risque tumoral. 2.6.4 Le syndrome de Nijmegen 57 (Nijmegen Breakage syndrome) (OMIM # 251260) Cette maladie autosomale récessive associe un retard mental modéré, un déficit immunitaire combiné, une sensibilité particulière aux radiations ionisantes. La dysmorphie faciale est mal caractérisée, le front est habituellement fuyant, le nez long, la micrognathie s’associe à des fentes palpébrales obliques en haut. Le cancer est la principale cause de mortalité des patients atteints de ce syndrome. Il s’agit essentiellement de lymphomes de tous types, mais il y a des observations anecdotiques de gliome du SNC (système nerveux central), de rhabdomyosarcome ou de médulloblastome.57 Les hétérozygotes ont aussi une susceptibilité accrue à développer un cancer comme les parents hétérozygotes pour une mutation d’ATM. La plupart des patients présentent des infections respiratoires récurrentes compliquées de bronchectasie et parfois des manifestations auto-immunes telles qu’une thrombopénie, une anémie hémolytique auto-immune ou un vitiligo. Le taux d’AFP est normal. - 56 - Le gène NBS1 cloné en 1998 situé dans la bande 8q21 est constitué de 16 exons s’étendant sur 50 kilobases et code pour la nibrine* qui recrute le complexe MRN* au site de cassure. La délétion de 5 bp dans NBS1 en 657 résultant en une protéine tronquée est l’anomalie moléculaire la plus fréquente. Les cellules de l’ataxie-télangiectasie et du NBS comportent des phénotypes cellulaires très comparables avec une radiosensibilité in vitro, une instabilité chromosomique et des anomalies du cycle cellulaire. L’irradiation entraîne notamment des cassures simple-brin et des cassures double-brin. Le caryotype sanguin montre habituellement des réarrangements illégitimes impliquant les chromosomes 7 et 14. L’instabilité génomique est démontrée au laboratoire par une augmentation de la mortalité des différents types cellulaires (lignées lymphoblastoïdes ou fibroblastes cutanés) après irradiation. L’étude du cycle cellulaire en cytométrie de flux est comparable aux résultats des cellules d’ataxie-télangiectasie avec un défaut du contrôle au point de restriction G1/S. L’ImmunoBlot* démontre l’absence de la protéine nibrine dans les lignées lymphoblastoïdes. Chromosomes métaphasiques d’un patient atteint de syndrome de Nijmegen : cassures spontanées et fusion (flèche) Étant donné les similitudes cliniques, le syndrome NBS était considéré comme un « variant » de l’ataxie-télangiectasie. Si ces deux maladies génétiques sont bien distinctes, les protéines respectives codées par les deux gènes sont cependant impliquées dans un même pathway activé en réponse à un dommage génomique. 7 ans - Granulomes et plaques atrophiques. Histoire d’infections pulmonaires à répétition depuis la petite enfance. Microcéphalie, retard de croissance et de langage. Lymphopénie T modérée. Altération de la réponse proliférative T aux anti-CD3 et aux ag. c.657_661del5 dans le gène NBS1. Diagnostic final de Nijmegen breakage syndrome Le déficit immunitaire est combiné avec une a/hypo- gammaglobulinémie chez un 1/3 des patients. Ceux qui ont un dosage des IgG normal, ont parfois un déficit en sous classe IgG2/ IgG4. L'immunophénotypage est caractérisé par une lymphopénie T avec un excès de cellules mémoire et une diminution des cellules naïves CD4+ CD45+RA. 58 * Cf. glossaire page 60 - 57 - Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Les déficits syndromiques DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 02 Les autres syndromes d’instabilité chromosomique proches de l’AT 쐌 Le phénotype du défaut de Cernunos est un déficit immunitaire combiné avec une radiosensibilité excessive, des anomalies importantes de la recombinaison V(D)J et une microcéphalie. Les patients présentent un retard de croissance intra-utérin, parfois des malformations urogénitales et des cytopénies auto-immunes. L'étude des sous-populations lymphocytaires objective une lymphopénie T et B, épargnant la population NK. Le compte des lymphocytes B décline avec le temps et la plupart présente une hypogammaglobulinémie prédominant sur les IgG et IgA, tandis que les taux sériques d'IgM sont fluctuants. Les souspopulations lymphocytaires T sont composées uniquement de cellules mémoires dont les réponses prolifératives sont diminuées. L'association d'une microcéphalie, d'une absence de lymphocytes T naïfs et la disparition progressive des lymphocytes B circulants indique un défaut de la maturation du système immunitaire comme dans le déficit en Lig4 (voir plus loin) et le syndrome de Nijmegen.59 쐌 Des mutations dans le gène LIG4 présentant un syndrome proche du Nijmegen ont été rapportées. Le déficit en ligase 4 ressemble sur le plan du phénotype au syndrome de Nijmegen avec une radiosensibilité cellulaire marquée. Le diagnostic différentiel est le nanisme de Seckel et l’anémie de Fanconi. Le phénotype du déficit en ligase 4 est caractérisé par une microcéphalie et des anomalies du développement intellectuel, une pancytopénie et des problèmes cutanés divers : psoriasis, verrues disséminées.60 Mais le défaut de lig4 constitue également une étiologie génétique de SCID T-B-NK+ radiosensible.61 쐌 Le déficit en RAD50 est caractérisé par une instabilité chromosomique spontanée, une radiosensibilité, des anomalies de la phosphorylation de la protéine NBS, une anomalie de la constitution du complexe de surveillance. Le phénotype clinique ressemble au syndrome de Nijmegen avec une microcéphalie, un retard de taille, des anomalies des chromosomes 7 et 14, une hypersensibilité aux radiations ionisantes, un retard intellectuel, une spasticité, une discrète ataxie et des anomalies de la pigmentation. Le dosage pondéral des immunoglobulines, les sous-populations lymphocytaires et les réponses prolifératives sont normales.62 쐌 Le syndrome AT like correspond à des mutations de la protéine MRE 11 et le tableau clinique ressemble au syndrome ataxie-télangiectasie qui partage l’apraxie oculomotrice, l’hypoplasie du cervelet, les anomalies cytogénétiques et l’hypersensibilité aux radiations ionisantes. Les patients ne présentent pas de déficit immunitaire ni de télangiectasie oculaire. Ils peuvent développer un adénocarcinome bronchique. 63 - 58 - Défauts génétiques de la réparation : Variants génétiques Tx des LT Tx des LB circulants circulants Ig sériques Présentation Défaut de la recombinaison V(D)J Parfois syndrome d’Omenn RAG 1/2 DCLRE1C (défaut d’Artémis) DNA ligase IV N IgA, IgE, IgG et sous-classes IgG Altération variable de la fonction Ac Ataxie ; télangiectasie; infections pulmonaires hémopathies lymphoïdes AFP radiosensibilité, instabilité chromosomique Altération variable Ataxie modérée, infections pulmonaires, radiosensibilité Cernunos Ataxietélangiectasie progressive Ataxietélangiectasie like progressive Nijmegen Bloom progressive Normal ICF Immunodéficience ou avec instabilité centromérique et normal anomalies faciales Immunodéficience Défaut en PMS2 Normal N N Normal Défaut de la recombinaison V(D)J Omenn Microcéphalie Dysmorphie faciale Radiosensibilité Parfois Omenn ou retardé Microcéphalie, RCIU (retard de croissance intrautérin), radiosensibilité AR AR AR Défaut de RAG1 ou RAG2 (recombinase activating gene 1 ou 2) Artémis DNA recombinase-repair protein Défaut en DNA ligase IV Anomalie de la recombinaison non homologue ‘NHEJ’ AR Défaut de Cernunos, NHEJ AR Mutations de ATM ; Anomalies du cycle cellulaire et de la réparation AR Mutations hypomorphes de MRE11 ; anomalies du cycle et de la réparation de l’ADN Altération variable de la fonction Ac Microcéphalie, lymphome, tumeur solide, radiosensibilité, instabilité chromosomique AR Mutations hypomorphes de NBS1 (Nibrin) ; Anomalies du cycle cellulaire et de la réparation de l’ADN db Insuffisance staturale, photo-sensibilité ; insuffisance médullaire ; leucémie, instabilité chromosomique AR BLM RecQ like hélicase AR Mutation de DNA méthyltransférase DNMT3B, Défaut de méthylation de l’ADN AR Mutation de PMS2, défaut de commutation, cassures dans les régions S Dysmorphie faciale, macroglossie, infections Hypogammaglobulinémie, opportunistes ou normal défaut Ac variable Malabsorption Figures multiradiales des chr 1, 9 et 16 Réduction du taux des B commutés ou non Transmission Défaut moléculaire IgG et IgA, IgM Anomalie de la réponse Ac * Cf. glossaire page 60 - 59 - Infections récurrentes, Dyspigmentation Sd de Lynch* Tumeur cérébrale Les syndromes d’instabilité chromosomiques ou réparatoses Les déficits syndromiques Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 Les déficits syndromiques Annexes 3.1 Glossaire ADN satellite Répétition de très nombreuses copies d’une séquence courte. Il est principalement situé au niveau des centromères. ATM (serine/threonine protein kinase ataxia-telangiectasia mutated) Joue un rôle fondamental dans la régulation du cycle et le maintien de l’intégrité de l’ADN en participant à la réparation. Contrôle du cycle cellulaire ADN endommagé ou non répliqué STOP Non alignement du STOP chromosome M G2 ATM active la réponse cellulaire aux dommages génotoxiques mais aussi participe à la résolution des cassures double brin générées au cours de la recombinaison V(D)J* (voir ce terme). ATM est présent sous forme d'un dimère inactif. L'introduction de cassures double brin active ATM G en stimulant son autophosphorylation ce qui conduit à la dissociation des dimères inactifs. ATM (et ATR pour S RAD3-related, une autre kinase, pour les cassures simple STOP STOP brin) active alors les protéines de régulation du cycle ADN endommagé ADN cellulaire : ATM et ATR phosphorylent et activent ou non répliqué endommagé les kinases CHK2 et CHK1. Ces 2 kinases phosphorylent à leur tour et inactivent les Cdc phosphatases, celles-là même qui sont nécessaires pour la déphosphorylation des phosphores inhibiteurs des Cdk. La progression vers la mitose est bloquée et la cellule est en arrêt en G1. (Voir schéma sur le cycle cellulaire*). 1 * Cf. glossaire page 60 - 60 - ATM et réparation - MRN ATM participe aussi aux processus de réparation. Le complexe protéique très conservé MRN qui comprend les trois partenaires NBS1/RAD50/MRE11 joue un rôle central dans les phases les plus précoces de reconnaissance de la cassure. Les monomères de la protéine ATM phosphorylent NBS1 (protéine du sd de Nijmegen ) and H2AX (histone 2A family, member X) . Cette dernière protéine modifiée permet aux complexes MRN de se stabiliser au niveau des cassures puis de recruter différentes protéines ici dessinées en bleu (BRCA1 (breast cancer 1, early onset) and 53BP1 (p53-binding protein), CHK2 (checkpoint kinase 2 homologue) et SMC1 (structural maintenanceof-chromosomes-1-like 1). RAD50 NBS1 La recombinaison non homologue « NHEJ » L'étape la plus précoce est la fixation de l'holoenzyme : la DNA PK avec la fixation des 2 sous-unités Ku 70 / Ku80 et les DNA PKcs (= Sous-unités catalytiques de la DNA PK). Puis Recrutement d’ Artémis, XRCC4 (X-ray-repair cross-complementing protein , mutée dans le Xeroderma pigmentosum), DNA ligase IV and DNA polymérase au site de la cassure) ; puis les sous-unités catalytiques actives phosphorylent et activent les molécules cibles Ku, XRCC4. L’activité endonucléase de Artémis est activée et cette enzyme peut résoudre certaines contraintes, telles que les bouts francs d’ADN et les structures en épingle à cheveux. La polymérase µ élongue la chaîne et « comble » les « trous » , la ligase IV achève la ligation en formant un complexe avec XRCC4 et Cernunos non figuré ici. MRN complexe MRE11 dimère ATM inactif p monomère ATM actif a Ku b ADN-PKcs p p monomère ATM actif p H 2AX ADN polymérase µ c p p p Artémis SMC1 p CHK2 H 2AX 53BP1 p p BRCA1 p XRCC4 ADN ligase IV d Centromères Les centromères des chromosomes jouent un rôle central dans la mitose et la méïose et permettent la séparation des chromosomes. - 61 - Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 Check-points (synonyme : points de restriction) Les facteurs de croissance et les signaux de danger ou de dommages génotoxiques inhibent la progression du cycle, ce qui joue un rôle très important pour maintenir l'intégrité du génome. Ces différents checkpoints ou points de restriction donnent du temps à la cellule pour réparer les erreurs, avant la réplication de l'ADN et la division cellulaire. Les kinases CHK2 et CHK1 bloquent l'activité des phosphatases impliquées dans l'activation des complexes Cdk/CYCLINE ; ces phosphatases enlèvent les radicaux phosphoryles inhibiteurs. En phase G1 et S CHK2 et CHK1 inactivent la phosphatase Cdc25A entraînant l'inhibition de Cdk2. Au check-point G2, CHK2 et CHK1 inhibent la phosphatase cdc25C responsable de l'activation de Cdk1/Cycline B : la progression vers la mitose est alors bloquée et les cellules sont arrêtées en phase G2. Cycle cellulaire et cyclines Cdk1 forme un complexe avec la cycline B durant la phase G2. Cdk1 est phosphorylée sur la thréonine 161 et sur la Tyrosine 15, résidus phosphoryles inhibiteurs. La déphosphorylation active Cdk1 et permet la transition G2 M (mitose). Il s’ensuivra une dégradation protéolytique de la cycline B à la fin de la mitose. Cycline B Thr 14 Phosphorylation Déphosphorylation Cdk1 Thr 161 Tyr 15 Cycline B Cycline B MPF active Cdk1 Cdk1 Cycline B Mitose Synthèse de la cycline B Cdk1 Cdk1 Déphosphorylation Dégradation de la cycline B Le contrôle du cycle cellulaire des cellules eucaryotes fait alors intervenir une série de protéines kinases conservées, à chacune des transitions G1/S et G2/M. La régulation se fait par un jeu de phosphorylation/ déphosphorylation. Les études chez la levure et chez les batraciens ont montré le rôle fondamental de ces cascades de phosphorylation dans la régulation du cycle. Les régulateurs sont constitués de 2 sous-unités, la protéine kinase Cdk (pour Cyclin dependant kinase) et une sous-unité régulatrice nécessaire pour son activité catalytique : la cycline. - 62 - En page 62 est illustrée la cycline B synthétisée puis formant un complexe avec CdK1 pendant la phase G2 du cycle. Au fur et à mesure que ces complexes se forment, Cdk1 est phosphorylée en deux positions régulatrices critiques : la thréonine 161 et la tyrosine 15 et la thréonine 14 adjacente. La phosphorylation de la tyrosine 15 catalysée par une kinase appelée Wee1 inhibe l'activité kinase de CdK1 et conduit à l'accumulation des complexes pendant la phase G2. La transition G2/M est déclenchée par l'activation du complexe par une déphosphorylation de la thréonine 14 et de la tyrosine 15 par une phosphatase. Ainsi activée, la protéine kinase Cdk1 phosphoryle à son tour toute une série de protéines cibles qui initient les premiers événements de la phase M. L'activité de CdK1 déclenche la dégradation de la cycline B par ubiquitination et protéolyse. Ceci conduit à l’activation de la kinase, l'arrêt de la mitose, la diakinése et le retour à l'interphase. Le cycle cellulaire des eucaryotes est ainsi contrôlé par de multiples cyclines, ainsi que des kinases proches de Cdk1. Ces différents membres de cette famille s'associent avec des cyclines spécifiques à chacune des transitions : la progression G1 S est régulée principalement par Cdk2, 4 et 6 en association avec les cyclines D et E. La figure résume les rôles des complexes cyclines/cdks. Il existe une certaine redondance entre les différentes cyclines et les cdks, un membre pouvant compenser l'absence de l'autre. L'activité de ces protéines kinase durant la progression du cycle cellulaire est aussi régulée par la fixation de protéines inhibitrices = les CKI pour Cdk inhibitors. Déficits immunitaires syndromiques (ou formes syndromiques de DIP) Dans ce cadre hétérogène, baptisé « DI autres, bien définis » ou « Other well defined ID syndromes » de la classification internationale 2, on place des DIP au phénotype clinique étendu (atteinte neurologique, retard mental, anomalies osseuses et des phanères, dysmorphie). Il s’agit pour la plupart de maladies monogéniques, de métaboloses ou d’anomalies chromosomiques mais certaines de ces affections complexes ne sont pas encore élucidées sur le plan moléculaire. - 63 - Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 Différentiation du lymphocyte B effecteur B naturel lymphocyte B immature préB-II cellule B transitionnelle cellule B mature naïve centre germinatif centroblaste plasmocyte centrocyte cellule B mémoire CD19+ CD34- CD19+ CD34- CD19+ CD77- CD19+ CD38- CD19+ CD38- CD19+ IgD- CD19+ IgD- CD19+ CD38- CD19+ IgD- CD10 CD10 IgD CD27 CD27 CD77 CD77 CD27 CD77 - - + + + + + CD34 CD19+ CD10+ CD20- CD34 CD19+ CD10+ CD20hi + CD19 CD38+ IgD+ CD77- CD19 CD38IgD+ CD27- CD19 CD38IgD+ CD27+ CD19 CD38+ IgDCD77+ CD19 CD38+ IgDCD77- CD19 CD38IgDCD27+ CD19+ CD38hi IgDCD77- La différentiation B à partir des cellules souches. L’initiation du réarrangement des gènes des immunoglobulines est régulée finement avec le réarrangement DH-JH dans les cellules proB, puis VDJ dans les cellules préB. La prolifération des préB est induite suivie de l’initiation de Vk-Jk, la délétion de Kappa, et le réarrangement V −J dans les petites préB. En périphérie, les LB matures naïves peuvent répondre sans coopération TB dans la zone marginale de la rate ou proliférer dans le centre germinatif dans une réponse T dépendante de l’antigène. La différentiation se poursuit par celle des plasmocytes sécrétant les anticorps et les B mémoires à longue vie. Le phénotype de ces différentes sous-populations lymphocytaires est inscrit au bas du diagramme, ex ; phénotype B mémoire =CD19+38-,IgD-27+.64 Duplicon et remaniements chromosomiques La forte homologie de séquence des répétitions segmentaires dans le génome ou duplicons en font un substrat recombinogène. En effet, la recombinaison homologue non-allélique entre des segments répétés spécifiques d’une région ou d’un chromosome entraîne la perte ou la duplication du segment génomique compris entre les deux duplicons et explique la récurrence de certaines pathologies. Plus les segments sont grands et plus leur degré d’homologie est élevé, plus la probabilité de survenue d’un échange anormal est grande. La délétion 22q11 est engendrée par des blocs de répétitions de taille supérieure à 300 kb et dont l’identité de séquence atteint 99,7 %. - 64 - Encéphalite herpétique L'encéphalite herpétique est la forme la plus commune d'encéphalite virale sporadique avec une incidence approximative de 1 à 2 pour 250 000 par an. Le pic de fréquence se situe entre l'âge de trois mois et six ans. Au cours de la primo-infection par HSV1, le virus atteint le système nerveux central via les nerfs olfactifs et le trijumeau. Il n’y a pas de virémie, ni d’atteinte d’organe en dehors du système nerveux. Le traitement par antiviral diminue la mortalité mais le pronostic est sombre en raison de séquelles importantes chez la plupart des survivants et en particulier chez le jeune enfant. Ces éléments contrastent avec le caractère ubiquitaire du virus « inoffensif » pour la population humaine. L'encéphalite herpétique de l'enfant n'est pas associée à un déficit immunitaire classique. La première étiologie génétique de cette condition a été élucidée par JL Casanova avec la description d'une forme autosomale récessive de défaut génétique en UNC 93B qui abolit la signalisation de TLR3, et la forme dominante de défaut de TLR3. Ces 2 défauts affectent spécifiquement la signalisation de la voie Toll- R3. Il n'y a pas de production d'interféron de type 1 en réponse à la stimulation de la voie TLR3 par les fragments RNA double brin du virus HSV dans le système nerveux central. D'autres gènes ont été impliqués plus récemment par la même équipe : TRIF chez un patient de transmission dominante, TRAF3 : 1 patient (dominant) et TBK1 pour deux patients (transmission dominante). Ainsi, il apparaît que l'encéphalite herpétique du très jeune nourrisson résulte d'une collection de défauts génétiques d'un seul gène, mais liés entre eux sur un plan fonctionnel. Effet dominant négatif Les mutations avec un effet dominant négatif concernent des situations particulières, où ce n'est pas le taux absolu de protéines qui est important mais son taux relatif par rapport à un partenaire : dans cette relation tout déséquilibre quantitatif est pathologique et peut être assimilé à un effet de titration. C’est le cas pour le défaut de STAT3 dominant. La mutation en simple dose suffit à entraîner la maladie chez les hétérozygotes parce que la mutation conduit à une protéine dysfonctionnelle dont l'effet n'est pas contrebalancé par la version normale de la protéine émanant de l'allèle non muté. Lorsque les homodimères STAT3 se forment chez les patients, 75 % de ces complexes sont non fonctionnels. Par le truchement de mutations aux effets différents sur la protéine, un même gène peut donner lieu à une pathologie récessive avec perte de fonction, ou dominante si gain de fonction. Nous retrouverons cette notion avec les défauts génétiques de l’IFNg récepteur R1/R2 qui conduit au syndrome de susceptibilité génétique aux mycobactéries environnementales décrit par JL Casanova. - 65 - Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 Etude du cycle cellulaire en cytométrie de flux (CMF) Intensité de fluorescence G0-G1 G2-M S En CMF, on étudie le cycle cellulaire avec l’iodure de propidium qui marque l’ADN. La plupart des cellules se trouvent en G1 parce que c’est l’étape la plus longue. En G1, les cellules sont diploïdes (2n). En phase S, l’ADN commence à se dupliquer alors l’intensité de la fluorescence augmente puis atteindra le double de la valeur de G1 dans les cellules en G2 et M qui ont complètement dupliqué leur ADN (cellules tétraploïdes : 4n). Haplo-insuffisance Dans certains cas, la protéine est produite en quantité limitante et il suffit d'un seul allèle avec perte de fonction pour entraîner une pathologie : on dit qu'il y a haplo-insuffisance et la maladie se manifeste à l'état hétérozygote par un effet de dose. La transmission est de type dominant. Hémizygotie Si le gène est porté par le chromosome X, seuls les sujets de sexe masculin étant haploïdes pour ce chromosome sont atteints (hémizygotie) et les femmes hétérozygotes sont, par suite de l'inactivation aléatoire de l'un des X (lyonisation), constituées par une mosaïque de cellules normales et de cellules déficientes. Hétérochromatine Région du génome où le DNA existe sous forme hypercondensée et non exprimée, se répliquant tardivement au cours du cycle cellulaire. Il en existe deux catégories : l’hétérochromatine constitutive (centromères et bras courts de certains chromosomes acrocentriques) et l’hétérochromatine facultative. L'hétérochromatine constitutive reste constamment sous une forme condensée et ne contient pas de gène fonctionnel. L’ADN de l'hétérochromatine constitutive est constitué de séquences courtes hautement répétitives ou ADN satellite. Les séquences qui correspondent à cette chromatine sont regroupées principalement près des centromères de la plupart des chromosomes (elles correspondent aux bandes « C » du caryotype). Hétérochromatine constitutive L’ADN des centromères reste très compact et ne contient pas de gène. Il constitue une grande part de l'hétérochromatine constitutive. Chez l'homme, l'organisation est très complexe, elle varie d'un chromosome à l'autre. Certaines séquences comme les alpha-satellites ou alphoïdes sont retrouvés dans tous les chromosomes. L'ADN alpha-satellite correspond à la répétition en tandem d'une séquence de 171 paires de bases. L'ADN centromérique est associé à des protéines dont une série appelée CLIP qui sont associées au kinétochore qui permet au chromosome de se fixer au fuseau et de migrer le long de celui-ci lors de l'anaphase. Certaines de ces protéines sont reconnues par les auto-anticorps retrouvés chez des malades atteints de maladies systémiques comme le lupus. - 66 - Hot spot Site où la fréquence des mutations est anormalement élevée. Hypomorphes (mutations) Mutation qui n’abolit pas complètement la fonction du produit du gène et qui s’oppose aux mutations nulles ou amorphes. ImmunoBlot (ting) ou Western Blot : Sur le même ImmunoBlot : CTRL = contrôle ; RAD 50-/= défaut de RAD50 ; Nijmegen ; AT (ataxie télangiectasie). Les lignées des patients sont irradiées à 6 Gray (symbole +) ou non (symbole -). Aucune bande n’est visible pour les lignées RAD50-/-. Il permet d'identifier une protéine donnée dans un lysat cellulaire. Les cellules subissent une dégradation par un agent détergent pour solubiliser toutes les protéines cellulaires et le lysat est placé sur un gel d’électrophorèse pour séparer les différentes protéines selon leur taille. Les protéines sont transférées du gel à une membrane de nitrocellulose. Elles sont alors détectées par les anticorps spécifiques : ceux-ci sont révélés par des anticorps anti-immunoglobulines marqués par des radio-isotopes ou un enzyme. L’irradiation des lignées contrôles (CTRL) permet l’expression de la nibrine (NBN). L’expression de RAD50 est normale chez les patients Nijmegen. L’expression de la ß-actine sert de contrôle interne. IRAK4 Les déficits autosomiques récessifs en IRAK4 et en MyD88 sont des déficits immunitaires de description récente. MyD88 est une molécule adaptatrice cytosolique qui permet la signalisation des Toll like récepteurs et des récepteurs de l'interleukine-1 via le couplage avec le complexe kinase IRAK formé de 4 sous-unités. (schéma). Cette voie conduit à la synthèse des cytokines inflammatoires telles que IL-1 b, IL-6, IL-8, TNF-a, IFN-a, b et λ. Interaction MyD88/IRAK4 Les défauts génétiques en IRAK4 et MyD88 sont des phénocopies sur le plan immunologique. Les leucocytes des patients ont des anomalies de réponse à la plupart des agonistes des voies TLR et IL-1R. Les patients atteints ont une susceptibilité aux bactéries invasives surtout à gram positif : Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus et quelques bactéries à gram négatif tels que Pseudomonas aeruginosa et Shigella. Ces patients présentent une résistance normale aux infections fongiques, parasitaires et - 67 - Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 virales, ainsi qu'à la plupart des autres bactéries. Un fait particulièrement marquant est l'amélioration du déficit immunitaire avec l'âge. Les autres DIP qui sont associés aux infections bactériennes invasives à Streptococcus pneumoniae concernent l’opsonisation des bactéries et la phagocytose splénique. C'est la plupart des déficits T et B, les asplénies, les défauts de C3, les composants de la voie classique et de la voie alterne du complément. Méthylation Elle protège le génome contre les lésions moléculaires qui peuvent résulter de recombinaison entre séquences répétitives (translocations, réarrangements illégitimes, délétions). MLPA (Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) Cette procédure multiplexe est dérivée de l’OLA pour Oligo nucléotide Ligation Assay et permet 5’ 3’ La ligation crée la matrice de détecter des duplications et des délétions pour la réaction de PCR d’exons ce que ne repèrerait pas une PCR en 3’ 5’ condition standard. Le principe : un couple d’oligonucléotides adjacents, spécifiques de chaque exon et qui contiennent aux extrémités 5’ et 3’ les séquences (noires) homologues Figure 1 à celles des amorces de PCR, s’hybride sur l’ADN à tester et le « gap » entre les 2 est comblé par une réaction de ligation. (enzyme : DNA Figure 2 ligase) pour former une seule molécule. Cette Mismatch, pas de ligation ligation ne se produit que si l’hybridation est pas de matrice parfaite. Une séquence variable est ajoutée dans la partie 3’ de la sonde (« stuffer ») (en vert) qui sert à différencier les produits de ligation en fonction de la taille après amplification. L’une des amorces est marquée par un fluorophore et la détection des fragments amplifiés se fait par migration sur un automate de séquençage. Les résultats sont analysés par un logiciel dédié. Si une délétion est retrouvée au niveau de la partie 5’, 3’ ou les 2, la ligation ne peut avoir lieu. La MLPA est utilisée dans la détection des aneuploïdies, des délétions/duplications d’exon, la détection des anomalies des exons des gènes BRCA 1 et BRCA 2 du cancer du sein héréditaire par exemple. Nibrine La Nibrine joue un rôle important dans l'activation du complexe MRN* (voir ce terme) impliqué dans le traitement des cassures double-brin de l'ADN au cours de la recombinaison V(D)J ou de la commutation de classe mais surtout dans la réparation des dommages génotoxiques sous l'effet des agents mutagènes tels que les radiations ionisantes et les produits radio-mimétiques. OMIM (Online Mendelian Inheritance in Man) Le catalogue des maladies mendéliennes établi par Victor McKusick et qui constitue une véritable encyclopédie pour les généticiens est accessible en ligne (Online Mendelian Inheritance in Man/MIM). Il contient des données phénotypiques cartographiques moléculaires et bibliographiques. Elle est constamment mise à jour. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim * Cf. glossaire page 60 - 68 - P53 Dans les cellules de mammifères, le stop de la transition G1/S (check-point G1/S ou point de restriction) du cycle cellulaire est sous le contrôle de la p53 qui est phosphorylée par ATM et CHK2. La phosphorylation stabilise la protéine p53, l'empêche de se dégrader rapidement et augmente rapidement son taux en réponse aux dommages de l’ADN. La protéine p53 est un facteur de transcription et conduit à l'induction de l'inhibiteur p21. Celui-ci inhibe les complexes Cdk2/cycline E et conduit à l'arrêt du cycle cellulaire en G1. L'oncogène p53 est fréquemment muté dans un certain nombre de cancers. La perte de la fonction de p53 entraîne l'accumulation de dommages génotoxiques et de l'instabilité générale du génome cellulaire, étape importante dans le développement du cancer. Les mutations du gène p53 sont les altérations génétiques les plus fréquentes des cancers humains ce qui illustre le rôle central de la régulation du cycle cellulaire pour de nombreux organismes multicellulaires. Les cellules irradiées des patients AT ont une activation de p53 anormale et un défaut du contrôle G1-S. L'arrêt du cycle est déclenché par les protéines kinases ATM et ATR protéines kinases, composantes d'un édifice moléculaire qui reconnaît l'ADN endommagé ou non répliqué. ATM est activée principalement par les cassures double-brin, ATR par les cassures simples brins et l'ADN non répliqué. Une fois activées, ATM et ATR phosphorylent et activent les kinases CHK2 et CHK1 qui arrêtent le cycle. - 69 - Dans les cellules de mammifères, le stop de la transition G1/S est aussi provoqué par l'action d'une protéine, la p53 qui est phosphorylée par ATM et CHK2. La phosphorylation stabilise la protéine p53 qui l'empêche de se dégrader rapidement et augmente rapidement son taux, en réponse aux dommages du DNA. La protéine p53 est un facteur de transcription et conduit à l'induction de l'inhibiteur p21. Celui-ci inhibe les complexes Cdk2/cycline E et conduit à l'arrêt du cycle cellulaire en G1. Les mutations du gène p53 sont les altérations génétiques les plus fréquentes des cancers humains ce qui illustre le rôle central de la régulation du cycle cellulaire pour de nombreux organismes multicellulaires. Glossaire Annexes Perte de fonction (voir aussi Gain de fonction) Perte ou gain de fonction : une explication moléculaire de la dominance et de la récessivité. Les conséquences primaires des mutations sur les protéines sont qualitatives ou quantitatives ou les deux ; il en résulte au final une perte de fonction totale ou partielle. Les mutations avec perte de fonction touchant un gène autosomique sont récessives si à l'état hétérozygote la production de protéines par l'allèle normal suffit pour maintenir une fonction normale (on parle aussi d’haplo-suffisance : erreurs innées du métabolisme récessives) ; pour que la pathologie apparaisse, il faut que les deux allèles soient mutés, soit identiquement (homozygotie), soit différemment (hétérozygotie composite). Radiosensibilité 100 L’étude de la radiosensibilité des fibroblastes (figure ci-contre) des patients atteints de syndrome d’instabilité chromosomique est réalisée en comptant les colonies survivant à des doses progressives d’irradiation 1-5 gray. La survie est exprimée en terme de pourcentage de cellules irradiées/ non irradiées. On obtient ce genre de courbe où sont figurées à titre d’exemple des lignées d’un contrôle, des cellules du patient exploré, et des cellules d’un patient présentant une AT : ataxietélangiectasie. CTRL : patient contrôle. CTRL 10 survie (%) Pt 1 AT 0,1 0 1 2 3 4 5 6 Recombinaison V(D)J Organisation du locus IgH et processus de réarrangement a VH VH DH JH JH Cµ DH JH Cµ DH JH Cµ recombinaison V(D)J VH VH recombinaison V(D)J VH RSS DH 7 RSS 9 9 7 JH DH DH JH 7 7 9 Epingle à cheveux JH DH DNA-PKcs Ku70/Ku80 Artemis Rag1/Rag2 DH JH 9 b XRCC4, DNA-LigIV Cernunnos JH JH 7 9 DH 7 9 7 7 9 9 Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 «Joint codant» Joint signal NHEJ RSS : Recombination Signal Sequence = signal de recombinaison - 70 - En raison d'un vaste répertoire d'antigènes, la nature a sélectionné un mécanisme de diversification pour le système immunitaire qui est basé sur l'association de segments de gènes, variable (V) diversité (D) et joint (J) qui codent pour le domaine variable des immunoglobulines et du récepteur T pour l'antigène. La recombinaison V(D)J est un processus de réarrangement somatique restreint à la lignée lymphoïde. Non seulement, ce mécanisme est responsable de la diversité, mais elle constitue une étape centrale pour le développement du système immunitaire. Dans le cas des lymphocytes B, il existe 2 mécanismes supplémentaires, déclenchés après reconnaissance de l'antigène, qui optimisent la réponse anticorps. Il s'agit de la commutation de classe qui permet à un domaine variable réarrangé d’une IgH de s’associer avec une région constante différente ce qui conduit à la production d'isotypes différents, IgG, IgA, ou IgE. De plus, les domaines variables des immunoglobulines augmentent leur affinité pour l'antigène, grâce à l'accumulation de mutations somatiques dans les gènes V. Les anomalies de la commutation et de la génération des mutations somatiques conduisent aux syndromes hyper IgM. À la fois chez l'homme et chez l'animal, les anomalies de la recombinaison entraînent un arrêt de la maturation lymphocytaire T et B et constituent un sous-groupe de déficits immunitaires combinés sévères. Les anomalies de régulation de la recombinaison V(D)J sont parfois associées au développement des hémopathies lymphoïdes. La recombinaison est un processus enzymatique multi-étape. Recombinaison V(D)J Signal de recombinaison : segm D séquence ACAAAAACC 12 heptamère T C C A C A G T G A G G T G T C A C A C 12 séquence CACAGTG nonamère 23 heptamère G T G T C A C A A T C C A T segment J G T G A G C séquence ACAAAAACC A 23 T nonamère séquence CACAGTG 23 C C C A C A C A G T G G T G T C A C 23 G A 23 T C A A C C G T T G A T séquence ACAAAAACC T A G C T A A C T G C T 12 C G G A C nonamère 12 heptamère - 71 - D heptamère 12 12 nonamère C G G G T T T A G C A G C A T A A VH C J Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 쐌 une cassure double-brin aux limites des séquences de recombinaison (RSS) canoniques conduisant à la constitution d’épingle à cheveux au niveau des deux brins codants, sur le chromosome et l'excision de matériel chromosomique, à bouts francs. Ces séquences canoniques sont symbolisés par 7 et 9 (il s’agit de l’heptamère CACAGTG et du nonamère ACAAAAACC). 쐌 La deuxième étape est prise en charge par la machinerie de réparation de l'ADN avec au moins l'intervention de six facteurs, le complexe DNA-PK (Dna Dependent Protein Kinase) qui comporte les sous-unités Ku70/Ku80 et la sous-unité catalytique qui va identifier les lésions du DNA par la fixation des sous-unités Ku aux extrémités de l'ADN. Enfin, le « processing » des épingles à cheveux par une enzyme baptisée ‘Artémis’, et la réparation par la XRCC4/DNA ligase IV. Un défaut de l'un ou l'autre de ces composants interrompt la réaction de recombinaison V(D)J et conduit pour certains à un phénotype de SCID. Pendant la phase finale de la recombinaison, l'enzyme TDT augmente la diversité en ajoutant des nucléotides entre les deux brins codants. Le complexe d'enzymes qui agissent de concert pour réaliser la recombinaison somatique V(D)J s'appelle la recombinase. Les produits de deux gènes RAG1 et 2 sont les composants spécifiques de cette recombinase ; cette paire de gènes est exprimée uniquement dans les lymphocytes en développement, au moment où ils sont engagés pour assembler les récepteurs aux antigènes. Ils sont essentiels pour la recombinaison somatique. Lorsque l'on transfecte des cellules de lignées non lymphoïdes telles des fibroblastes avec ces 2 gènes, on confère aux fibroblastes la propriété de réarranger des segments exogènes d'ADN à condition qu’ils contiennent des séquences de recombinaison appropriées; c'est d'ailleurs comme cela que les 2 gènes RAG1 et RAG2 ont été clonés. Les mécanismes moléculaires du réarrangement de l'ADN et de la recombinaison V(D)J sont illustrés dans les figures. Les signaux de recombinaison CACAGTG (heptamère) et ACAACCCCC (nonamère) espacés de 12 et 23 (« spacers ») paires de base sont rapprochées par des interactions qui se jouent entre protéines qui vont reconnaître spécifiquement la longueur du spacer. C'est la règle 12/23 de la recombinaison V(D)J. Les molécules ADN sont cassées en 2 puis se reforment avec une configuration différente. Les bords des séquences « heptamère » se rejoignent précisément tête-bêche pour former un « joint-signal », pièce circulaire de matériel ADN extra-chromosomique ; cette pièce circulaire sera perdue au cours de la division cellulaire. Ils constituent les TRECS* pour le réarrangement du récepteur T. Les TRECS sont dilués avec le temps lorsque les LT proliférent après contact antigénique. Les cellules T naïves qui sont récemment émigrées du thymus ont des taux bien plus élevés de TRECS que les LT « âgés », ayant rencontré l’Ag. L’évaluation des TRECS peut se faire en cytométrie de flux (populations CD4+CD45RA+CD31) en particulier pour confirmer un syndrome de Di George ou pour monitorer la reconstitution immunologique après greffe de MO. La quantification des TRECS à partir des échantillons de sang prélevés en période néonatale sur papier de Guthrie proposée récemment dans 2 états aux Etats-Unis se révèlent un test de dépistage pour les déficits T et notamment des SCID. Les segments V et J qui restent sur le chromosome vont se rejoindre pour former le « joint-codant ». La jonction est imprécise et par conséquent génère de la variabilité additionnelle pour la séquence de la région V des Ig. * Cf. glossaire page 60 - 72 - La première réaction est une coupure qui nécessite l'activité coordonnée de RAG 1 et 2 qui reconnaissent les séquences de recombinaison spécifiques. La règle 12/23 est respectée selon des mécanismes encore inconnus. L’activité endo-nucléase de la protéine RAG 1 entraîne une cassure simple brin de l'ADN en 5’ de chaque séquence de recombinaison en laissant un groupe OH en 3' de l'extrémité de chaque segment codant. Le groupe OH 3' hydrolyse la liaison phospho-di-ester sur l'autre brin. Ce processus crée une cassure double-brin à bords francs aux extrémités des deux signaux heptamères. Des extrémités sont maintenues fermement par le complexe RAG et d'autres enzymes de réparation jusqu'à ce que le joint soit complété. Les deux signaux de recombinaison spécifique sont joints pour former le « joint-signal ». T C OH Formation du « joint-signal » T C A G D T T T G T A T D T idem J A A T T C T A G A J D A La formation du « joint-codant » est plus complexe : � Ouverture de l'épingle à cheveux par une cassure simple-brin. Cette cassure peut survenir à des endroits différents de l'épingle à cheveux ce qui conduit à une variabilité de séquences supplémentaires. � Les enzymes de réparation du complexe modifient l'épingle à cheveux ouverte en enlevant des nucléotides par son activité exonucléotidase, ajoutant des nucléotides de façon aléatoire par l'activité transférase terminale TDT. � Enfin les enzymes ligases comme la DNA ligase IV joignent les brins pour générer un ADN doublebrin continu reconstituant le chromosome, en intégrant la séquence combinée. Les nucléotides P et N introduisent de la diversité entre les segments de gènes au cours du réarrangement. Palindrome : « P nucléotides » Palindrome : « P nucléotides » TDT T T T T T D J TDT : « N nucléotides » - 73 - T A A T A Glossaire Annexes T Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 Sous-populations lymphocytaires T CD4, TH1, TH2, TH 17 et TReg Les sous-populations lymphocytaires T auxiliaires comportent les TH1 qui produisent l'interféron-gamma (IFNg). Ce sont les effecteurs de l'hypersensibilité retardée, ils activent les macrophages et sont impliqués dans la défense contre les bactéries intracellulaires. Les TH2 produisent les cytokines suivantes : IL-4, IL-5, IL-13, et IL-25, ils sont impliqués dans la production d'IgE, l'inflammation médiée par les éosinophiles, la clairance des helminthes. A ces 2 sous-populations classiques, s'ajoutent les TH17, baptisés ainsi parce qu'ils produisent IL-17, protègent l'hôte contre les bactéries extracellulaires et les champignons. Les TH17 sont les effecteurs de certaines situations d’auto-immunité. IL-17 initie le recrutement des polynucléaires neutrophiles, constituant ainsi un lien entre l'immunité adaptative et l'immunité innée. TGF-b, IL-23, et les cytokines pro-inflammatoires IL-1b and IL-6 sont les médiateurs essentiels de la différentiation TH17 chez l'homme et sont nécessaires pour l’expression d’IL-17, IL-23 R, et RORgt. L'exposition de CD4 naïfs à TGF-b et IL-2 entraîne la différentiation des lymphocytes en cellules aux fonctions suppressives, les T régulateurs, TReg, avec l'expression du facteur de transcription : Forkhead box Protein 3 (Foxp3). Les TReg jouent un rôle important dans le maintien de la tolérance en supprimant l'activation des effecteurs T auto-réactifs. Les mutations de Fox p3 sont associées au syndrome IPEX qui sera abordé dans un autre cahier sur les syndromes de dysrégulation immunitaire. Différentiation des CD4 « drivée » par les différentes cytokines et par l’expression des facteurs de transcription correspondants. Th1 Th2 IL-4 IL-5 IL-13 IL-25 IFN-γ IL-2 LTα T-bet STAT4 Treg IL-4 GATA3 STAT5 IFN-γ IFN-γ IL-12 IL-4 IL-2 TGF-β IL-2 RA TGF-β IL-6 IL-21 IL-23 IL-6 IL-21 IFN-γ IL-4 IL-12 Th17 IL-17A IL-17F IL-21 IL-22 TGF-β IL-10 IL-35 FOXP3 STAT5 RORγt STAT3 - 74 - Chacune de ces quatre sous-populations lymphocytaires CD4 génère des cytokines qui contrôlent leur fonction biologique. Au-dessous de chaque cellule sont indiqués en encadré, les différents facteurs de transcription impliqués dans le développement et le maintien de chaque sous-population. En vert, les cytokines qui favorisent le développement de chaque sous-population de CD4, en rouge les cytokines qui en bloquent le développement. LTa : lymphotoxine a ; RA acide rétinoïque. Syndrome de Lynch Le cancer colorectal est héréditaire dans 5 % des cas environ. Les 2 formes principales de cancer héréditaire sont la polypose adénomateuse familiale et le cancer héréditaire du colon sans polypose ou syndrome de Lynch. Ce dernier apparaît chez le sujet jeune ; sa transmission est autosomique dominante. Il est dû à des mutations dans les gènes codant pour des protéines de la réparation des mésappariements. Les gènes touchés le plus souvent sont MSH2, MLH1 et plus rarement PMS1, PMS2 et MSH6. Les effets des mutations ne se limitent pas au cancer colorectal, car on retrouve aussi des cancers de l’utérus, des ovaires, de l’estomac, du tractus urinaire, de l’intestin grêle et du tractus biliaire. Syndrome d’Omenn Ces nourrissons présentent une érythrodermie généralisée avec pachydermie et alopécie, un retard pondéral, une diarrhée chronique, une hépato splénomégalie et des adénopathies. Une éosinophilie souvent marquée, une hypoprotidémie, une absence de lymphocytes B contrastant avec un nombre variable de lymphocytes T mémoire, activés, CD45RO, oligoclonaux mais non fonctionnels caractérisent cette forme très particulière de déficit immunitaire combiné sévère. Le diagnostic est souvent retardé et confondu avec un « eczéma » sévère ou une dermatite de Leiner-Moussous. Cette affection est rapidement fatale en l'absence de greffe de moelle osseuse. Les lymphocytes T correspondent à l'amplification de quelques clones dans la périphérie en présence d'antigènes du soi. Ce syndrome ne doit pas être confondu avec une GVH materno- foetale d’expression cutanée sévère (recherche d’un microchimérisme maternel par FISH ou VNTR, étude des populations CD45RO/CD4 et CD45RO/CD8). Il s’agit habituellement de mutations hypomorphes des enzymes de la recombinaison (RAG1 et 2, Artémis) ou d’un défaut partiel de IL-7 RA. Syndrome d'Omenn. Erythrodermie, alopécie Syndrome d'Omenn. Pachydermie TRECS (voir aussi recombinaison V(D)J) T cell Receptor Excision Circles : constitue un marqueur moléculaire des lymphocytes T récemment émigrés du thymus. - 75 - Glossaire Annexes Annexes DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 03 3.2 Valeurs de référence Valeurs médianes des différentes sous-populations lymphocytaires/µl.11 Sous populations 0-3 mois 3-6 mois 6-12 mois 1-2 ans 2-6 ans 6-12 ans 12-18 ans leucocytes 10,6 (7,2-18) 9,2 (6,7-14) 9,1 (6,4-13) 8,8 (6,4-12) 7,1 (5,2-11) 6,5 (4,4-9,5) 6 (4,4-8,1) Lymphocytes 5,4 (3,4-7,6) 6,3 (3,9-9) 5,9 (3,4-9) 5,5 (3,6-8,9) 3,6 (2,3-5,4) 2,7 (1,9-3,7) 2,2 (1,4-3,3) CD3 3,68 (2,5-5,5) 3,93 (2,5-5,6) 3,93 (1,9-5,9) 3,55 (2,1-6,2) 2,39 (1,4-3,7) 1,82 (1,2-2,6) 1,48 (1-2,2) CD19 0,73 (0,3-2) 1,55 (0,43-3) 1,52 (0,61-2,6) 1,31 (0,72-2,6) 0,75 (0,39-1,4) 0,48 (0,27-0,86) 0,3 (0,11-0,57) 0,42 (0,17-1,1) 0,42 (0,17-0,83) 0,4 (0,16-0,95) 0,36 (0,18-0,92) 0,3 (0,13-0,72) 0,23 (0,1-0,48) 0,19 (0,07-0,48) CD4 2,61 (1,6-4) 2,85 (1,8-4) 2,67 (1,4-4,3) 2,16 (1,3-3,4) 1,38 (0,7-2,2) 0,98 (0,65-1,5) 0,84 (0,53-1,3) CD4/45RA 2,27 (1,2-3,7) 2,32 (1,30-3,7) 2,21 (1,1-3,7) 1-65 (1-2,9) 0,98 (0,43-1,5) 0,57 (0,32-1) 0,4 (0,23-0,77) CD8/45RA 0,87 (0,45-1,5) 0,91 (0,55-1,4) 0,87 (0,48-1,5) 0,94 (0,49-1,7) 0,67 (0,38-1,1) 0,54 (0,31-0,9) 0,4 (0,24-0,71) CD8 0,98 (0,56-1,7) 1,05 (0,59-1,6) 1,04 (0,50-1,7) 1,04 (0,62-2) 0,84 (0,49-1,3) 0,68 (0,37-1,1) 0,53 (0,33-0,92) CD3/4/45RO 0,32 (0,06-0,9) 0,33 (0,12-0,63) 0,34 (0,16-0,8) 0,4 (0,21-0,85) 0,36 (0,22-0,66) 0,35 (0,23-0,63) 0,38 (0,24-0,7) CD16/56 Dosage des sous-classes d’IgG. 65 0,5-1 an 36 1-1,5 ans 16 1,5-2 ans 15 2-3 ans 27 3-4 ans 28 4-6 ans 49 6-9 ans 55 9-12 ans 56 12-18 ans 30 Adultes 68 2,9 1,4-6,2 3,5 1,7-6,5 4,0 2,2-7,2 4,5 2,4-7,8 4,8 2,7-8,1 5,0 3,0-8,4 5,7 3,5-9,1 6,0 3,7-9,1 5,8 3,7-9,1 5,0 2,8-8,0 IgG2, g/l 0,58 Moyenne Intervalle de référence 0,41-1,30 0,62 0,4-1,40 0,80 0,5-1,80 0,95 0,55-2,0 1,15 0,65-2,20 1,30 0,7-2,55 1,70 0,85-3,30 2,10 1,0-4,00 2,60 1,1-4,85 3,0 1,15-5,70 IgG3, g/l 0,41 Moyenne Intervalle de référence 0,11-0,85 0,42 0,12-0,87 0,44 0,14-0,91 0,46 0,15-0,93 0,48 0,16-0,96 0,50 0,17-0,97 0,54 0,20-1,04 0,58 0,22-1,09 0,63 0,24-1,16 0,64 0,24-1,25 n IgG1, g/l Moyenne Intervalle de référence IgG4, g/l 0,002 0,030 0,068 0,138 0,201 0,257 0,368 0,469 0,491 0,349 Moyenne Intervalle de référence 0,000-0,008 0,000-0,255 0,000-0,408 0,006-0,689 0,012-0,938 0,017-1,157 0,030-1,577 0,043-1,900 0,052-1,961 0,052-1,250 Dosage des immunoglobulines (mg/ml) en fonction de l’âge. Ig : immunoglobuline (dosage par néphélémétrie). Ig (mg/ml) Nouveau-né 1 mois 3 mois 6 mois 1 ans 3 ans 5-9 ans 15 ans Adultes IgG 6,1-13 4,6-8,6 2,9-5,5 2,3-4,4 3,3-6,2 4,8-8,9 5,5-11,5 6,5-12,3 6,6-12,8 IgA 0-0,2 0,1-0,3 0,1-0,4 0,2-0,6 0,2-0,8 0,3-1,2 0,4-1,6 0,5-2 0,7-3,4 IgM 0,04-0,6 0,2-0,7 0,3-0,8 0,3-0,9 0,5-1,3 0,5-1,5 0,5-1,5 0,5-1,6 0,5-2,1 - 76 - Références DEFAUTS GENETIQUES DE LA REPONSE IMMUNITAIRE 04 Références 1. Conley ME, et al. Definition of primary immunodeficiency in 2011: a "trialogue" among friends. Ann N Y Acad Sci. 2011 Nov;1238:1-6. 2. Al-Herz W, Bousfiha A, Casanova JL, et al. Primary immunodeficiency diseases: an update on the classification from the International Union of Immunological Societies Expert committee for primary immunodeficiency. Front Immunol 2011;54:1–26. 3. source : http://www.associationiris.org/infos-medicales-et-traitements/les-deficits-immunitaires. http://www.ceredih.fr. 4. CEREDIH: The French PID study group. 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ASM Press and Sinauer Associates. - 80 - 65575 - AVRIL 2013 - SeeYouSoonOnTheMoon Pour toute demande d'Information Médicale, contactez le 01 69 82 70 04 LFB BIOMEDICAMENTS S.A. au capital de 150 000 000 Euros - 491 371 167 RCS EVRY 3, avenue des Tropiques - BP 305 - Les Ulis - 91958 Courtaboeuf Cedex - France Téléphone : +33 (0)1 69 82 70 10 - Fax : +33 (0)1 69 07 19 03 www.lfb.fr