Annales de Biologie Clinique

Annales de Biologie Clinique. Vol. 55, Numéro 3, Mai - Juin 1997 : 189-93, Revues générales
Hémochromatose génétique
A.-M. Jouanolle
V. David
J.-Y. Le Gall
Tirés à part
Reprints
Laboratoire de génétique moléculaire et hormonologie, CHU
Pontchaillou, et UPR 41 CNRS, Faculté de médecine, 35043 Rennes
cedex
J.-Y. Le Gall
| RESUME | SUMMARY | ARTICLE, Part. 1, Part. 2, Part. 3, Part. 4 | REFERENCES |
RESUME / SUMMARY
| FIGURES |
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L'hémochromatose est sans doute la maladie héréditaire la plus fréquente dans les populations
caucasoïdes. Anomalie du métabolisme du fer, dont le mécanisme est encore inconnu, elle se
caractérise par une absorption intestinale accrue entraînant une surcharge métallique tissulaire,
génératrice de diverses complications cliniques. En l'absence de traitement préventif de ces
complications par saignées, l'évolution est habituellement mortelle dans la deuxième moitié de
la vie par insuffisance cardiaque ou hépatocarcinome.
Le gène de l'hémochromatose a été récemment cloné, il code pour une protéine apparentée aux
molécules HLA de classe I. Une mutation faux sens (C282Y) est retrouvée à l'état homozygote
chez plus de 92 % des malades. Les conditions du diagnostic et du conseil génétique se
trouvent ainsi modifiées par l'apparition d'un test génotypique direct.
Mots clés
Hémochromatose - Maladie génétique - Mutation - Conseil génétique.
Idiopathic haemochromatosis
Haemochromatosis is the most common genetic disease in individuals of Northern European
origin. This disorder of iron metabolism, for which the molecular basis remains poorly
understood, is characterized by an excessive absorption of dietary iron through the duodenal
mucosa. Progressive iron loading of parenchymal organs results in the mid-life onset of clinical
complications, and patients may succumb to cardiac failure and/or hepatocarcinoma. But
patients who undergo early diagnosis and phlebotomy treatment before the development of
organ damage have a normal life expectancy. The haemochromatosis gene was recently
isolated and encodes a HLA class I related protein. A missense mutation (C282Y) in the
homozygous configuration was observed in more than 92% of the patients. So diagnosis and
genetic counselling are getting modified by this direct genotyping test.
Key-words
ARTICLE
Haemochromatosis - Genetic disease - Mutation ß Genetic counselling.
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La publication, dans le numéro d'août 1996 de Nature Genetics, d'un article de la société de
biotechnologie californienne Mercator décrivant un gène candidat pour l'hémochromatose [1] a
remis sous les feux de l'actualité cette maladie héréditaire fréquente et souvent méconnue. Ses
complications peuvent pourtant être aisément prévenues par un traitement simple et peu
coûteux, les saignées. Bien que cet article laisse encore de très nombreuses questions sans
réponse, il conduit à reconsidérer sous un jour différent les problèmes diagnostiques posés par
cette maladie et, d'une façon plus générale, par les surcharges biologiques en fer ; il conduit
également à revoir les stratégies utilisées pour le conseil génétique et celles qui ont été parfois
envisagées pour le dépistage.
Présentation clinique
D'abord décrite sous le terme de cirrhose bronzée par Trousseau en 1865, puis sous celui
d'hémochromatose par Recklinghausen en 1889, la maladie fut clairement rattachée par ce
dernier à une surcharge progressive et généralisée en fer. Il a cependant fallu attendre le milieu
des années 1970 pour que soit clairement démontrés son caractère héréditaire et sa
transmission récessive [2, 3]. L'hémochromatose s'exprime habituellement entre 30 et 40 ans
chez l'homme, plus tardivement chez la femme en raison d'une relative protection du fait des
pertes menstruelles et des grossesses. Le tableau pleinement évolué ne s'observe plus que de
façon exceptionnelle ; il associe alors de façon variée de nombreuses manifestations cliniques
témoins des atteintes viscérales multiples : mélanodermie souvent accompagnée d'une
sécheresse ichtyosiforme de la peau, d'une déformation des ongles et d'une finesse anormale
des cheveux, hépatopathie cirrhogène évoluant vers un hépatocarcinome dans un tiers des cas,
rhumatisme chronique de type mécanique ou modérément inflammatoire, myocardie non
obstructive, diabète insulino-dépendant, insuffisance hypophysaire à prédominance
gonadotrope. L'évolution naturelle de la maladie est fatale, le plus souvent par insuffisance
cardiaque ou du fait d'un cancer primitif du foie.
Sous le double effet de la sensibilisation des médecins et de l'identification précoce des
malades par les enquêtes familiales, le diagnostic est aujourd'hui porté habituellement dans des
conditions tout à fait différentes, sur bilan biologique provoqué par un signe d'appel, par
exemple : arthralgies touchant en particulier les deuxième et troisième articulations
métacarpophalangiennes, asthénie non expliquée, élévation modérée des transaminases,
découverte d'une hypersidérémie à l'occasion d'un bilan biologique.
Le traitement par saignées est simple et parfaitement toléré. La mélanodermie, l'hépatomégalie,
la cardiomyopathie et l'asthénie y sont sensibles, par contre les autres complications,
insuffisance gonadotrope, diabète, cirrhose et ostéo-arthropathies, sont irréversibles. C'est dire
l'intérêt d'un diagnostic précoce avant toute complication majeure, et donc l'intérêt du conseil
génétique et éventuellement d'un dépistage systématique.
Le gène HFE
Le gène de l'hémochromatose (HFE suivant la nomenclature internationale) a été dès 1975
localisé sur le bras court du chromosome 6 du fait d'une association forte avec l'antigène HLAA3 [4]. Les études familiales ont ensuite conduit à penser que ce gène était physiquement situé
très près de HLA-A, car la distance génétique évaluée entre ces deux loci était inférieure à 1
centimorgan en raison de l'absence de recombinaison décrite [5].
Cette idée a été remise en cause à partir de 1993 par la description d'une association aussi forte
avec l'un des allèles du microsatellite D6S105 localisé à 2,5 mégabases télomériques à HLA-A
[6]. Il est apparu en fait qu'il existait une très vaste région de déséquilibre de liaison, de 2 à 3
mégabases, se traduisant sur toute cette distance par l'existence d'un haplotype HFE
majoritaire, sans doute témoin d'un effet fondateur sinon unique, du moins prépondérant, et d'un
phénomène de suppression de recombinaison qui reste inexpliqué [7].
La découverte rapportée par Mercator Genetics a donc constitué une surprise puisque le gène
candidat identifié, malencontreusement appelé HLA-H, est situé encore plus loin, à environ 4,5
mégabases de HLA-A. Une deuxième surprise a été le fait que la protéine potentielle déduite de
la séquence du gène, constituée de 343 acides aminés, est une protéine transmembranaire
présentant des similitudes importantes avec les protéines de classe I du complexe majeur
d'histocompatibilité, en particulier un domaine susceptible de se lier à la beta2-microglobuline
(figure 1).
Deux mutations ont été décrites dans le gène HLA-H : la mutation C282Y (remplacement de la
cystéine 282 par une tyrosine) et la mutation H63D (remplacement d'une histidine par un acide
aspartique).
* La mutation C282Y est très largement majoritaire puisque retrouvée chez 85 % des 356
chromosomes malades étudiés au départ ; ce pourcentage est de 94,7 % sur les 264
chromosomes HFE testés dans notre laboratoire, correspondant à 92,4 % de malades
homozygotes pour cette mutation [8] ; la mutation C282Y est par ailleurs retrouvée à l'état
hétérozygote chez 5,8 % des sujets dans notre population témoin. La preuve définitive que cette
mutation C282Y est responsable de l'apparition de l'hémochromatose n'est pas apportée mais,
au vu des résultats précédents, si ce n'est pas le cas, elle y est très fortement associée. Bien
que les mécanismes moléculaires en cause ne soient pas compris, un argument vient à l'appui
d'une implication directe de C282Y dans le déterminisme de la maladie ; en effet les souris dont
les deux gènes beta2M ont été invalidés (souris beta2M -/-) développent une surcharge martiale
tissulaire progressive [9, 10]. En faisant disparaître un pont disulfure, la mutation C282Y
désorganiserait le domaine alpha3 et l'empêcherait de contracter des liaisons avec une
molécule de beta2M (figure 1).
* La seconde mutation H63D a été retrouvée chez les malades avec une fréquence allélique de
2,4 % dans l'étude de Feder [1] et de 3,4 % dans la nôtre [8]. La signification de cette deuxième
mutation est d'interprétation plus délicate, essentiellement en raison de sa fréquence très élevée
dans la population générale (16,5 %) : il pourrait ne s'agir que d'un simple polymorphisme
marquant la présence sur certains chromosomes HFE d'une mutation encore non identifiée.
Dans l'état actuel de nos connaissances, seule la présence à l'état homozygote de C282Y peut
donc être considérée avec certitude comme un critère diagnostique d'hémochromatose. Parmi
le petit nombre de sujets chez lesquels avait été porté ce diagnostic et qui ne sont pas
homozygotes C282Y, toutes les possibilités génotypiques s'observent : hétérozygotes C282Y,
hétérozygotes composites C282Y/H63D, homozygotes et hétérozygotes H63D. Il reste à en
comprendre la signification : autre mutation, erreur de diagnostic, autre gène en cause ?
Physiopathologie
Malgré la description d'un « bon » gène candidat, la physiopathologie de l'hémochromatose
reste bien obscure. Chez les malades, l'absorption intestinale du fer est augmentée, au-delà des
seuls besoins physiologiques, et conduit progressivement à l'accumulation tissulaire
caractéristique de l'affection. Ce défaut de régulation de l'absorption intestinale relève-t-il pour
autant d'une anomalie moléculaire primitivement située dans ce tissu ? La question est l'objet de
controverses depuis fort longtemps. D'autres types cellulaires ont également été évoqués
comme siège de la lésion biochimique, en particulier les monocytes macrophages et les
hépatocytes. Aucun éclairage n'est pour le moment apporté par ce que l'on sait du gène HLA-H :
sa transcription est très largement ubiquitaire avec une intensité à peu près identique d'un type
cellulaire à l'autre. Il reste également à comprendre quelles sont les relations entre le produit de
ce gène, apparenté aux molécules HLA de classe I, et la régulation du métabolisme du fer.
Diagnostic biologique
Dans la très grande majorité des cas, le diagnostic d'hémochromatose repose donc sur le bilan
biologique. Quatre examens constituent classiquement ce bilan, mais aucun d'entre eux n'est
pathognomonique de l'hémochromatose.
La sidérémie
À l'état physiologique, la quasi-totalité du fer circulant est liée à la transferrine. En cas de
surcharge, des quantités relativement importantes se fixent à des peptides circulants de faible
poids moléculaire : ce fer non lié à la transferrine (FNLT) contribuerait fortement au
développement des lésions tissulaires de la maladie.
Déterminée à 8 heures du matin (en raison de variations nycthémérales) à jeun, les valeurs
considérées comme normales sont de 9 à 30 µmol/l chez l'homme, de 8 à 28 µmol/l chez la
femme.
Le coefficient de saturation de la transferrine
La transferrine est une beta-globuline d'un poids moléculaire 80 kDa, dont le gène est localisé
sur le chromosome 3. La molécule est formée d'une seule chaîne polypeptidique de 679 acides
aminés et de deux chaînes glycanniques complexes. Sur le plan fonctionnel, elle comprend
deux domaines présentant un grand degré d'homologie interne et possédant chacun un site de
fixation du fer sous forme d'ion ferrique. Sa capacité théorique totale est de 25 µmol de fer par
gramme. Sa concentration sérique, déterminée par une méthode immunochimique et
considérée comme normalement comprise entre 2 et 4 g/l, est indépendante de l'âge et du sexe
chez l'adulte (en dehors de la grossesse). La capacité totale de fixation est calculée en
multipliant cette concentration par 25, soit 50 à 100 µmol/l. Le rapport fer sérique/capacité totale
de fixation mesure le coefficient de saturation de la transferrine : il était normalement de 0,2 à
0,4, avec une valeur légèrement plus faible chez la femme en période d'activité génitale. Chez
l'enfant, du fait d'une sidérémie plus faible, le coefficient de saturation était de 0,10 à 0,30 avant
un an ; il augmente ensuite progressivement pour atteindre les valeurs adultes vers l'âge de 4
ans.
La standardisation récente du dosage immunochimique des protéines sériques par l'utilisation
de l'étalon de référence CRM 470 vient de modifier sensiblement ces valeurs normales qui
doivent maintenant être admises entre 1,7 et 3,5 g/l pour la concentration en transferrine, de 43
à 87 µmol/l pour la capacité totale de fixation et 0,23 à 0,46 pour le coefficient de saturation [11].
La ferritinémie
La ferritine est la protéine majeure de stockage tissulaire du fer : elle est formée d'une
apoprotéine de 480 kDa entourant une masse d'hydroxyphosphate ferrique pouvant contenir
jusqu'à 4 500 atomes de fer. L'apoprotéine est constituée de 24 sous-unités appartenant à deux
espèces moléculaires, les chaînes H et L, formées respectivement de 178 (21 kDa) et 174
acides aminés (19 kDa) et dont les gènes sont respectivement localisés sur les chromosomes
11 et 19. En fonction du tissu et de l'état du capital ferrique, ces deux chaînes s'associent en
proportions variables pour former la molécule de ferritine.
La ferritine présente dans le plasma provient pour une part de la lyse cellulaire physiologique et,
pour une autre part, d'un processus de sécrétion par les cellules du système monocytesmacrophages. La standardisation des méthodes de dosage de la ferritine sérique a fait des
progrès depuis qu'un étalon international est disponible. Elle demande encore à être améliorée
et les valeurs normales restent sensiblement différentes d'une méthode à l'autre, habituellement
entre 30 et 300 µg/l chez l'homme et entre 20 et 180 µg/l chez la femme. Le taux de ferritine
sérique est en principe proportionnel aux réserves tissulaires ; il est cependant difficilement
utilisable pour quantifier la surcharge car il peut être influencé par d'autres facteurs tels que lyse
hépatique et syndrome inflammatoire. Par contre, la ferritinémie est précieuse pour surveiller le
traitement par saignées, c'est-à-dire en apprécier l'efficacité et en adapter la fréquence.
Par ailleurs, la ferritine érythrocytaire a été proposée comme test diagnostique performant des
surcharges en fer, en raison de la précocité de son augmentation ; l'usage en reste limité
essentiellement en raison de la lourdeur du dosage [12].
La ponction-biopsie hépatique
La ponction-biopsie hépatique était considérée jusqu'à présent comme indispensable pour
visualiser la surcharge qui apparaît avec une prédominance parenchymateuse et périlobulaire
contrairement aux surcharges secondaires en fer à prédominance küpferrienne et
centrolobulaire. Elle permet d'autre part de quantifier cette surcharge : la coloration de Perls en
donne une estimation semi-quantitative, mais une évaluation précise nécessite un dosage du fer
par une méthode colorimétrique après minéralisation du tissu. Les valeurs normales de la
concentration hépatique en fer (CHF) sont inférieures à 35 µmol/g de tissu sec, toute valeur
supérieure à 100 µmol/l étant considérée comme le stigmate d'une hémochromatose.
L'informativité de ce dosage est habituellement affinée en rapportant le résultat à l'âge du
patient : un index CHF/âge supérieur à 2 signerait la maladie.
La ponction-biopsie hépatique est un acte qui est loin d'être anodin puisque certaines
statistiques font état de chiffres de complications suivies de décès dans 2 cas pour 1 000 ; c'est
la raison pour laquelle des méthodes non invasives de quantification de la surcharge ferrique du
foie ont été recherchées. Les résultats actuellement obtenus par l'imagerie par résonance
magnétique (IRM) semblent suffisamment sensibles pour que cette exploration apparaisse
comme une alternative potentielle à la ponction-biopsie [13].
Stratégie diagnostique
Jusqu'à maintenant, le diagnostic d'hémochromatose se déroulait en deux étapes : sur le
constat d'un bilan biologique anormal (fer sérique > 35 µmol/l, coefficient de saturation de la
transferrine > 0,65, ferritine sérique > 300 µg/l chez la femme ou 400 µg/l chez l'homme) et, en
l'absence d'une autre cause possible d'augmentation des paramètres de ce bilan (traitement
œstroprogestatif, intoxication alcoolique, hyperthyroïdie, syndrome inflammatoire, cytolyse
hépatique, surcharges secondaires en fer), une biopsie hépatique était indiquée pour apporter la
preuve de la surcharge, la quantifier et conduire au diagnostic.
Cet arbre décisionnel doit maintenant être modifié : le bilan biologique doit être suivi d'une
recherche des mutations C282Y et H63D ; la présence de C282Y à l'état homozygote permet
d'affirmer le diagnostic d'hémochromatose. Dans l'état actuel des connaissances, les autres
situations génotypiques (hétérozygotes simples ou composites) ne permettent pas de conclure,
le caractère pathogène de H63D n'étant pas encore démontré. Ces situations continuent donc à
relever d'une évaluation de la surcharge hépatique par ponction-biopsie ou si possible par IRM.
Conseil génétique
Les données du conseil génétique sont également bouleversées par les avancées récentes de
la génétique moléculaire. Ce conseil a pour but de repérer parmi les frères et sœurs d'un
probant ceux qui sont également malades, et si possible à un stade présymptomatique. Jusqu'à
ces derniers mois le conseil génétique était indirect, c'est-à-dire qu'il s'agissait, par une étude
familiale, de reconstituer les haplotypes à l'aide de marqueurs polymorphiques (d'abord HLA,
puis des microsatellites) ; une fois les deux chromosomes 6 du probant identifiés sans
ambiguïté. Les germains possédant les mêmes chromosomes étaient également considérés
comme atteints d'hémochromatose. Désormais le conseil génétique est possible par la simple
recherche de mutations chez le probant et chez ses apparentés. En cas d'homozygotie C282Y
chez le probant, les questions posées sont directement résolues ; dans le cas de la faible
proportion de malades qui ont un statut génotypique différent, il paraît raisonnable pour le
moment de garder la démarche par marqueurs associés.
Épidémiologie
L'hémochromatose est sans aucun doute la plus fréquente des maladies héréditaires du
métabolisme dans les populations caucasoïdes ; cependant il est fort possible que la prévalence
de la maladie, qui avait été estimée de façon indirecte dans les pays d'origine celtique à des
chiffres aussi élevés que un sujet sur 200 à 300, soit revue à la baisse. C'est ainsi que dans
notre récente série, où plus de 92 % des malades sont homozygotes pour la mutation C282Y, la
fréquence des hétérozygotes pour cette mutation est de 5,8 % dans un groupe contrôle de 139
sujets, ce qui correspond à une prévalence d'environ 1 pour 1 000. Bien entendu cette
estimation demande à être vérifiée pour d'autres régions et sur une échelle plus vaste.
La question du dépistage systématique de masse de l'hémochromatose a été à plusieurs
reprises évoquée. La maladie répond en effet aux critères qui sont habituellement retenus pour
justifier un tel dépistage : fréquence élevée, gravité des complications, existence d'un traitement
préventif qui, dans le cas de l'hémochromatose, présente en outre l'avantage d'être simple et
peu coûteux. Ce dépistage ne pouvait jusqu'à présent être envisagé que sur la base de tests
phénotypiques qui se heurtaient à de nombreuses difficultés (absence de spécificité des
augmentations du fer sérique, du coefficient de saturation de la transferrine et de la ferritinémie
entraînant donc un taux élevé de faux positifs, nécessité en définitive d'une confirmation
diagnostique par un acte « lourd », comme la ponction-biopsie hépatique, ou par l'IRM,
variabilité individuelle dans la rapidité de constitution de la surcharge). Ces difficultés avaient
récemment conduit l'Andem (Agence nationale pour le développement de l'évaluation médicale)
à ne pas recommander le dépistage de l'hémochromatose. La découverte du gène HLA-H, et
surtout l'existence d'une mutation sinon unique du moins très largement majoritaire, détectable
par un test génomique simple, changent complètement les données du problème. La faisabilité
et les différentes implications d'un tel dépistage génotypique devraient rapidement faire l'objet
d'études pilotes.
CONCLUSION
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REFERENCES
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