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Figure 9:Différentes mutations à l’origine de la mucoviscidose.
La formation d’un mucus visqueux a pour origine une défaillance de la sortie des ions chlorures
dans la lumière des épithélia. L’absence de sortie des ions chlorure peut s’expliquer l’absence de
la protéine, son mauvais repliement/adressage à la membrane plasmique (voir Figure 10), à des
défauts dans le domaine R de régulation ou encore à des défauts de conductance.
Figure 10:Localisation par immunofluorescence de la protéine CFTR chez un patient sain
(gauche) et un patient atteint de mucoviscidose porteur de la délétion de la Phe508 (droite).
L’utilisation d’anticorps dirigés contre la protéine CFTR et couplé à des molécules fluorescentes
permet grâce à l’observation par microscopie de fluorescence de localiser la protéine au sein des
cellules de l’épithélium bronchiques.
On observe chez le patient sain que le protéine CFTR est localisée à la membrane apicale des
cellules de l’épithélium. Chez le patient malade porteur de la délétion Phe508 (à droite), on
observe que la protéine est localisée dans l’ensemble de la cellule (plus particulièrement dans le
RER, le Golgi et les vésicules d’endocytose). En effet, cette délétion a pour conséquence un
défaut de repliement de la protéine qui reste alors dans le RER et d’adressage à la membrane
plasmique et qui reste alors dans le Golgi ou les vésicules d’exocytose.
Figure 7:Structure de la protéine CFTR.
La protéine CFTR est une protéine canal transmembranaire composée de 12 hélices alpha hydrophobes. Ces hélices
aménagent un espace hydrophile dans la membrane permettant le passage des ions chlorures.
Du côté intracellulaire, la protéine CFTR possède un domaine de régulation (domaine R) phosphorylable par la
protéine kinase A. Elle possède également deux domaines de fixation aux nucléotides (ATP) appelés domaines NBD
pour Nucleotide Binsding Domain.
Figure 8:Rôle de la protéine CFTR dans la fluidification du mucus bronchique par
phénomène de transport hydro-électrique.
La protéine CFTR suite à activation par la PKA et fixation d’ATP s’ouvre et permet la
sortie d’ions chlorures selon leur potentiel électrochimique. De plus, CFTR inhibe les
canaux sodiques et le sodium ne rentrant plus s’accumule dans le milieu extracellulaire.
Ces deux phénomènes ont pour conséquence la sortie d’eau par osmose vers le
compartiment à la pression osmotique la plus forte : la lumière de la bronche.
En l’absence de CFTR, les ions chlorures ne sortent plus, les ions sodium rentrent ce
qui fait rentrer l’eau dans le compartiment à plus forte pression osmotique : la cellule. Le
mucus se déshydrate donc et devient plus visqueux.
Figure 6:Méthode de génétique inverse ayant permis de localiser le gène
responsable de la mucoviscidose.
Les méthodes de génétique inverse reposent sur la capacité à évaluer la distance
entre le marqueur de la mucoviscidose (le locus CF) et des marqueurs dont la
position est connue dans le génome. Pour cela, il est nécessaire d’étudier un lot
important de famille attient de mucoviscidose et de calculer des % de
recombinaisons entre le marqueur de position et le marqueur de la maladie. Plus le
pourcentage de recombinaison est élevé plus les deux loci sont éloignés
physiquement dans le génome (probabilité de crossing over forte). Plus le
pourcentage de recombinaison est faible plus les loci sont proches : on dit que les
gènes sont liés.
Il a été remarqué que le locus CF coségrege souvent avec le locus de la paroxonase
(PON) situé sur le chromosome 7. Le gène de la mucoviscidose est donc situé sur le
chromosome 7.
Plus précisément il a été montré qu’il coségrège avec un marquer situé sur le bras
long chromosome 7.
Une fois que la séquence est localisée avec précision, on établit la séquence de la
protéine pour laquelle le gène code. Le gène fait 250 000 paires de bases et contient
27 exons.
Patient atteint de mucoviscidose
Figure 11 : Origine de la délation de la phénylalanine 508.
L’alignement des séquences nucléotdiques et protéiques de patients « sains » et atteints de
mucoviscidose met en évidence dans le gène de la mucoviscidose une délétion de 3 paires de
bases : CTT. Cette délétion de trois paires de bases n’entraine pas de décalage du cadre de
lecture (lecture de 3 en 3). En revanche, les trois paires de bases supprimées ne forment pas un
codon : elles sont à cheval sur deux codons successifs. Aussi, le nouveau codon formé par suite à
la délétion est le codon ATT qui, en conséquence de la redondance du code génétique, code
également pour une isoleucine et n’entraine donc qu’une délétion et non pas une délétion et une
mutation.