Pr Didier Lacombe Service de Génétique Médicale, CHU Bordeaux

Laboratoire MRGM, Université Bordeaux

Génétique et Anesthésie

SERVICE DE GENETIQUE MEDICALE

CLINIQUE

- consultation

- conseil génétique

- diagnostic anténatal

- diagnostic

présymptomatique

CHROMOSOMIQUE

- caryotype

- analyse de

microréarrangements

MOLECULAIRE

- recherche de mutations

dans des gènes

Mode de fonctionnement mixte Clinico - Biologique

Discipline transversale

Neurologie

Mucoviscidose Surdités Dermatologie

Gynécologie - obstétrique Pédiatrie

Pédo-psychiatrie

... Autres ... Oncologie

Bases de l’hérédité Hérédité Mendélienne vs non Mendélienne

• Définitions

• Hérédité Mendélienne

– Transmission autosomique dominante

– Transmission autosomique récessive

– Transmission liée lié à l’X

• Hérédité non Mendélienne

– Disomie uniparentale, digénisme,

mitochondriale…

– Hérédité multifactorielle

L’ADN DANS LA CELLULE

BRASSAGE DES GENES

Définitions

Autosomes: chromosomes communs aux 2

sexes (1 à 22)

Gonosomes: chromosomes sexuels (X et Y)

Allèles : formes différentes d’un même gène à

un locus donné

Chromosome 11 Génétique Physique Génique Morbide

CARTOGRAPHIE CHROMOSOMIQUE

Marq

ue

urs

po

lym

orp

hiq

ue

s

Clo

ne

s g

én

om

iqu

es

Gè

nes

Ma

lad

ies

locus SPG15

2,64 Mb

Identification Spg15

Définitions

Autosomes: chromosomes communs aux 2 sexes

Gonosomes: chromosomes sexuels (X et Y)

Allèles : formes différentes d’un même gène à un

locus donné

- beaucoup de gènes ont un seul allèle

- différent par une variation de séquence.

Ex. : groupe sanguin : A, B, O

NB : variation séquence ≠ mutations

Génotype : constitution génétique d’une personne à un (ou plusieurs) locus donnés

génome humain : 1 milliard de bases

1 page : 6080 bases

chromosome 1 : 40329 pages

chromosome 21 : 7726 pages

génome entier : 493421 pages

LE LIVRE DU GENOME

1 gaattcattt cacagcttca ttgccctggc caggttgaac catgtcaagg aaactgtgag

61 cagcatattc aaaacacaaa cattgcttgg cactttggca ctgttttttt tttttttttt

121 ttttttttcc aagcttgtct cccagttagg aacagcctgg aagtcactag tccagactgt

181 gacaagtggt ggaacccggc tcccaggcat tgtggaaata cggttcattg tcacagccac

241 gccaggcctc ggcggagaac tgcgcagcca ggtctgagcg gcaatgcgct ggctcttctg

301 ctgcagctgg ggaccacgtg caggcagctg ggaggtagat tcctgtacct gctgctctgt

361 gcttagtgct ggcttgtcat ggggctagag gttactagtg tggatgataa aaaatattcg

421 ttctgacatt agtagttctg caaatacaca cgctatagcc catgtatcag cagctctgga

481 ataatgtctt gcctcgataa gtagctctgg gactcggaat gttgcagctg ctagatccag

541 atctgcccaa ggcttcaaag gtgaacaaaa aaatagagtg ccactcatat cagtgatttg

601 gactcgaatt tactcaggat ctttactcat agttaaaata ttggcaggtt ctacatacct

661 atgcaactcc cagtggtcat gcaggcagca aactgcatct aggatgggag gtgatgatga

721 cctcactatc ccccaaggta actgagctgg cttcttgttt gttagtagct ctgcaccact

781 agattataag tcagaggtca cacagaagcc ctacttccat gtcagcatga gacagaaaga

841 ctttccgaag agggagggcc cgtgggtgct caagcttgtg aaggaaccac ctttcctctt

901 ggctttgtag acacgacccc aagtgcctca gcctactttg cagtcctcag attcaaacag

961 gtcctcaagc ggctcccact tgctggacag cttcagttta aagtcacagt ccatggtcac

Définitions (suite)

Phénotype : désigne les caractères observés sous la forme

d’une caractéristique physique, biologique, ou moléculaire (pas

forcément pathogène : groupe sanguin, couleurs des yeux, des

cheveux..)

Maladie monogénique : mal. héred. due à une mutation dans

un seul et unique gène, sur un seul ou sur les 2 chromosomes

d ’une même paire

Cas index ou probant ou propositus : premier cas identifié

dans la famille

Définitions (suite)

Homozygote : individu avec deux allèles identiques

Hétérozygote : individu avec deux allèles différents

Hétérozygote composite : individu avec deux

allèles différents

Hémizygote : individu ne portant qu ’un seul allèle à

un locus donné (chromosome X chez les hommes)

Bases de l’hérédité Hérédité Mendélienne vs non Mendélienne

• Définitions

• Hérédité Mendélienne

– Transmission autosomique dominante

– Transmission autosomique récessive

– Transmission liée lié à l’X

• Hérédité non Mendélienne

– Hérédité multifactorielle

Hérédité autosomique dominante

* gènes situés sur les autosomes

* mutation d’une seule copie du gène

suffisante pour observer les signes de la

maladie

* maladie s’exprime chez les hétérozygotes

♀ = ♂, état homozygote : souvent létal mais

parfois idem

* Transmission verticale

1/2 1/2

Hérédité autosomique dominante

Expressivité variable : sévérité différente d’un

sujet à l’autre

- intra et inter-familiale

- recherche de signes cliniques a minima

Pénétrance : pourcentage des sujets porteurs

d’une mutation dominante et exprimant la

maladie

pénétrance incomplète ou âge-dépendante

sauts de génération

Hérédité autosomique dominante

• Mutation de novo

– Premiers cas de maladie AD : mutations de

novo le plus souvent (10-5 à 10-6)

–Typiquement pères d’“ âge avancé ”

• Mosaïcisme germinal

Hérédité autosomique récessive

• gènes situés sur les autosomes

• atteinte des 2 copies du gène nécessaire – la maladie s’exprime uniquement chez les

homozygotes ou les hétérozygotes composites

– porteurs hétérozygotes sains (parents)

• transmission horizontale

1/4 1/2 1/4

Aa Aa Aa

AA aa aa AA Aa Aa

aa AaAa Aa

A gène sain

a gène muté

Hérédité autosomique récessive

Isolats génétiques :

petits groupes dans lesquels la fréquence de certains

gènes récessifs est sensiblement différente de la

population ; isolement souvent en raison de barrières

géographiques, religieuses ou linguistiques

Ex.: maladie de Tay-Sachs et Juifs Ashkénazes

porteurs : 3% maladie : 1/3600 vs 1/360000

Effet fondateur :

un ancêtre commun porteur de la mutation transmise

Ex.: mutation basque du gène CFTR

Hérédité liée à l ’X

• gènes responsables situés sur le chromosome X

• expression surtout chez les garçons

hémizygotes : porteur d’un seul chromosome X

• femmes hétérozygotes

– conductrices cliniquement saines (le plus souvent ?)

mais peuvent transmettre la maladie

• jamais de transmission père-fils

Hérédité liée à l ’X

Lyonnisation de l’X :

* inactivation de la plus grande partie des gènes

situés sur un des X est des cellules féminines

(corpuscule de Barr) ; méthylation de l ’ADN ; centre

d ’inactivation en Xq13

* précoce (dès les premières phases du

développement embryonnaire)

* au hasard sur l’un ou l’autre des chromosomes

* « définitive », clonale, lorsqu’elle est acquise dans

une cellule donnée

Bases de l’hérédité Hérédité Mendélienne vs non Mendélienne

• Définitions

• Hérédité Mendélienne

– Transmission autosomique dominante

– Transmission autosomique récessive

– Transmission liée lié à l’X

• Hérédité non Mendélienne

– Disomie uniparentale, digénisme, mitochondriale…

– Hérédité multifactorielle

Hérédité mitochondriale

Mitochondriale : mode héréditaire concernant la

transmission de la maladies génétiques dues à des anomalies

de l ’ADN mitochondrial

NB: génome mitochondrial peut varier d’une mitochondrie à

l’autre cohabitation de différentes populations de

mitochondries (hétéroplasmie).

sévérité des signes : fonction de la proportion de

mitochondries mutées dans un tissu donné

destruction des mitochondries du spermatozoïde lors de la

fécondation

transmission par les femmes, à tous leurs enfants

GJB 2,+/- GJB 2,+/+

GJB 6,+/+ GJB 6,+/-

+/- +/+ +/- +/- +/+ +/- +/+ +/+

+/- +/- +/+ +/- +/+ +/+ +/+ +/-

+ gène sauvage +/- +/- +/+ +/-

+/- +/+ +/- +/- - gène muté

Diagnostic Prénatal

• Maladies très sévères et incurables

• Soumis à l’avis d’un CPDPN

• Méthode directe ou indirecte

• Biopsie de trophoblaste ou amniocentèse

• IMG en cas de fœtus atteint

– Pas de limite de date

Diagnostic Présymptomatique

• Le DPS s’applique aux situations dans lesquelles la révélation d’un résultat défavorable signifie l’apparition inéluctable de la maladie au cours de la vie (Harper, J Med Genet, 1997)

• Nouvelle approche en Génétique Médicale :

– Sujets asymptomatiques à haut risque (histoire familiale informative)

– Maladies se développant tardivement

– Maladies monogéniques Mendéliennes vs multifactoriel (seulement des facteurs de prédisposition)

Maladie de Steinert

Les Myotonies

• Myotonie = état d’hyperexcitabilité des fibres

musculaires → lenteur anormale et indolore à

la décontraction musculaire

• Action volontaire ou déclenchée électriquement

→ salves de potentiels d’action répétitifs

Myotonie : améliorée par l’effort, non sensible au froid

Paramyotonie : aggravée par l’effort, sensible au froid

Myotonie

spontanée

Myotonie provoquée

CLASSIFICATION

MYOTONIE

Dystrophique Non dystrophique

MD 1

MD 2

Autre?

Paramyotonie congénitale

Myotonie aggravée par le K+

Myotonie aggravée par le froid

Myotonie congénitale

• Maladie neuromusculaire la plus

fréquente chez l’adulte

• Prévalence = 1/8 000 à 1/10 000

• Atteinte multisystémique

• Transmission AD

• Anticipation génétique dûe à une

amplification de triplets

Maladie de Steinert / DM1

• Expressivité variable

• 4 présentations cliniques principales :

– Forme bénigne tardive

• asymptomatique, cataracte

– Forme adulte classique

– Forme juvénile

– Forme néonatale (10%)

• hydramnios, hypotonie, tr. succion/déglutition,

détresse respiratoire, mortalité périnatale, RPM

sévère

DM1.

DM1. Clinique

• Myotonie

• Faiblesse musculaire

• Amyotrophie

• Visage figé

• Ptôsis

• Arythmies

• Cataracte

• Atteinte respiratoire

• Tr. comportement

• Tr. cognitifs

• Hypersomnie

• Tr. digestifs

• Calvitie

• Atrophie testiculaire

• Hyperinsulinisme

DM1 Adulte

DM1

Juvénile

DM1. Paraclinique

• EMG : salves

myotoniques

prédominant dans les

muscles distaux et la

face

• Biopsie : processus

dystrophique, inclusions

intranucléaires d’ARNm

• Cardiaque annuellement – ECG, échocardiographie, holter ECG/24h, stimulation

endocavitaire

• Respiratoire – EFR, gazométrie, examen polysomnographique

• Ophtalmologique – Lampe à fente

• Endocrinienne – Métabolisme des glucides

• Complications à prévenir – Anesthésiques (thiopentone, suxamethonium, neostigmine,

halothane, et excep vecuronium) • Risque insuffisance respiratoire aigue

– Accouchement • Myotonie utérine

DM1. Surveillance

• Localisation en 19q13.3

• Géne DMPK, 15 exons, fonction inconnue

• Répétition (CTG)n en région 3’ transcrite

non traduite

– normal : 5 – 35 CTG

– prémutation : 36 – 49 CTG

– mutation ≥ 50 CTG

DM1. Génétique 1

DM1. Génétique 2

• Corrélation inverse entre l’âge de début et la taille de l’amplification de CTG

• Corrélation entre la sévérité de la maladie et la taille de l’amplification de CTG

50 – 200 : forme bénigne

200 – 500 : forme classique

400 – 700 : forme juvénile

> 1000 : forme congénitale

DM1. Conseil génétique

• Risque de transmission 50%

• Formes néonatales lors des transmissions maternelles, mais pas exclusivement

• DPN

• Diagnostic présymptomatique

– Bénéfice médical : suivi

– DPN

– Orientation professionnelle

Hyperthermie maligne

Hyperthermie maligne

• Maladie des muscles périphériques: – prévalence 1/3 000

– incidence 1/5 000 à 1/50 à 100 000 anesthésies

• Réponse hypermétabolique en présence: – d’anesthésiques inhalés (halothane, isoflurane, sevoflurane,

desflurane, enflurane)

– relaxant musculaire dépolarisant : succinylcholine

– exercices musculaires +++ ou exposition à la chaleur +++

• contractures des muscles squelettiques, glycogénolyse, métabolisme cellulaire , élévation de la température et lactates

Clinique

• acidose, hypercapnie, tachycardie,

hypoxémie, rhabdomyolyse (CPK > 20 000,

hyperkaliémie (risque cardiaque),

myoglobinurie (risque rénal)

• 1ers signes = hypercapnie, tachycardie

– En salle op. le + souvent

– sinon en postop. Immédiat

• Ttt immédiat, sinon décès

– dantrolene +++

Tests diagnostiques

• Biopsie musculaire avec test de

contraction : mesure de la contraction in

vitro en réponse à des doses croissantes

avec caféine et halothane

• 2 gènes connus

– Transmission AD

• prédisposition +++ dans certaines maladies

musculaires : myopathies à central core,

myopathies à multiminicore, syndrome de King

Conclusions

• Apport de la génétique

- Arbre décisionnel y compris pour cas sporadiques

- Progrès en diagnostic précision du conseil génétique, DPN, DPS

- Amélioration des connaissances physiopath

• Y compris formes communes

• Aide au développement de modèles

• Détermination de nouvelles cibles ttt

Nouveaux loci/gènes

Spectres mutationnels

Spectre phénotypique

Corrélations P-G

Fréquence des mutations

Transfert vers le diagnostic

MRGM - Objectifs et Stratégie générale

Mécanismes

physiopathologiques

Voies métaboliques

Conséquences

fonctionnelles des

mutations

Validation des variants

faux-sens

Essais in vitro sur modèles cellulaires

Essais in vivo sur modèles animaux

Cibles thérapeutiques

Stratégies thérapeutiques

Etudes préliminaires

de toxicité et de

faisabilité

Essais thérapeutiques