Génétique des anomalies congénitales de l’appareil urinaire (CAKUT)

Rémi Salomon

Centre de Référence des Maladies Rénales Héréditaires de l’Enfant et de

l’Adulte

Service de Néphrologie Pédiatrique

Hôpital Necker-Enfants Malades, Paris, France

Unité Inserm U983

Université Paris Descartes

Journées Parisiennes de Pédiatrie2 et 3 Octobre 2015

Cet intervenant :

a déclaré ses liens d’intérêt

estime qu’ils ne peuvent pas influer sur cette présentation

Tous les orateurs ont reçu une déclaration de liens d’intérêt.

CAKUT

Hydrouretère

Rein multikystique

Reflux vésico-urétéralAgénésie rénale

Hydronéphrose

Hypoplasie

Dysplasie

Système double

Obstruction

Rein en fer à cheval

• 1/500 naissances • Cause majeure d’insuffisance rénale chronique chez l’enfant

• Décès 1/2000 naissances

Hyp

od

ysp

lasi

es

rén

ale

s (H

DR

)

CAKUT : cas familiaux

RécessifDominant

Hérédité mendelienne

218 cas index, anomalies chez les apparentés 1er degré : 23%

Bulum et al Ped Nephrol 2013

CAKUT : cas familiaux

Pénétrance incomplète

et

Expressivité variable

Hérédité complexe:

plusieurs évènements génétique (chez un même patient) ?

autres facteurs ?

Décès avec insuffisance rénale

Hypodysplasierénale sévère

JPUReinsnormaux

Larssen

Développement du métanephros

5ème à 35ème semaine de gestation500 000 à 1 000 000 de

néphrons par rein

Développement du metanephros: gènes impliqués

GDNF

PAX2

RET

PAX2

SIX2

GATA3

CTNNB1

Intégrinea8b1

FGFR1/2

BMP7

FGF9

Maintenance des progéniteurs rénaux

DifférenciationMésenchyme-Epithélium

Wnt9b

Wnt4

SALL1EYA1SIX1

Branching

Canaux collecteurs

Néphrons

FGF20

Bourgeon urétéral

VR

Can

al d

e W

olf

f

CITED1

BMP4

FGF9

HNF1B

WT1 Mésenchymemétanéphrique

condensé

Bardet-Biedl → BBS1-12

Beckwith-Wiedmann → p57KIP2Cat-Eye

Rena cysts and diabetes → TCF2 (HNF1b)EECFanconi

Fraser → FRAS1FrynsJeune (thoracic dystrophic)Johanson-BlizzardKlippel-Feil (sequence)Lateral (sequence)Meckel-GrubelMelnick-Fraser (BOR) → EYA1, SIX1, SIX5MURCS (association)

Oral-Facial-Digital → OFD1Pallister-HallPeter’s-Plus

Renal-coloboma → PAX2Rubinstein-TaybiSchinzel-GiedonTuberous sclerosisSaldino-NoonanMajewski

Townes-Brokes → SALL1VATER (association)

Zellweger → PAF1

AarskogAcrodysostose

Apert → FGFR2Baller-GeroldBranchio-Oculo-Facial

Campomelic dysplasia→ SOX9CHARGE (association)Chondroectodermal dysplasiaElhers-DanlosGorlin

HDR → GATA3Kabuki

Kallmann → KAL1, FGFR1, PROK2Langer-Giedon

Nail-patella sd → LMX1BOpitzRobinowRussel-SilverSaethre-Chotzen

Simpson-Golabi-Behmel →GPC3

Smith-Lemli-Opitz → D(7)HCRVon Hippel Lindau

Williams → elastineDélétions 3p, 4p, 5p, 9p,13q, 18qDuplications 4p, 9pTrisomies 9 mosaïque, 13, 18

Optic disc dysplasiaOptic disc pit

Syndrome rein colobome

Defective closure of the optic fissure in Pax2knock-out mouse

Torres et al. Development 1996

Front views

Back views

Opticfissure

Optic fissure at 6th weeks gestation in human

Family R.

EDD

EDD

Severe renal hypodysplasiaESRD 6 yrsDOB 1973

Kidney normal sizeHypomagnesemiaNo colobomaDOB 1976

GoutCl(Creat) = 72 ml/minNo colobomaDOB 1941

Severe renal HypodysplasiaFocal retinal papilla dysplasiaAnamniosMedical termination of pregnancy

PAX2 mutation detected ontrophoplast Termination of pregnancy

R252XR252X

R252XR252X

R252X

Renal Cysts and Diabetes Syndrome

Hypodysplasie rénale

Kystes corticaux

Kystes glomérulaires

et

+/- malformations utérusDéfauts canaux déférents

Mutation ou délétion TCF2 (HNF1beta) hétérozygote

Diabetes

(MODY type 5)

(hypoplasie du pancréas)

HyperuricemiaHypomagnésémieCytolyse hépatique

Reins hyperéchogènes de taille normale

en fin de grossesse Aspect de PKD

JASN 2007

Mutation de HNF1B dans 75 cas (19.9%)

• deletion : 42 (66% de novo)

• deletion d’un exon : 1

• mutations : 32, dont 18 nouvelles mutations (40% de novo)

Diabetes 4 cas entre 17 et 42 ans

Hyperuricemie et hypomagnésémie souvent associées aux mutations

HNF1B (pas tjs recherchées)

Sévérité rénale très variable entre et dans les familles

Analyse du gène HNF1B dans une cohorte de 377 patients

(étude multicentrique nationale)

Heidet et al. CJASN 2010

Anténatal

Phénotype rénal associé aux mutations du gène TCF2 (HNF1-b)

Heidet et al. CJASN 2010

(62%)

PostnatalAnténatal

Phénotype rénal associé aux mutations du gène TCF2 (HNF1-b)

Heidet et al. CJASN 2010

Renal Cysts and Diabetes Syndrome

• Gros reins hyperéchogènes chez le fœtus

• Histoire familiale ins. Rénale, diabète, goutte … (ou pas)

• Gravité rénale variable

• Risque de diabète

• Anomalie génitales

• Troubles autistiques chez qq patients (vigilance mais prudence dans l’information donnée …)

Cohorte HDR de Necker - diagnostic

HNF1B

PAX2

EYA1

SIX1

pas de mutationidentifiée

N = 716

Pas de mutation identifiée dans les cas d’agénésie rénale bilatérale

79%

dominant

récessif

complexe

Avec antécédents familiaux

N = 176 (24%)

Madariaga et al, 2013

Recherche de nouveaux gènes

Séquençage d’exome total pour 18 familles (9 avec données de liaison)

- Atteintes extra-rénales (4 familles)cœur, cerveau, os

- Agénésie rénale bilatérale (9 familles)- Dysplasie rénale multikystique (6 familles)

Phénotype sévère

- Formes récessives (11 familles)

- Formes dominantes

(3 familles)

- de novo (2 familles)

Génétique

Fœtus avec :

Stratégie

Séquençage d’exome

Analyse BioinformatiqueAnalyse de liaison

Variants d’intérêt

FiltresPolyweb

Exon 2

Exon 3

R G V D S G L Y L G M

R G W T V V S I L E X

*

Contrôle

foetus

Exon 1

Protéine sauvage

* Protéine mutée

22-/-

+/-

-/- -/-

+/-

+/+

c.337delG, p.V113Wfs*9

Validation de la mutation du gène FGF20(fibroblast growth factor 20)

Barak et al, 2012

FGF20 est exprimé au niveau du mésenchyme condensé et permet le maintien des progéniteurs rénaux Six2+

Barak et al, 2012 Culture organotypique E11.5

Identification de mutations du gène ITGA8 (intégrine a8) dans deux familles avec agénésie rénale bilatérale

ExomeExome Exome

Exon 28c.2982+2 T>C

Exon 17c.1622-1626delAGGTG

Exon 13c.1219 G>A

+

Famille 2 Famille 3

-/-+/+

Souris Itga8 -/-

Müller et al, 1997

Analyse de liaison + séquençage de l’exome >> identification d’une mutation DSTYK

Screening sur 311 patients CAKUT >> 7 variants (2.3%)

Fréquence des mutations CAKUT

• Screening de 17 gènes sur 650 familles

– Hypodysplasie rénale: 120

– Reflux vésico-urétéral: 288

– Agénésie rénale unilatérale: 90

>> 37 mutations dans 41 familles (6.3%)

HNF1b: 6, PAX2: 5

ROBO2: 4; SALL1: 9; RET: 3; EYA1: 3

GATA3: 2; CHDL1: 5; SIC2: 1; SIX5: 1

Hwang et al Kidney Int 2014

Human genome (3 x 109

bp)

90% of sequence is

anonymous

10% of sequence encodes for proteins=genes

(approx. 30 000 genes)

23 pairs of chromosomes:

22 pairs of autosomes

1 pair of gonosmes (XY or XX)

Caryotype standard (5Mb) FISH (500 Kb)

CGH-array (jusqu’à 500 pb)

Remaniements génomiques et malformations congénitales de l’appareil urinaire (CAKUT)

• Recherche de Copy Number Variation

• 522 hypodysplasie rénale

• 4733 contrôles

CNV dans 16.6% des cas

CAKUT syndromiques : 22.5%

CAKUT isolés: 14.5%

Sanna-Cherchi 2012

CAKUT et remaniements génomiques

Sanna-Cherchi 2012

Wilkinson et al, Kidney international 2015

L’hypoxie pendant la gestation induitune réduction de la néphrogénèse

L’épigénétique

Méthylation de l’ADN

Modifications des histone

Micro-ARN

Un test génétique pour quoi faire ?

• Peu de chance de trouver une mutation si CAKUT isolé en sporadique

• Si familial et/ou syndromique : se discute

– Quelle valeur pronostique ?

– Quelle implication sur la prise en charge post-natale ?

– Intérêt pour la famille de connaître l’origine de la malformation …

• On ne trouve que ce que l’on cherche …

• La génétique n’explique pas tout …

Hérédité complexe

Facteurs de l’environnement

Facteurs génétiques

Epigénétique

CAKUT: une maladie multifactorielle

PAX2oligogénique

Conseil génétique difficile !

Prudence !

Laboratoire des Maladies Rénales Héréditaires

Camille HumbertFlora LegendrePhilippine GarretOlivier NielOlivier GribouvalMarie-Claire GublerAlexandre BenmerahRémi SalomonCorinne AntignacSophie SaunierCécile Jeanpierre

Néphrologues Pédiatres

Jelena MartinovicMarie-José PerezBrigitte Leroy

Patricia BlanchetYuliya PetrovPhilippe Khau Van KienJoëlle Roume

Généticiens

Foetopathologistes

Centre de référence Marhéa

Laurence HeidetRémi Salomon

Diagnostic génétique

Vincent MorinièreRaphaëlle Campait

Plateforme de Génomique

Christine Bole-FeysotMélanie ParisotMohammed ZarhrateSolenn Pruvost

Plateforme de Bioinformatique

Patrick NitschkéFrédéric ToresCécile Masson

Remerciements

Et bien d’autres…

Collaborations internationales

Raphael Kopan, St Louis, Mo, USAL Kalaydjieva, Perth, Australie

(IC Rémi Salomon)