ACTUALITES DANS LA MALADIE ACTUALITES DANS LA MALADIE DE CHARCOT-MARIE-TOOTH DE CHARCOT-MARIE-TOOTH

Rencontres franco-chiliennes de neurologieRencontres franco-chiliennes de neurologie

Valparaiso, 14 mars 2008Valparaiso, 14 mars 2008

Dr Odile DubourgDr Odile Dubourg

Consultation de pathologie neuro-musculaire, GHPS, Paris, Consultation de pathologie neuro-musculaire, GHPS, Paris, FranceFrance

IntroductionIntroduction

• La plus fréquente des maladies neuromusculaires

héréditaires

• Groupe de maladies très hétérogènes au plan génétique

• Le phénotype clinique est relativement homogène

• Les gènes en cause codent pour des protéines impliqués

dans des fonctions cellulaires très diverses

• La conséquence commune est une perte axonale longueur-

dépendante

La classification prend en La classification prend en compte…compte…

• Le mode de transmission

• Les résultats de l’examen

électroneuromyographique

• Le gène muté

Plusieurs groupes de CMTPlusieurs groupes de CMT

Mode de transmission

Electrophysiologie

Désignation Sous-types en fonction du gène muté

AD Démyélinisant CMT1 A - F

AD Axonal CMT2 A – L

AD Intermédiaire DI-CMT A - C

D lié à l’X Intermédiaire, axonal ou démyélinisant

CMTDX

AR Démyélinisant CMT4 A - J

AR Axonal AR-CMT2 A - B

Les difficultés de la classificationLes difficultés de la classification

• Certains gènes sont associés à des formes

démyélinisantes, intermédiaires ou axonales

• Certains gènes sont associés à des formes

axonales sensitivo-motrices ou purement motrices

• Certains gènes sont associés à un mode de

transmission autosomique dominant ou autosomique

récessif

Les CMT démyélinisants Les CMT démyélinisants autosomiques dominants ou CMT1autosomiques dominants ou CMT1

Classification des CMT1 Classification des CMT1

Classification

Gènes

Phénotype

CMT1A Duplication de la région chromosomique 17p11.2

CMT démyélinisant

CMT1A PMP22 CMT démyélinisantDejerine-Sottas – Hypomyélinisation congénitale

CMT1B MPZ/ P0 CMT démyélinisantDejerine-Sottas – Hypomyélinisation congénitale

CMT1C SIMPLE CMT démyélinisantCMT axonal

CMT1D EGR2 CMT démyélinisantDejerine-Sottas – Hypomyélinisation congénitale

CMT1F NF-L CMT axonalCMT démyélinisant

Les patients CMT1A ont 3 copies du gène PMP22

Effet de dosage génique

Le CMT1ALe CMT1A

17p (Normal)

17p (Dupliqué)

3 Mb

1,5 Mb

PMP22PMP22

Modèle murin de CMT1AModèle murin de CMT1A

• Lignées de souris transgéniques C22 (7 copies de PMP22)

(Huxley et al., Hum Mol Genet, 1996)

• Phénotype : motricité réduite, tremblement dès l’âge de un mois et demi chez la souris hétérozygote

• Souris C22 : < 20% des fibres myélinisées à P16 Contrôles : > 80%

(Robaglia-Schlupp et al., Brain, 2002)

Effet de l’acide ascorbique sur les souris Effet de l’acide ascorbique sur les souris C22C22

(Passage et al., Nature Medecine, 2005)

•Traitement à partir du 2ème mois avec une dose équivalente à 4 g pour un homme de 70 kg

• Amélioration dès un mois de traitement sur :

- mesures de coordination motrice (Rotarod)

- mobilité (test de la poutre)

- force musculaire (grip test)

• Nerf sciatique (3 mois): remyélinisation

• Diminution d’expression de PMP22 chez souris traitées.

Le premier essai thérapeutique Le premier essai thérapeutique dans la maladie de CMTdans la maladie de CMT

• Objectif :

- Etudier les effets de l’acide ascorbique sur les symptômes de la

maladie de Charcot-Marie-Tooth de type1A

• Essai clinique de phase III

• Schéma de l’étude :

- Etude randomisée en double aveugle versus placebo sur 180

patients

- Etude nationale multicentrique : Paris – Lyon – Marseille

- 3 groupes (60/groupe) : placebo, AA 1g/J, AA 3g/J

Critère principal de jugementCritère principal de jugement

CMT Neuropathy ScoreCMT Neuropathy Score (Shy, Neurology 2005)

• Score composite de 9 items

• Fonctionnel (3 items), examen neurologique (4

items) et paramètres électrophysiologiques (2 items)

• Echelle de 5 points [0-4]

• Score total entre 0 (asymptomatique) et 36

• Validée chez des patients CMT

Paramètre 0 1 2 3 4 Score

Symptômes sensitifs

Abs Limités aux doigts/orteils

Au niv poignets/chevilles

Au niv coudes/genoux

Au dessus coudes/genoux

Symptômes moteurs : mb inf

Abs Steppage Orthèse Canne ou déambulateur, chirurgie

Fauteuil roulant

Symptômes moteurs : mb sup

Abs Difficultés pour boutons et fermetures éclairs

Boutons et fermetures impossibles mais peut écrire

Ne peut écrire ou utiliser un clavier

Symptômes moteurs proximaux

Sensibilité à la piqûre

Nl Réduite au niv doigts/orteils

Jusqu’aux poignets/chevilles

Jusqu’aux coudes/genoux

Au dessus coudes/genoux

Sensibilité aux vibrations

Nl Réduite au niv doigts/orteils

Au niv poignets/chevilles

Au niv coudes/genoux

Au dessus coudes/genoux

Force : mb inf Nle Dorsiflexion du pied : 4

Dorsiflexion du pied ≤ 3

Dorsiflexion et flex. Plant. ≤ 3

Faiblesse proximale

Force : mb sup Nle Muscles intrinsèques ou ext des doigts : 4

Muscles intrinsèques ou ext des doigts ≤ 3

Extenseurs poignets < 5

Faiblesse au dessus coude

CMAP nerf ulnaire (médian)

> 6 mV (>4 mV)

4-5,9 mV(2,8-3,9 mV)

2-3,9 mV(1,2-2,7 mV)

0,1-1,9 mV(0,1-1,1 mV)

Abs

SNAP nerf ulnaire (médian)

9 µV(> 22 µV)

6-8,9 µV(14-21,9 µV)

3-5,9 µV(7-13,9 µV)

0,1-2,9 µV(0,1-6,9 µV)

Abs

Score

CMT Neuropathy Score (CMTNS)CMT Neuropathy Score (CMTNS)

•Le gène responsable a d’abord été identifié en 2000 dans une grande famille russe avec un CMT2 (Mersiyanova et al, Am J Hum Genet);

âge début variable : enfance à 5ème décennie évolution lente et progressive : CMT « classique »

•Il code pour la protéine NF-L correspondant à la chaîne légère des neurofilaments ;

•Par la suite, plusieurs familles ont été décrites avec un phénotype CMT1 (Jordanova et al., Brain, 2003);

âge de début précoce, toujours < 15 ans parfois retard à la marche correspond à un CMT sévère fréquence : 2% des CMT

Le CMT1F/CMT2ELe CMT1F/CMT2E

Mutation de NF-L

Phénotype Référence

Glu7Lys Non précisé Jordanova et al (2003)

Pro8Arg CMT1/2/Intermédiaire

De Jonghe et al (2001) ; Jordanova et al (2003) ; Miltenberger-Miltenyi, 2007

Pro8Leu CMT1 Jordanova et al (2003)

Pro8Gln CMT1 Jordanova et al (2003)

Pro22Thr CMT1 Yoshihara et al (2002)

Pro22Ser CMT1/2 Fabrizi et al (2004) ; Georgiou et la (2002)

Gly89Lys CMT1 Jordanova et al (2003)

L93P CMT Intermédiaire Miltenberger-Miltenyi, 2007

Asn97Ser CMT1 Jordanova et al (2003); Yoshihara et al (2002)

Ala149Val Non précisé Yoshihara et al (2002)

Gln333Pro CMT2 Mersiyanova et al (2000)

Leu334Pro CMT2 Choi et al (2004)

Glu396Lys CMT1/2 Choi et al (2004) ; Zuchner et al (2004)

Glu527Del CMT1/polymorphisme

Yoshihara et al (2002) ; Jordanova et al (2003) ; Yamamoto et al (2004)

Les mutations du gène NEFL : plusieurs Les mutations du gène NEFL : plusieurs phénotypesphénotypes

Les neurofilaments : Les neurofilaments : constituants majeurs du cytosquelette axonalconstituants majeurs du cytosquelette axonal

• Les neurofilaments font partie des filaments intermédiaires cytoplasmiques.

• Ils sont formés par la copolymérisation de trois protéines : NF-L (62 kD), NF-M (160 kD) et NF-H (200 kD).

•Ils sont synthétisés dans le corps cellulaire et transportés dans l’axone.

•Ils régulent le calibre axonal et la vitesse de conduction des nerfs périphériques.

• Dans les GDR en culture, les protéines NF-L mutées :

- perturbent l’assemblage et le transport axonal des neurofilaments

- perturbent le transport des mitochondries vers les segments distaux de l’axone (Brownless et al., Hum Mol Genet, 2002)

Les CMT axonaux autosomiques Les CMT axonaux autosomiques dominants ou CMT2dominants ou CMT2

Le CMT2Le CMT2

• La plupart des gènes ont été identifiés au cours des 5 dernières années

• Une forme fréquente se dégage : le CMT2A et les mutations du gène MFN2

• Plusieurs gènes sont associés à des phénotypes chevauchants entre CMT2 et neuropathies motrices distales héréditaires

• Certaines particularités phénotypiques permettent d’orienter l’analyse génétique

Classification des CMT2Classification des CMT2Classification

Gène Protéine Rôle de la protéine Phénotype Particularités

CMT2A KIF1B- Kinesin family member 1B

Transport axonal CMT2 1 seule famille japonaise

CMT2A MFN2 Mitofusine 2 Fusion mitochondriale CMT2 Atrophie optiqueSignes pyramidaux

CMT2B RAB7 Ras-associated protein 7 Trafic des endosomes CMT2 Ulcères, Infections, Amputations

CMT2C Inconnu Inconnu CMT2 Atteinte des CV,du diaphragme

CMT2D GARS Glycyl-tRNA synthetase Accrochage de l’AA glycine sur son ARNt

CMT2dHMN

Atteinte prédominante des mains

CMT2E NF-L Neurofilament light chain Cytosquelette axonal CMT2CMT1

CMT2F HSPB1 Heat shock protein 27 Chaperonne mitochondriale CMT2dHMN

CMT2G Inconnu Inconnu CMT2

CMT 2H/K GDAP1 Ganglioside-induced differentiation-associated protein 1

Glutathion transférase mitochondriale

CMT2 ou intermédiaire

Cordes vocales

CMT2 I/J MPZ Protéine 0 Myéline compacte CMT2 ou intermédiaire

Pupille d’Addie

CMT2L HSPB8 Heat shock protein 22 Chaperonne mitochondriale

CMT2dHMN

Le CMT2ALe CMT2A

• Le gène responsable est identifié en 2004 (Züchner et al, Nature

Genet) dans 7 familles d’origine géographique diverse ;

actuellement, 50 mutations décrites ;

• Il code pour la protéine MFN2 ; c’est une GTPase

mitochondriale transmembranaire qui régule le réseau des

mitochondries par fusion des mitochondries

• Il représente la cause la plus fréquente de CMT2

• La neuropathie peut-être associée :

•à des signes pyramidaux (Zhu et al, Neurology, 2005)

•à une atrophie optique (Züchner et al, Ann Neurol, 2006)

Référence Nb Patients Age de début

Évolution Particularités

Muglia et alJNNP 2008

10 1 – 5 décennie

Variable Clinique et ENMG normaux chez une ♀ de 70 ans porteuse de la mutation

Chung et alBrain 2006

26

24% des familles CMT2 testées

1 – 50 ans Sévère (début < 10 ans)

Bénigne à modérée (début > 10 ans)

Atrophie optique (3)Hypoacousie (3)Voix rauque (2)

Engelfried et al, BMC Med Genet 2006

6

8% des individus testés

Enfance à 62 ans

Non précisée _

Verhoeven et al Brain 2006

29

11% des familles CMT2 testées

1 à 45 ans Sévérité du phénotype liée à l’âge de début28% en FR

Atrophie optique (3)Hypoacousie (1)

Kijima et alHum Genet 2005

7/81 patients avec CMT2 ou non classé

≤ 10 ans Non précisée _

Lawson et alNeurology 2005

23

23% des familles CMT2 testées

5 – 28 ans Non précisée _

Mutations de MFN2 : les grandes sériesMutations de MFN2 : les grandes séries

CGTPase C TM

103 261 408 433 614 646 724 752 757

Structure de MFN2Structure de MFN2

V69F

L76PL92P

R94W

R94Q

A100G

T105M

P123L

G127V

G127D

H165DH165RH165Y

T206I

I213T

F223L

T236M

V244M

R250W

R250Q

P251A

S263P

V273G

R274Q

Q276R

H277R

R280H

F284Y

E347V

K357N

H361YT362M

R364W

M376IM376TL379_M381delA383V

R400X

R418X

E424G R468H

V705I

L710PL753fs

W740S

Q751X

Mutation associée à une atrophie optique

Mutation associée à des signes pyramidaux

Hypothèses physiopathologiquesHypothèses physiopathologiques

•Mutants MFN2 dans des GDR en culture : agrégation des mitochondries dans les corps cellulaires et les portions proximales des axones

• Altération de la mobilité des mitochondries

•Taux d’ATP intracellulaire normal : pas de dysfonction de la chaîne respiratoire

•La liaison des mitochondries à leur transporteurs pourrait être affectée

•Ceci explique la susceptibilité des portions les plus distales de l’axone

(Baloh et al, J Neuroscience, 2007)(Baloh et al, J Neuroscience, 2007)

Formes chevauchantes Formes chevauchantes CMT2/dHMN :CMT2/dHMN :

des formes raresdes formes rares

« dHMN »« dHMN »

Neuropathie motrice distale Neuropathie motrice distale héréditairehéréditaire

Amyotrophie spinale distaleAmyotrophie spinale distale

CMT2CMT2

Signes sensitifs cliniques Signes sensitifs cliniques et/ou et/ou

électrophysiologiquesélectrophysiologiques

• Il est localisé sur le chromosome 7 en 1996

• Le gène responsable est identifié en 2003 (Antonellis et al, Am J Hum Genet)

• Il s’agit du gène GARS, codant pour la glycyl-ARNt synthétase, qui lie l’AA glycine à son ARN de transfert

• 4 mutations faux sens ont été trouvées dans 5 familles

avec atteinte sensitivo-motrice : phénotype CMT2

ou atteinte motrice pure : phénotype dHMN

• Cette forme de CMT est caractérisée par

une atteinte inaugurale des mains (muscles 1er IOD et thénariens)

une évolution très lente

Le CMT2DLe CMT2D

NH2

_ C

__

_ C

__OH

OH_

H

ARN de transfert ARN de transfert spécifique de la glycine spécifique de la glycine (ARNt(ARNtGlyGly))Aminoacyl-ARNt Aminoacyl-ARNt

synthétase spécifique synthétase spécifique de la glycinede la glycine

Acide aminé Acide aminé (glycine)(glycine)

La protéine mutéeLa protéine mutée

Le CMT2D : mécanismes ? Le CMT2D : mécanismes ?

•Un modèle murin de CMT2D développe une

neuropathie sensitivo-motrice sévère (Seburn et

al, Neuron, 2006)

• Ces souris ont des anomalies des

terminaisons nerveuses motrices avec

dénervation partielle des sites post-synaptiques

•Ce processus est dégénératif et prédomine au niveau des jonctions

neuromusculaires des muscles distaux

• Elles ont une perte en fibres myélinisées de grand diamètre au niveau des

nerfs moteurs et sensitifs prédominant dans les portions distales

• Il n’y a pas de diminution de l’activité d’aminoacylation ; les auteurs suggère

un nouvelle fonction – pathogène - de la protéine mutante.

Le CMT2FLe CMT2F

• Il est localisé sur le chromosome 7q11-q21

• Le gène responsable, HSPB1, est identifié en 2004 (Evgarov et al,

Nature Genet)

• Il code pour la protéine HSP27 (small heat-shock protein 27)

• 5 mutations faux sens sont trouvées :

1 famille avec CMT2

4 familles avec dHMN

• Les lignées cellulaires neuronales transfectées avec des

protéines HSP27 mutées ont une viabilité diminuée ; les

cotransfections HSP27 mutée et NF-L WT perturbent

l’assemblage des neurofilaments.

Le CMT2LLe CMT2L

• Il est localisé sur le chromosome 12q24.3

• Le gène responsable, HSPB8, est identifié en 2004 (Irobi et al,

Nature Genet)

• Il code pour la protéine HSP22 (small heat-shock protein 22)

• 2 mutations décrites (2 familles dHMN, 1 famille CMT2)

• En culture, les protéines HSP22 mutées favorisent la formation

d’agrégats cellulaires.

Les petites protéines heat-shock

• Elles peuvent former des dimères, des hétérodimères ou des structures oligomériques plus complexes ;

• Les mutations de HSP22 et HSP27 induisent des interactions anormalement augmentées avec la protéine WT et avec les autres protéines heat-shock ;

• Ceci pourrait favoriser la formation d’agrégats intracellulaires

• Et la dégénérescence axonale progressive...

(Fontaine et al, FASEB Journal, 2006)

Les formes intermédiairesLes formes intermédiaires

• Pendant longtemps, la notion de CMT intermédiaire a été associée au CMTDX, causé par les mutations de la Connexine 32.

• Le concept tend à désigner maintenant les familles où le spectre des vitesses de conduction nerveuses est très étendu.

• D’autres gènes peuvent être responsables de formes intermédiaires :

DNM2DNM2 YARSYARS MPZ NF-L GDAP1

Classification des CMT Classification des CMT intermédiaires intermédiaires

Classification

Localisation chromosomique

Gènes

Protéine

Autosomique dominant

DI-CMTA 10q24 Inconnu

DI-CMTB 19p13-12 DNM2 Dynamine 2

DI-CMTC 1p34-35 YARS Tyrosyl-ARNt synthétase

DI-CMTD 1q22 MPZ Protein 0

CMT2E 8p21 NF-L

Dominant lié à l’X

CMTX1 X GJB1 Cx 32

Autosomique récessif

RI-CMTA 8q21.1 GDAP1

DI-CMTB DI-CMTB • Initialement localisé sur le chromosome 19 ;

•Le gène responsable, DNM2, a été identifié en 2005 (Züchner

et al, Nature Genet) dans 4 familles avec CMT intermédiaire (3) ou CMT2 (1)

• Il code pour une GTPase, la dynamine 2, associée aux microtubules et impliquée dans les phénomènes d’ endocytose et de mobilité cellulaire.

• Dans des lignées cellulaires transfectées, les mutations de DNM2 diminuent sa liaison aux membranes cellulaires

•Les mutations du gène DNM2, affectant un autre domaine de la protéine, sont également associées à des myopathies centro-nucléaires de transmission AD.

Mutation de DNM2

Phénotype Référence

Glu368Gln Myopathie centro-nucléaire + CMT2

Echaniz-Laguna et al (2007)

Gly533Cys CMT2 Fabrizi et al (2007)

Asp551_Glu533del;Asp551fs

CMT Intermédiaire Züchner et al (2005)

Lys558del CMT Intermédiaire Züchner et al (2005)

Lys558Glu CMT Intermédiaire Züchner et al (2005)

Leu566His CMT2 Fabrizi et al (2007)

K599del CMT2 Bitoun and Stojkovic et al, sous presse

Les mutations du gène DNM2Les mutations du gène DNM2

Une patiente avec mutation du gène DNM2Une patiente avec mutation du gène DNM2

• naissance à terme

• Strabisme, ptôsis gauche opérés à 18 mois, 6 ans et 14 ans

• Cataracte congénitale

• petite enfance : difficultés pour le saut

• adolescence : difficultés pour grimper à la corde, se tenir sur les talons et les pointes, entorses de cheville gauche, difficultés pour se tenir sur les talons et les pointes e pieds

• examinée à l’âge de 17 ans : pieds creux, déficit distal des MI affectant les JA et PL, rétractions achilléennes, discrète atteinte faciale, aréflexie ostéo-tendineuse aux MI, hypoesthésie superficielle distale des MI

• Neutropénie chronique

Un exemple de CMT Un exemple de CMT autosomique récessif autosomique récessif

• Localisé en 1993 sur le chromosome 8q21

• Le gène GDAP1 (ganglioside-induced differentiation-associated protein 1 gene) est découvert en 2002 dans des familles avec CMT de transmission autosomique récessive :

- 4 familles tunisiennes avec CMT démyélinisant (Baxter et al, Nature Genet)

- 3 familles espagnoles avec CMT axonal et atteinte des cordes vocales (Cuesta et al, Nature Genet)

• Par la suite, la plupart des familles décrites ont un mode de Par la suite, la plupart des familles décrites ont un mode de transmission autosomique récessif (près de 30 mutations décrites)transmission autosomique récessif (près de 30 mutations décrites)

• Mais les vitesses de conduction sont variables, parfois Mais les vitesses de conduction sont variables, parfois intermédiairesintermédiaires

Le gène GDAP1 : Le gène GDAP1 : CMT autosomique récessif et vitesses de conduction CMT autosomique récessif et vitesses de conduction

variablesvariables

• Age de début : avant 3 ans

• Atteinte distale des quatre membres sévère, précoce (<10 ans)

• Atteinte des muscles proximaux (prédominant aux MI)

• Signes associés : atteinte diaphragmatique atteinte des cordes vocales (plutôt formes axonales ?) diplégie faciale dysphagie

• Perte de la marche chez l’adolescent ou l’adulte jeune

• Quelques patients peuvent avoir une évolution plus lente

Le gène GDAP1 : Le gène GDAP1 : un CMT sévèreun CMT sévère

Le gène GDAP1 : Le gène GDAP1 : Quelques familles avec transmission autosomique dominanteQuelques familles avec transmission autosomique dominante

Claramunt et al, Am J Med Genet 2005

• Une mutation de novo dominante chez un patient sans antécédent familial et deux familles

•Le phénotype est moins sévère que dans les formes autosomiques récessives : début vers l’âge de 20 ans, évolution lente, atteinte axonale

Chung et al, J Hum Genet 2008

• Une famille coréenne de deux patients : début à 16 et 25 ans, évolution lente, atteinte axonale

Quel rôle joue la protéine ? Quel rôle joue la protéine ?

• La protéine GDAP1 est exprimée dans les neurones et

les cellules de Schwann (Niemann et al, J Cell Biol 2005 ; Pedrola et

al, Hum Mol Genet 2005)

• Elle est ancrée sur la membrane externe des

mitochondries

•C’est un régulateur du réseau mitochondrial qui

favorise la fission mitochondriale

• Une bonne régulation du réseau mitochondrial et des

évènements de fusion –fission apparaît indispensable au

bon fonctionnement du nerf périphérique.

Protéines de la myéline périphérique :

PMP22, MPZ/P0, Cx32

Protéines du cytosquelette axonal :

NF-L

Protéines impliquées dans la synthèse, le triage, la dégradation :

DNM2, SIMPLE, GARS

Protéines impliquées dans la dynamique mitochondriale : MFN2, GDAP1

Facteur de transcription : EGR2

La diversité des processus physiopathologiquesLa diversité des processus physiopathologiques