ED n°4 : Maladies autosomiques récessives et récessives ... · touchées d’une part pour faire...

Ronéo10–UE5:EDn°4

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UE5 : Génétique médicale Chargée d’ED Le 30/11/2017 de 8h30 à 10h30 Ronéotypeur : Zoé Yon-Araud Ronéoficheur : Marie-Lou Wolff

ED n°4 : Maladies autosomiques récessives et récessives liées à l’X


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PLAN

I- Maladies récessives liées à l’X

A- Rappels de cours B- Exercice n°1 C- Exercice n°2 D- Exercice n°3

II- Maladies autosomiques liées à l’X

A- Rappels de cours B- Exercice C- Exemple de question d’examen

III- Exercice à rendre


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I- Maladies récessives liées à l’X

A- Rappels de cours

CRITÈRES DE RECONNAISSANCE

- Dans la très grande majorité des cas : les sujets atteints sont des garçons

- Les sujets mâles atteints sont uniquement dans la lignée maternelle - Il n’y a aucun sujet atteint dans la lignée paternelle - Il n’y a JAMAIS de transmission père-fils +++ (car le père donne

son chromosome Y à son fils, non porteur de la mutation) - Les femmes hétérozygotes ne sont généralement pas atteintes mais

sont conductrices EXEMPLE D’ARBRE GÉNÉALOGIQUE POUR UNE MALADIE RÉCESSIVE LIÉE À L’X

à Uniquement des garçons atteints, antécédents familiaux dans la branche maternelle des garçons, transmission verticale

On va désormais s’intéresser à une maladie récessive liée à l’X en particulier : MYOPATHIE DE DUCHENNE (il s’agit d’une maladie du muscle qui est évolutive = s’aggrave) :

Incidence 1/3500 garçons (dans nos contrées) Clinique - Elle débute en général dans la petite enfance (école maternelle)

- Atteinte musculaire sévère : les premiers muscles atteints sont ceux de la ceinture pelvienne (signe du tabouret + signe de Gowers : s’aider des mains pour se relever). Se caractérise donc par des difficultés à courir, à marcher, à se relever de la position assise, et par une hypertrophie des mollets. Ainsi, les sujets atteints nécessiteront un fauteuil roulant autour de l’âge de 12 ans (perte de la marche)

- Atteintes cardiaques et pulmonaires : myocardiopathie dilatée - Atteinte cognitive (dans 30% des cas) : il y aura un retard mental

associé d’importance variable : parfois 1er signe d’appel de la maladie - Ces patients décèdent vers 20-25 ans (à cause des complications

cardiaques) Diagnostic de certitude

La clinique de la myopathie de Duchenne est évocatrice et donc le diagnostic peut être rapidement suspecté, mais le diagnostic de certitude (confirmation) est établi sur :

- Le taux d’enzymes musculaires CPK : il est augmenté dans le sang. Cela traduit l’atteinte musculaire

- Une biopsie musculaire sur laquelle on réalise de l’immunohistochimie et un western blot : on notera l’absence de dystrophine, qui signe le diagnostic


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Génétique La myopathie de Duchenne est liée à la mutation d’un gène codant pour la dystrophine (Xp21 : nom du locus à chromosome X, bras court, bande 21) à un des plus grands gènes : 2,5 Mb pour 79 exons avec un transcrit de 14 Kb. Ces mutations sur le gène de la dystrophine entraînant cette myopathie peuvent être :

- Dans 70% des cas : des délétions - Dans 30% des cas : des mutations ponctuelles

Il est par ailleurs important de noter que ces mutations peuvent apparaître ponctuellement chez un individu (mutations de novo) et qu’il existe aussi dans cette myopathie des phénomènes de mosaïques germinales dans + de 10% des cas (à la fois des gamètes sains et des gamètes présentant une anomalie génétique chez un même individu qui les transmet à sa descendance ; ainsi le parent porteur d’une mutation germinale en mosaïque n’a pas d’expression de la maladie car ses cellules somatiques sont saines mais il peut avoir des enfants atteints). Ces deux phénomènes sont particulièrement fréquents dans la myopathie de Duchenne, plus que dans d’autres maladies génétiques. Donc il n’y a pas forcément d’histoire familiale.

Intérêt du test moléculaire

On réalise des tests moléculaires (recherche de la mutation) dans les familles touchées d’une part pour faire le diagnostic des sujets atteints et d’autre part pour dépister les femmes conductrices et permettre ainsi le diagnostic anténatal.

B- Exercice n°1

Jean et Nicole, qui ont 25 ans sont adressés à une consultation de conseil génétique. Ils souhaitent fonder une famille mais sont inquiets car Nicole a un demi-frère, Charles (même mère, père différent) qui est atteint de la myopathie de Duchenne. Ce diagnostic a été porté à l'âge de 4 ans, lorsque Charles a été examiné pour un retard de langage. Il avait alors été noté que son développement moteur avait été normal durant la première année de vie, mais qu'il avait des difficultés à monter les escaliers et était considéré comme maladroit à l'école maternelle. Un dosage des CPK avait révélé une activité sérique à 1100 mU/ml (normale < 30) et une biopsie musculaire avait montré un aspect typique de Duchenne. Charles a maintenant 16 ans. Il se déplace en fauteuil roulant depuis l'âge de 11 ans et a une faiblesse très importante des muscles proximaux. Il a eu plusieurs épisodes d'infection respiratoire dont la plus récente a nécessité une hospitalisation prolongée. Ses fonctions cognitives sont diminuées (QI à 80). Jean et Nicole demandent quel est leur risque d'avoir un enfant atteint de myopathie de Duchenne. Remarque : On parle de déficience intellectuelle lorsque le QI < 70 ; donc Charles a certes un QI inférieur à la médiane mais qui n’est pas pour autant anormal. Question 1 : Discuter ce risque On étudie dans cet exercice la myopathie de Duchenne, maladie récessive liée à l’X. Les garçons sont atteints par la maladie qui leur est transmise par leur mère, celle-ci restant généralement asymptomatique. à On fait tout d’abord un arbre.


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Il y a plusieurs possibilités de transmission :

- Pour l’instant, on ne sait pas si la mère de Nicole est conductrice. Si la mère de Nicole est conductrice, Nicole a un risque de ½ d’être elle-même conductrice (car Nicole est une fille et la maladie se transmet sur le mode récessif lié à l’X). Sachant qu’elle est conductrice, elle a un risque de ¼ d’avoir un enfant atteint (aucun risque s’il s’agit d’une fille et un risque de ½ s’il s’agit d’un garçon). Donc le risque que Jean et Nicole aient un enfant atteint est de ½ x ¼ = 1/8. Et le risque qu’ils aient un enfant porteur de la mutation est de ½ x ½ = ¼.

- Il peut également s’agir d’un mosaïcisme germinal chez la mère de Nicole. Cette mutation n’est pas détectable dans son sang et le risque de transmettre la maladie est alors difficile à calculer car il dépend du nombre de cellules germinales touchées. On considère dans la myopathie de Duchenne que le risque de mosaïcisme germinal est de 10%. Dans ce cas, Nicole aura un risque inférieur à ½ d’être conductrice mais il existera quand même un risque.

Remarque : On considère que la mère n’est pas conductrice si elle a une mosaïque germinale.

- Enfin, il peut s’agir d’une mutation de novo chez Charles. Le risque pour le couple d’avoir un enfant atteint est dans ce cas-là le même que dans la population générale (1/3500 ici).

Le généticien prescrit un dosage de CPK sérique et un examen de l'ADN pour Nicole et pour sa mère. Le résultat de dosage des CPK indique que la mère de Nicole est conductrice tandis que le résultat de Nicole est normal, suggérant qu'elle n'est probablement pas conductrice mais sans pouvoir permettre de l'affirmer. Il y a plusieurs années, l'ADN de Charles avait été étudié par Southern blot et le résultat obtenu par le laboratoire (profil de migration des fragments de restriction après coupure par l'enzyme Bgl2 et hybridation avec une sonde cDNA) est montré sur la figure suivante :

Remarques :

- On a une augmentation des CPK chez la grand-mère car elle possède deux X dont un porteur de la mutation (puisqu’elle est conductrice) et suite à la lyonisation du chromosome X (inactivation aléatoire dans la cellule), les X mutés vont être plus ou moins inactivés, causant cette augmentation d’enzymes musculaires. Les femmes conductrices peuvent donc avoir des petites atteintes musculaires (mais également des atteintes cardiaques ++ à surveillance cardiaque).

- Nicole a un taux de CPK normal mais cela ne signifie pas une absence de mutation : l’élévation

des CPK est un signe inconstant. Il faut donc aller vérifier si elle possède la mutation. Question 2 : Compte tenu de ce résultat, quel test complémentaire peut-on faire pour savoir si Nicole est vectrice ?

Bande 1 : profil de migration d’un témoin normal Bande 2 : profil de migration à partir de l’ADN de Charles à Absence du dernier fragment : délétion d’un segment de l’ADN de Charles


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On réalise un CGH-Array : il faut s’assurer que cette technique possède une très forte résolution sur le gène de la dystrophine pour nous permettre de voir les toutes petites délétions, qui sont précisément en cause dans la mutation sur l’ADN de Charles. + Autres méthodes de PCR spécifiques réalisables. Remarques :

- On ne réalise pas de Southern Blot chez Nicole car même si elle était vectrice (un X sain et un X muté), son autre chromosome X est sain et il n’y aurait donc pas de fragment manquant sur le profil de migration.

- On ne réalise pas de séquençage, celui-ci est utilisé pour les mutations ponctuelles.

Le résultat du test indique que Nicole est effectivement vectrice, elle veut néanmoins avoir un enfant et le couple demande au généticien un diagnostic anténatal. Question 3 : Quelles en seront les modalités ?

1- On fait un diagnostic de sexe fœtal sur sang maternel pour connaître le sexe du fœtus. En effet, le placenta relargue des petits bouts d’ADN de l’enfant dans le sang de la mère. À partir de 10 semaines d’aménorrhée on peut regarder si ces fragments d’ADN correspondent à des chromosomes Y, indiquant donc un sexe masculin. S’il y a uniquement des chromosomes X dans le sang de la mère c’est que l’enfant est une fille et on ne fera pas d’examen supplémentaire car l’enfant pourra « seulement » être conductrice (et non atteinte). Cependant, la mère doit en être informée et sa fille pourra avoir recours à un conseil génétique à sa majorité si elle a un projet d’enfant, pour savoir si elle est conductrice ou non.

2- S’il y a des chromosomes Y dans le sang maternel (fœtus mâle) : on réalise une choriocentèse à 12 semaines, c’est-à-dire une biopsie du trophoblaste.

3- Puis analyse moléculaire à partir de la biopsie de trophoblaste pour voir si la mutation y est présente ou non.

Remarque : on peut également proposer un DPI (Diagnostic préimplantatoire). Tout comme le dépistage anténatal, cette technique est autorisée lorsqu’il existe une forte probabilité que l’enfant développe une maladie d’une particulière gravité et incurable au moment du diagnostic. Il n’existe pas de liste de maladies pour lesquelles le DPI (ou dépistage anténatal) serait autorisé mais chaque situation fait l’objet d’une Réunion de Concertation Pluridisciplinaire. Elle permet l’implantation d’un embryon sain après analyse du blastocyste (donc FIV). Un test sanguin réalisé chez Nicole à 9 semaines de grossesse indique que le sexe du fœtus est masculin. Une biopsie de trophoblaste est faite et l'examen de l'ADN fœtal, réalisé par PCR des exons du gène de la dystrophine, montre le résultat suivant :

Question 4 : Que conclure ? On remarque une délétion de l’exon 51 chez Charles, en cause dans la maladie. L’exon 51 de l’ADN du fœtus n’étant pas délété, le fœtus n’est donc pas atteint de la maladie de Duchenne.


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C- Exercice n°2

Pour ce type d’exercice, on attend de nous que l’on discute des différents moyens de transmission de la maladie, plus qu’un calcul de risque simple. On est de nouveau dans un cas de myopathie de Duchenne. Question 1 : Quel est le risque de Christian d’être atteint ? Christian a 28 ans et n’a montré aucun signe de la maladie alors que la maladie de Duchenne se déclare dans la petite enfance, on considère donc qu’il n’est pas atteint. Question 2 : Quel est le risque de Nadine d’être conductrice ? On commence par tester la mère de Pierre :

- Si elle n’est pas conductrice, il n’y a pas de risque que Nadine soit atteinte (excepté celui de la population générale) et il peut s’agir d’une mutation de novo chez Pierre ou d’une mosaïque germinale chez la mère de Pierre

- Si celle-ci est conductrice, il existe un risque pour Nadine d’être également conductrice. On teste alors la mère de Nadine, et si celle-ci est conductrice Nadine a un risque de ½ d’être conductrice. à Si Nadine est conductrice : surveillance cardiaque

Question 3 : Quelle est votre attitude pratique pour les autres membres de la famille ? Si la mutation de Pierre n’est pas de novo, on oriente la famille vers un conseil génétique pour dépister les femmes. On pourra leur proposer un DPI si elles sont vectrices de la maladie.

D- Exercice n°3 Philippe est le seul garçon atteint de myopathie de Duchenne dans sa famille. Il a un frère, Pierre, non atteint. L'analyse de l'ADN de Philippe et Pierre montre que :

- Philippe a une délétion dans le gène DMD - Pierre a reçu de sa mère le même chromosome X maternel mais sans délétion.

Question 1 : Quelles sont vos hypothèses ? Il peut s’agir d’une mutation de novo chez Philippe ou d’un mosaïcisme germinal chez leur mère. Remarque : on sait que Pierre a reçu le même chromosome X maternel que son frère grâce à l’analyse des polymorphismes sur leur ADN.


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Question 2 : Quel conseil génétique donneriez-vous aux parents en ce qui concerne le risque de récurrence d’une myopathie de Duchenne lors d’une prochaine grossesse ? Si la mère a un mosaïcisme germinal, il existe un risque que le couple ait un autre enfant atteint de la même maladie. Mais ce risque est théorique car seule la biopsie des ovocytes ponctionnés de la mère permet de calculer la proportion de X mutés et ainsi de prouver la présence d’une mosaïque germinale, intervention qu’on ne fait pas. Un tel phénomène est simplement mis en évidence lorsqu’une femme a deux enfants atteints mais n’est pas conductrice.

II- Maladies autosomiques récessives

A- Rappels de cours

GÉNÉRALITÉS Les sujets malades sont homozygotes pour la mutation ou hétérozygotes composites (mutations sur les 2 allèles mais différentes). Les deux allèles sont mutés chez un sujet malade. Les sujets hétérozygotes, porteurs d’un seul allèle muté, sont phénotypiquement sains.

CRITÈRES DE RECONNAISSANCE

- Un sujet malade a, dans l’immense majorité des cas, 2 parents sains - Les 2 parents sont hétérozygotes - Les 2 sexes sont également atteints - ¼ de la fratrie est malade - Il y a un excès de mariages consanguins (multiplie le risque que les

deux conjoints aient la mutation à l’état hétérozygote issue d’un ancêtre commun)

- /!\ les enfants sont homozygotes et non hétérozygotes composites TRANSMISSION D’UNE MALADIE AUTOSOMIQUE RÉCESSIVE

Le risque qu’un enfant soit atteint est élevé lorsque :

- la maladie est fréquente (comme par exemple la mucoviscidose) - la maladie est rare et que le conjoint est apparenté (car il y a un

risque qu’il soit porteur de la mutation à l’état hétérozygote) Dans la très grande majorité des cas, un sujet malade épouse un sujet non porteur de la mutation et donc la descendance est saine mais tous les descendants sont alors hétérozygotes pour l’allèle muté. Plus rarement, un sujet malade peut épouser un sujet hétérozygote, dans ce cas la moitié des enfants seront atteints (/!\ ne pas confondre avec une maladie dominante).


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Parfois, deux sujets atteints d’une même maladie AR peuvent se marier (souvent dans les mutations touchant les organes des sens : surdité par exemple) et les conséquences sont variables :

- soit c’est le même gène qui est muté chez les 2 parents : tous les enfants seront atteints

- soit les gènes impliqués chez les 2 parents sont différents du fait de l’hétérogénéité génétique : tous les enfants seront sains

On va désormais s’intéresser à une maladie autosomique récessive en particulier : DRÉPANOCYTOSE

Prévalence Élevée dans certaines régions : 2 à 3% des naissances au Bénin Clinique Anémie chronique (hémolyse), crises vaso-occlusives, douleurs, troubles

vasculaires séquellaires (anomalies spléniques, atteintes cardiaques etc…) à Variabilité clinique très importante de la maladie

Physiopathologie L’HbS se polymérise en situation de désoxygénation entraînant une déformation des globules rouges (ou falciformation : globules rouges en fossiles) responsable des troubles vaso-occlusifs :

- Augmentation de la rigidité et de la fragilité de la paroi des GR - Augmentation de l’adhérence des GR

à Occlusions vasculaires et hémolyse Génétique Mutation dans le gène de la béta-globine qui constitue l’hémoglobine : l’HbA

devient l’HbS : Prise en charge - Prise en charge globale de la maladie dans des centres

- Dépistage néonatal dans les populations à risque pour pouvoir mettre en charge une prise en charge et une surveillance précoces.

- Possibilité de diagnostic prénatal pouvant mener à une IMG

B- Exercice Une enfant de 18 mois est hospitalisée en urgence pour une fièvre à 38°C associée à des douleurs abdominales et articulaires. Cette enfant est Béninoise et il n'existe pas d'antécédents familiaux ou personnels. A l'examen clinique et radiologique, on retrouve une splénomégalie (augmentation de la taille de la rate) mais pas de signes évocateurs d'une urgence chirurgicale. La numération formule sanguine révèle une anémie due à une lyse des globules rouges. Un test de solubilité de l'hémoglobine en milieu réducteur est réalisé au laboratoire et confirme le diagnostic. L'électrophorèse de l'hémoglobine à pH 8,6 montre les résultats suivants :

Question 1 : Interpréter les résultats, quel gène est en cause dans cette maladie ? L’électrophorèse de l’hémoglobine montre qu’il n’y a pas d’HbA mais uniquement de l’HbS. Il s’agit de la drépanocytose. Le gène en cause dans cette maladie est celui de la béta-globine. Voici les résultats du séquençage d'un fragment contenant l'exon 1 et une partie de l'intron 1 du gène β globine chez cette enfant :


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Question 2 : Quelle mutation génétique est à l’origine de cette maladie ? On remarque sur le premier document une substitution A à T au niveau du 7ème codon de l’exon 1. On sait à partir de quel endroit on commence à compter les codons car un exon commence par le codon initiateur ATG. Le 7ème codon correspond au codon GAG, lui-même correspondant à l’acide glutamique lorsqu’il sera traduit en protéine. La mutation étant une substitution de A par T, l’ADN portera le triplet GTG en 7ème position et l’ARNm le triplet GUG, correspondant à l’acide aminé valine. Deux façons de noter cette mutation génétique :

- c.20A>T (c. pour ADN codant ; 20 pour la position du nucléotide) - p. Glu7Val (p. pour protéine ; 7 pour la position du codon)

Question 3 : Quel est, dans cette maladie, l’intérêt diagnostic de l’étude l’ADN ? Il permet de préciser les anomalies en cause dans le cadre d’un conseil génétique dans la famille, c’est-à-dire pour tester les apparentés et voir s’ils sont eux aussi porteurs de la mutation. Grâce à un traitement symptomatique, l'épisode aigu de cette enfant a été rapidement traité. Cette famille a été adressée dans un centre spécialisé (centre de la drépanocytose) pour le suivi de cette affection chronique et conseil génétique. L'analyse des fractions de l'hémoglobine par HPLC montre les résultats indiqués dans le tableau ci-dessous :


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Question 4 : Comment expliquez-vous le fait que le frère du cas index (sujet II2) de 3 ans soit asymptomatique malgré l’absence d’hémoglobine A1 ? Effectivement, le sujet II2 a un taux d’HbA1 de 0%, il n’en a donc pas, il est en revanche asymptomatique alors que son frère qui n’en possède pas non plus est atteint de la drépanocytose. Cela s’explique par le fait que le sujet II2 a encore de l’hémoglobine fœtale (HbF) qui prend en quelque sorte le relai ; mais celle-ci finira par s’épuiser avec le temps et le sujet commencera alors à développer la maladie.

C- Exemple de question d’examen Mr et Mme N. ont eu un enfant pour lequel a été porté le diagnostic de drépanocytose. Le diagnostic a été établi par électrophorèse de l'hémoglobine dans les premiers jours de vie.

a) Quelles pourront être les conséquences pratiques de ce dépistage pour l’enfant et pour ses parents ?

Cela pourra permettre de mettre en place une prise en charge adaptée avant une éventuelle complication de la maladie.

b) L’étude de l’ADN du jeune enfant révèle une hétérozygotie composite : un allèle du gène de la bêta globine possède la mutation caractéristique de la drépanocytose tandis que l'autre allèle possède un codon STOP en position 39. Expliquez pourquoi l'électrophorèse de l'hémoglobine a fait porter le diagnostic de drépanocytose.

L’hétérozygotie composite a le même effet que l’homozygotie car aucun des allèles ne permet d’obtenir une protéine fonctionnelle. L’un des allèles code pour l’HbS, non fonctionnelle, et l’autre possède un codon STOP, entraînant l’absence de protéine. L’électrophorèse montre une seule barre car un des allèles possède un codon STOP entraînant l’absence d’ARN et donc de protéine.

III- Exercice à rendre

Pierre et Alain, âgés de 48 et 46 ans, font partie d’une fratrie de 3. Ils sont tous les deux atteints d’une hémophilie A, affection liée le plus souvent à une mutation d’un gène codant pour un facteur de coagulation (le plus souvent le facteur VIII), gène situé sur le chromosome X. Leur sœur Eliane est en bonne santé.


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Alain et son épouse, Clarisse, ont une fille, Céline, âgée de 25 ans et un garçon, Christian, âgé de 23 ans, tous deux en bonne santé. Céline a elle-même un petit garçon (Philippe) et une petite fille (Zoé) âgés respectivement de 6 mois et 2 ans.

1- Tracer l’arbre généalogique 2- Quel est le risque pour Philippe d’être hémophile ? 3- Quel est le risque pour Zoé d’être hémophile ? 4- Quel est le risque pour Zoé d’être hétérozygote pour la mutation responsable de

l’hémophilie de son grand-père maternel ?

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