Génétique et Anesthésie · –exercices musculaires +++ ou exposition à la chaleur +++ •...
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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