PATHOLOGIES ASSOCIEES AUX MUTATIONS ET...

UNIVERSITE DE FRANCHE-COMTE FACULTÉ DE MEDECINE ET DE PHARMACIE DE BESANÇON

Place Saint-Jacques-25030 BESANÇON CEDEX

ANNEE 2005 – N° 25 05 04

PATHOLOGIES ASSOCIEES AUX MUTATIONS ET POLYMORPHISMES DU GÈNE

Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator ou CFTR

THÈSE

Présentée et soutenue publiquement Le 4 mars 2005

Pour obtenir le Diplôme d'Etat de

DOCTEUR EN PHARMACIE

PAR

Fanny ANGELOT Née le 23 juin 1980 à Dijon (21)

Directeur de Thèse : L. BERMONT, Maître de Conférences Examinateurs de la Thèse :

Président :

L. BERMONT, Maître de Conférences

Juges :

S. KOCH, Praticien hospitalier S. FAURE, Docteur en Pharmacie

J. LEBOURG, Docteur en Pharmacie

Á la mémoireÁ la mémoireÁ la mémoireÁ la mémoire

De mon grand-père Gustave De mon parrain Serge De mes grands-mères Georgette et Inge

Je vous dédie cette thèse

ÁÁÁÁ mesmesmesmes parents parents parents parents formidables : Arlette et Jean formidables : Arlette et Jean formidables : Arlette et Jean formidables : Arlette et Jean----MarcMarcMarcMarc,,,,

Merci de m'avoir permis de réaliser ces longues études et celles à venir!

Merci pour l'éducation et les valeurs que vous m'avez transmises.

Merci pour tout l'amour que vous me portez et toute la confiance que vous m'accordez.

Je vous dédie cette thèse en témoignage de ma reconnaissance et de mon amour pour vous.

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Merci pour ton soutien durant ces années.

D'inoubliables moments partagés dans le monde merveilleux de Pharma!

Reçois cette thèse en témoignage de mon amour pour toi.

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Tu as toujours été là pour me soutenir et m'encourager pendant mes études,

Tu occupes une grande place dans ma vie et dans mon cœur.

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Á mon oncle Bernard,Á mon oncle Bernard,Á mon oncle Bernard,Á mon oncle Bernard,

Merci pour ton soutien, et tes précieux conseils à chaque étape de mon cursus.

Très complices par nos similitudes de caractère!

Reçois cette thèse en témoignage de toute mon affection.

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ÁÁÁÁ Madame Biessy et toute l'équipe Madame Biessy et toute l'équipe Madame Biessy et toute l'équipe Madame Biessy et toute l'équipe de la Pharmacie de la Pharmacie de la Pharmacie de la Pharmacie :

Annelise (ma relectrice préférée), Antoinette, Céline, Patrick et Damien

Pour m'avoir accueilli depuis ma troisième année et pour m'avoir transmis tout

leur savoir faire officinal.

Á SÁ SÁ SÁ Sam, Yann et toute l'équipe de l'imprimerie de le faculté.am, Yann et toute l'équipe de l'imprimerie de le faculté.am, Yann et toute l'équipe de l'imprimerie de le faculté.am, Yann et toute l'équipe de l'imprimerie de le faculté.

Pour tous les services que vous m'avez rendus et votre sympathie!

ÁÁÁÁ Kévin, Sophie, Julien, Mélanie, Gérald, Kévin, Sophie, Julien, Mélanie, Gérald, Kévin, Sophie, Julien, Mélanie, Gérald, Kévin, Sophie, Julien, Mélanie, Gérald, JeanJeanJeanJean----EdouardEdouardEdouardEdouard et Hervé et Hervé et Hervé et Hervé

Membres de notre bureau de l'Association Amicale des Etudiants en Pharmacie

de Besançon.

Les premiers souvenirs de ma vie associative!

ÁÁÁÁ Arnaud, Julie Arnaud, Julie Arnaud, Julie Arnaud, Julien, Karim, Geoffn, Karim, Geoffn, Karim, Geoffn, Karim, Geoffroy, Bastien, Alexia, Maud, Nicoroy, Bastien, Alexia, Maud, Nicoroy, Bastien, Alexia, Maud, Nicoroy, Bastien, Alexia, Maud, Nicolaslaslaslas et Kévin et Kévin et Kévin et Kévin

Membres de notre bureau de l'Association Nationale des Etudiants en Pharmacie

de France.

Jamais je n'oublierai cette merveilleuse expérience partagée avec vous.

ÁÁÁÁ tous tous tous tous mes amis mes amis mes amis mes amis ::::

Anne Anne Anne Anne et Anneet Anneet Anneet Anne----laurelaurelaurelaure, mes amies d'enfance !

Adeline et EliseAdeline et EliseAdeline et EliseAdeline et Elise, éloignées mais jamais très loin!

Cindy Cindy Cindy Cindy (ma confidente!), SophieSophieSophieSophie (ma Soso!), MélanieMélanieMélanieMélanie (la Cogéma!), HHHHeeeervérvérvérvé (mon

bodyguard!), AlineAlineAlineAline (ma belle sœur préférée), KévinKévinKévinKévin (mon assistant informatique!),

EmilEmilEmilEmiliiiieeee et et et et Stéph Stéph Stéph Stéphanieanieanieanie (nos futures biologistes) : toute ma tribu !

Nicolas (Nicolas (Nicolas (Nicolas (Mon deuxième frère !), ), ), ), Jean Jean Jean Jean ----Edouard (Edouard (Edouard (Edouard (mon Doudou !)))), SébastienSébastienSébastienSébastien

(Limoges forever !), Julien Julien Julien Julien (Fan du hamster !), Karine et GéraldKarine et GéraldKarine et GéraldKarine et Gérald ( ( ( (amis des

écureuils !)))),,,, Virginie et TatoVirginie et TatoVirginie et TatoVirginie et Tato ( ( ( (mes saucisses préférées !)))),,,, Sophie et Sophie et Sophie et Sophie et JérômeJérômeJérômeJérôme (la

Cluze du bonheur !), Mélanie et ArnaudMélanie et ArnaudMélanie et ArnaudMélanie et Arnaud (C’est bon ça !), Charlotte et CédricCharlotte et CédricCharlotte et CédricCharlotte et Cédric

(nouvelle collègue !), Ségo et OliveSégo et OliveSégo et OliveSégo et Olive (les romanos de Lyon !).

Á toutes les personnes qui souffrent de maladies généÁ toutes les personnes qui souffrent de maladies généÁ toutes les personnes qui souffrent de maladies généÁ toutes les personnes qui souffrent de maladies génétiques.tiques.tiques.tiques.

1

Pathologies associées aux

mutations et polymorphismes du

gène Cystic Fibrosis

Transmembrane Conductance

Regulator ou CFTR

3

SOMMAIRE

INTRODUCTION

I. Le gène et la protéine CFTR

1. Le gène CFTR

2. La protéine CFTR

3. Anomalies moléculaires

4. Recherche des mutations du gène CFTR

II. Aspects cliniques et diagnostiques de la mucoviscidose

1. Description clinique

2. Méthodes diagnostiques

III. Implications de mutations hétérozygotes du CFTR dans d'autres

pathologies

1. Dans les pancréatites

2. Dans d'autres pathologies

3. Conclusion

IV. Les traitements actuels de la mucoviscidose

1. Traitement de la pathologie respiratoire

2. Traitement de l'atteinte digestive

3. La thérapie génique

4. La thérapie protéique

CONCLUSION

5

LISTE DES ABREVIATIONS

AA : Acide Aminé

AAV : Adeno-Associated Virus

ABC : ATP Binding Cassette

ABCD : Agénésie Bilatérale des Canaux Déférents

ABPA : Aspergillose BronchoPulmonaire d'origine Allergique

ADN : Acide DésoxyriboNucléique

ADNc : Acide DésoxyriboNucléique complémentaire

ADP : Adénosique DiPhosphate

AINS : Anti Inflammatoire Non Stéroïdien

AMPc : Adénosine MonoPhosphate cyclique

ARN : Acide RiboNucléique

ARNm : Acide RiboNucléique messager

ATP : Adénosique Triphosphate

ATPase : enzyme hydrolysant l'ATP

AUDC : Acide UrsoDéoxyCholique

BPCO : BronchoPneumopathie Chronique Obstructive

Br : Brome

Ca : Calcium

CBF : Cirrhose Biliaire Focale

CF : Cystic Fibrosis

CFTR : Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator

Cl : Chlore

CML : Cirrhose MultiLobulaire

CNAMTS : Caisse Nationale d'Assurance Maladie des Travailleurs Salariés

CPX : 8-Cyclopentyl-1,3-diPropylXanthine

DDP : Différence de Potentiel Transépithélial

DEP : Débit Expiratoire de Pointe

6

ECBC : Examen CytoBactériologique des Crachats

EFR : Explorations Fonctionnelles Respiratoires

ENac : canaux sodiques sensibles à l'amiloride

GSH : glutathion réduit

H : Hydrogène

I : Iode

IgA : Immunoglobuline A

IL6 : Interleukine 6

IPE : Insuffisance Pancréatique Exocrine

IPLV : Intolérance aux Protéines du Lait de Vache

Kb : KiloBases

KDa : kilodalton

mA : milliampère

MDR : Multi-Drug Resistance P-glycoprotein

mEq/L : milliéquivalent par litre

mg : milligramme

mL : millilitre

mM : millimole

Na : sodium

NaCl : chlorure de sodium

NBF1, NBF2 : Nucleotide Binding Fold

OLA : Oligonucleotide Ligation Assay

ORCC : Outwardly Rectifying Chloride Channel

PC : Pancréatite Chronique

PCR : Polymerase Chain Reaction

PEO : pentaethyleneoxide

PKA : Protéine Kinase A

PNN : PolyNucléaire Neutrophile

PRSS1 : Pancreatic Trypsine 1; trypsinogène cationique

RE : Reticulum Endoplasmique

RGO : Reflux Gastro-Oesophagien

Rh-DNase : DesoxyriboNucléase Recombinante humaine

ROMK : Renal Outer Medullary potassium channels

SIDA : Syndrôme de l'ImmunoDéficience Humaine

7

SOID : Syndrôme d'Obstruction Intestinale Distale

SPE : Suffisance Pancréatique Exocrine

SPINK1 : Serine Protease Inhibitor Kazal type 1; inhibiteur de protéases Kazal type 1

TNF� : Tumor Necrosis Factor �

VIH : Virus de l'Immunodéficience Humaine

9

INTRODUCTION La mucoviscidose, appelée aussi fibrose kystique (cystic fibrosis : CF)), est la plus

fréquente des maladies graves, monogéniques autosomiques récessives des

populations d'origine caucasienne. Elle touche, en France un enfant sur 2500 et une

personne sur 25 est hétérozygote pour la maladie. La mucoviscidose survient suite à

une ou plusieurs mutations du gène codant la protéine Cystic Fibrosis

Transmembrane conductance Regulator (CFTR). Depuis 1989, date de découverte

de la localisation du gène, plus de 1000 mutations ont été découvertes dans le

monde, dont la plus fréquente est la mutation �F508.

L'absence ou la non-fonctionnalité de cette protéine, ayant principalement la fonction

de canal chlore, localisée au niveau pulmonaire mais aussi du pancréas, du tractus

digestif, de l'appareil génital, provoque une stase, et un épaississement des

secrétions hydroélectrolytiques épithéliales. Le nombre important de mutations

associé à une répartition très variée de la protéine induit des phénotypes très

différents, dont certains ne sont découverts qu'à l'âge adulte.

Chronique, et habituellement progressive la mucoviscidose peut toucher

pratiquement tous les viscères. Ses principales manifestations pathologiques

concernent l'appareil respiratoire, le tractus intestinal, le pancréas et le foie. La forme

la plus habituelle associe une sémiologie respiratoire et digestive à des problèmes

nutritionnels. Dans tous les cas, le pronostic est largement dominé par l'atteinte

respiratoire. Le dépistage néonatal systématique de la mucoviscidose s'est

généralisé sur tout le territoire français depuis le début de l'année 2002.

La recherche systématique de mutations du gène CFTR a permis de mettre en

évidence des formes atypiques de mucoviscidose, d'expression tardive, relativement

bien tolérées. Ainsi des altérations du CFTR sont corrélées à certaines pancréatites

chroniques idiopathiques, des agénésies bilatérales des canaux déférents ou encore

à certaines aspergilloses bronchopulmonaires d’origine allergique.

Les thérapeutiques actuelles purement symptomatologiques se contentent de traiter

les conséquences du dysfonctionnement de la protéine, afin d'améliorer la qualité et

la durée de vie des patients. Cependant, la thérapie génique apparaît ici comme une

10

méthode thérapeutique globale, capable de s'attaquer à la racine de la maladie. La

recherche de molécules ayant une activité sur la conduction du gène CFTR muté fait

actuellement l'objet de programmes de "screening" largement automatisés qui

permettent d'espérer l'apparition de nouveaux agents pharmacologiques dans les

années à venir.

11

I. Le gène et la protéine CFTR

13

Le clonage du gène codant la protéine CFTR a représenté une étape déterminante

sur la voie de la compréhension des altérations moléculaires et de ses

conséquences cellulaires qui, toutefois ne sont pas encore complètement élucidées.

L'analyse du gène, et de ses mutations aide à mieux appréhender les corrélations

génotype-phénotype qui ont permis de mettre en œuvre des moyens efficaces de

diagnostic, et de prévention de la mucoviscidose.

1. Le gène CFTR

Le gène CFTR a été identifié sur le bras long du chromosome 7 en 1985, et cloné en

1989 par l’équipe de Tsui au Canada, et de sa séquence a été déduite la structure

de la protéine par Collins et coll. (1).

Il s’étend sur 230 kb, et est transcrit en un ARN messager de 6,5 kb présent

notamment dans les glandes sudoripares, les poumons, l'intestin, le pancréas, la

vésicule biliaire, les glandes salivaires, et le tractus génital. Il est composé de 27

exons codant une protéine transmembranaire de 1480 acides aminés appelée CFTR.

La masse moléculaire de la protéine CFTR est de 170 kDa lorsqu’elle est

entièrement glycosylée.

2. La protéine CFTR

2.1/ Structure

Un modèle de structure a été proposé pour cette protéine, fondé sur l'analyse des

séquences nucléotidiques du gène (Figure 1) (2).

La protéine CFTR est insérée dans la membrane cytoplasmique, via deux groupes

d’hélices � à domaines hydrophobes. Elle possède deux domaines hydrophiles

cytoplasmiques appelés Nucléotide Binding Fold (NBF1 et NBF2) capables de fixer

l’ATP, ainsi qu’un domaine dit régulateur (R) qui expose à sa surface plusieurs

sérines phosphorylables par les protéines kinases A et C. Ces caractéristiques

structurales ont permis de classer la protéine CFTR dans une famille de

14

transporteurs membranaires, celle des protéines ATP-binding cassette (ABC) plus

précisément ABCC7, qui possèdent une similitude de séquence, notamment au

niveau des domaines NBF.

Figure 1: Modèle structural de la protéine CFTR La protéine CFTR comprend deux domaines transmembranaires constitués de six hélices transmembranaires (cylindres jaunes), deux sites de fixation de l'ATP (Nucleotide Binding Fold 1 et 2: NBF1 et 2 en bleu), et un domaine régulateur R (sphère verte) intracellulaire entre les deux domaines transmembranaires.

2.2/ Localisation

La protéine CFTR se situe dans la région apicale des cellules de plusieurs

épithéliums du tractus intestinal, des canaux pancréatiques, des glandes salivaires,

des canaux déférents, de l'épididyme, et de l'appareil pulmonaire ; plus précisément

dans l'épithélium de surface des voies aériennes supérieures (nasales), inférieures

proximales (trachée, bronches), et distales (cellules épithéliales bronchiolaires, et

alvéolaires). Une telle hétérogénéité d'expression de CFTR rend compte d'emblée de

la difficulté de ciblage cellulaire pour le transfert génique de CFTR.

15

2.3/ Fonctions

Les fonctions de la protéine CFTR sont multiples mais ne sont pas toutes encore

complètement élucidées d’un point de vue moléculaire.

a) Canal chlore

La fonction canal chlore de la protéine a été mise en évidence par des expériences

de transfection de l'ADNc CFTR normal dans des cellules épithéliales pulmonaires

de patients mucoviscidosiques. Ces cellules avant transfection, ne réagissent pas à

une augmentation de la sécrétion d'ions chlorures en réponse à une stimulation par

l'AMPc, contrairement aux cellules épithéliales des sujets sains. Après transfert du

gène CFTR, les cellules acquièrent la capacité de sécréter les ions chlorures. De

plus des cellules qui normalement n'expriment pas la protéine CFTR manifestent une

conductance après transfection de l'ADNc CFTR normal, et stimulation par l'AMPc.

Ces expériences ont permis d'attribuer à la protéine CFTR un rôle dans la

perméabilité transmembranaire des ions chlorures.

La protéine CFTR agit donc comme un canal ionique de faible conductance sélectif

pour les anions (Br�>Cl�>I�), contrôlé par l'AMPc via la phosphorylation, et l’activation

de CFTR par la protéine kinase A au niveau du domaine R.

Fonctionnement du canal chlore : sous l'influence de la PhosphoKinase A (PKA),

toutes ou une partie seulement des sérines régulatrices du domaine R peuvent être

phosphorylées. Dans les deux cas, cette phosphorylation permet la fixation de l'ATP

sur un NBF. La liaison de l'ATP induit une modification de conformation de la

protéine, et l’ouverture du pore. Si le domaine R n'est que partiellement phosphorylé,

l'ATP est hydrolysé en ADP qui se dissocie rapidement du NBF, et le canal reprend

sa forme fermée. Si toutes les sérines régulatrices du domaine R sont

phosphorylées, une molécule d'ATP peut se fixer sur le deuxième NBF, et stabiliser

le canal dans sa conformation ouverte. L'hydrolyse de l'ATP provoque sa dissociation

du NBF, et le retour à une forme instable. Le cycle d’hydrolyse (par la fonction

ATPase des NBFs) semble être bien corrélé avec le cycle d’ouverture-fermeture de

CFTR. Dans tous les cas, le passage des ions chlorures à travers le canal se fait

selon un gradient électrochimique. Dans les cellules épithéliales bronchiques, ce

16

gradient est inversé par rapport aux cellules des glandes sudoripares, ce qui

explique que le film liquidien qui tapisse les cellules épithéliales bronchiques soit

déshydraté et pauvre en chlorures alors que la sueur des patients mucoviscidosiques

est concentrée en ions chlorures.

b) Autres fonctions

• La protéine CFTR participe aux flux ionique transépithélial qui s'accompagne

d'un flux d'eau modulant l'hydratation du mucus, et contrôlant l'osmolarité du

liquide périciliaire. Les modifications de l'osmolarité entraînent une

augmentation de la viscosité, et un ralentissement du transport muco-ciliaire.

• L'activation de la protéine CFTR est associée à une sortie d'ATP de la cellule,

qui se fixe à un récepteur prurinergique qui, à son tour, par l'intermédiaire

d'une protéine G, active l'ouverture d'un canal chlore rectifiant Outwardly

Rectifying Chloride Channel (ORCC), et provoque l'efflux d'ions chlorures

(Figure 2).

• L'activation de CFTR provoque une activation des canaux Ca++/Cl� par

l'intermédiaire de l'ATP, ainsi que l'inhibition des canaux Epithelial Na Channel

ENaC (canaux sodiques sensibles à l'amiloride) entraînant une hyper-

absorption du Na (3).

17

Figure 2 : CFTR, une protéine multifonctionnelle

Ce modèle de la cellule épithéliale résume la multifonctionnalité de la protéine CFTR.1) La fonction canal chlore, 2) Le relargage d'ATP, 3) Régulation positive de ORCC ( Outwardly Rectifying Cl Channels), 4) Régulation négative du sodium ENac (Epithélial Na+ Channels), 5) Régulation des vésicules circulantes, 6) Régulation entre les différents compartiments intracellulaires,7) Modulation de la sensibilité des Renal Outer Medullary potassium channels (ROMK) aux sulfonylurées ; RE Réticulum Endoplasmique, TGN Trans Golgi Network.

• La régulation du pH intracellulaire, du mécanisme d'endocytose, et du

recyclage membranaire sont d'autres fonctions de la protéine CFTR (4). Au

cours de la maturation de CFTR, et de son adressage à sa membrane

plasmique apicale, la protéine CFTR réside dans des organites intracellulaires

membranaires. La non fonctionnalité de CFTR serait responsable d'un défaut

d'acidification du réseau trans-Golgien avec pour conséquence des anomalies

enzymatiques notamment des enzymes sensibles au pH comme les

sialyltransférases et les sulfotransférases (enzymes importantes pour la

maturation des mucines bronchiques qui interviennent dans la défense

antibactérienne au niveau de la muqueuse respiratoire). Un défaut

d'acidification intracellulaire peut également entraîner un défaut d'absorption

cellulaire du fer, altérer l'endocytose des hydrolases lysosomiales ou entraîner

une diminution du recyclage des récepteurs. La protéine CFTR est aussi

18

impliquée dans la régulation du recyclage membranaire des cellules

épithéliales.

• La protéine CFTR participe également à la régulation de la sécrétion des

glycoconjugués et des glycoprotéines. L'épithélium de surface, et la sous

muqueuse trachéobronchique sécrètent de nombreux glycoconjugués

(glycoprotéine, mucines, …), et des protéines à activité anti-bactérienne,

contenus dans le mucus respiratoire. Des études ont montré que

contrairement à la voie de la sécrétion constitutive qui est intacte dans la

mucoviscidose, la voie de sécrétion régulée est déficiente.

Ces observations montrent que parallèlement à un défaut de transport ionique

(Cl� et Na+), il existe aussi un défaut de sécrétion de composés de mucus qui

s'accumulent dans les canaux collecteurs des glandes trachébronchiques

• Le canal CFTR est également perméable au tripeptide glutathion : g-glutamyl-

cystéinyl-glycine (GSH), qui représente l’antioxydant extra-cellulaire le plus

abondant dans les poumons. Ils contiennent environ 400 mM de GSH, ce qui

représente 50 fois la concentration trouvée dans le plasma et 100 fois celle

trouvée dans les fluides de beaucoup d'autres tissus. La concentration en

GSH dans les épithéliums présentant un phénotype CF est fortement réduite.

• La protéine CFTR joue un rôle de défense anti-bactérienne de la muqueuse

respiratoire. Une question importante, non encore élucidée, concerne le rôle

de CFTR dans l'initiation de l'infection des voies aériennes par des germes

opportunistes comme Pseudomanas aeruginosa. En effet plus de 95 % de la

morbidité, et de la mortalité des patients atteints de mucoviscidose, est due à

l'hypersécrétion bronchique chronique associée à une infection bactérienne

sévère. Il a été suggéré que la protéine CFTR sauvage puisse être un

récepteur de Pseudomonas aeruginosa au niveau de la membrane apicale

des cellules épithéliales bronchiques (5). La concentration élevée en NaCl du

liquide de surface alvéolaire (par un facteur 2 à 3 chez des patients

19

mucoviscidosiques) intervient en inhibant l'activité bactéricide de petits

peptides antibactériens (les �défensines) actifs sur les bactéries type

Pseudomonas aruginosa, et Staphylococcus aureus.

• CFTR serait aussi impliqué dans le contrôle des processus du transit

intracellulaire. Ainsi CFTR pourrait influencer la sécrétion de mucines, et

d'autres protéines en agissant sur le "transfert endomembranaire", et le

nombre de transporteurs ioniques.

• La protéine CFTR agit comme un transporteur actif de molécules, comme le

démontre la similitude de séquence de CFTR avec les membres de la

superfamille des ATPases/ABC, transporteurs dont le représentant le plus

connu est la protéine Multi-Drug Resistance P-glycoprotein (MDR) ou ABCB1,

dont la surexpression dans certaines cellules cancéreuses est responsable du

phénomène de résistance aux chimiothérapies anticancéreuses. D’ailleurs, le

CFTR appartient à cette famille ABC dans laquelle il se trouve référencé sous

ABCC7.

• La protéine CFTR n'est pas seulement un canal chlore activé par l'AMP

cyclique mais elle contrôle également l'activité d'autres canaux ioniques, et

transporteurs d'ions. Au niveau de la membrane basolatérale, il existe des

canaux chlore, des canaux potassium, des co-transporteurs Na+/K+/Cl�

inhibés par le bumétanide, des échangeurs Na/H, et des pompes Na/K

ATPase.

• Une autre caractéristique du canal chlore susceptible d'intervenir dans la

pathologie de la mucoviscidose, est la conductivité des ions bicarbonates par

CFTR. Les ions bicarbonates sont sécrétés dans la lumière de la cellule par

passage à travers des canaux chlore (notamment le canal CFTR) par

extrusion avec un ion sodium grâce à un cotransporteur Na+/HCO3�, ou par

20

échange contre un ion chlorure grâce à un échangeur Cl�/HCO3� ; la régulation

est donc au niveau des voies biliaires, des canaux épididymaires, et des

canaux pancréatiques, similaire à celle des ions chlorures. La sécrétion de

chlore, et de bicarbonate est l'élément déterminant pour la sécrétion

hydroélectrolytique dans la lumière des voies biliaires, des canaux

pancréatiques, et épididymaires. La dégénérescence des canaux biliaires,

pancréatiques, et épididymaires dans la mucoviscidose résulte

vraisemblablement de l'insuffisance de sécrétion liquidienne.

• La protéine CFTR intervient dans la régulation de la synthèse, et de la

sécrétion des cytokines de l'inflammation ainsi que dans les mécanismes de

l'apoptose. Les mutations du CFTR pourraient intervenir dans ces

mécanismes. Une défaillance de l'induction de l'apoptose, par défaut

d'acidification cytoplasmique, et les anomalies consécutives de fragmentation

de l'ADN seraient responsables d'un recrutement accru de Polynucléaires

Neutrophiles (PNN) qui, stimulés, produisent de grandes quantités de

cytokines pro-inflammatoires comme le Tumor Necrosis Factor � (TNF-�) ou

l'IL6 (Interleukine 6) (6). Mais si les mécanismes de l'apoptose paraissent bien

perturbés dans la mucoviscidose, les travaux ne sont pas tous concordants,

certains suggérant davantage une accélération du processus, plutôt qu'un

déficit.

3. Anomalies moléculaires

3.1/ Plusieurs classes d'anomalies

Cent laboratoires dans le monde entier se sont associés au sein d'un "Consortium

d'analyse génétique de la mucoviscidose" ; ainsi plus de 1000 altérations du gène

CFTR ont pu être identifiées, qui se divisent en plusieurs classes de mutations.

La localisation, et la fréquence des mutations les plus fréquemment identifiées dans

le monde sont répertoriées dans le tableau 1.

21

Localisation Mutation Fréquence globale (%)

Exon 10

Exon 11

�F508

G542X

G551D

67,2

3,4

2,4

Exon 20 W1282X

3905insT

2,1

2,1

Exon 21

Intron 19

N1303K

3849+10kbC�T

1,8

1,4

Exon 11

Intron 4

R5553X

621+1G�T

1,3

1,3

Intron 10

Exon 7

1717-1G �A

1078delT

1,1

1,1

Intron 14b

Intron 19

2789+5G�A

3849+4A�G

1,1

1,0

Intron 5

Exon 19

711+1G�T

R1162X

0,9

0,9

Intron 12

Exon 4

1898+1G�A

R117H

0,9

0,8

Exon 19

Exon 3

3659delC

G85E

0,8

0,7

Exon 13

Exon 10

2184delA

�L507

0,7

0,5

22

Exon 7

Exon 11

R347P

R560T

0,5

0,4

Exon 9

Exon 7

A455E

R334W

0,4

0,4

Exon 4

Exon 11

Y122X

S549R

O,3

0,3

Exon 10 Q993X

V520F

0,3

0,3

Exon 11 S549N 0,2

Tableau 1 : Fréquence moyenne des mutations du gène CFTR les plus fréquemment identifiées

dans le monde (d'après les données du consortium international). La fréquence est calculée sur

l'ensemble des résultats colligés par le consortium international, et porte sur des milliers de

chromosomes CF; elle ne reflète pas les particularités qui peuvent exister dans certaines populations.

Voir Annexe : Nomenclature des mutations du gène CFTR

3.2/ Nature des anomalies moléculaires

Parmi les différentes mutations recensées du gène CFTR, 45 % sont des mutations

faux-sens, 18 % de mutations non-sens, 23 % des insertions-délétions entraînant un

déphasage du cadre de lecture, et 14 % des mutations des sites d'épissage. La

répartition de ces mutations dans le gène n'est pas homogène, et des exons

semblent, plus fréquemment que d'autres, être le siège de mutations ponctuelles

(exons 3, 4,10 ,17b, 19, 20, 21).

De façon générale, les mutations faux-sens, celles entraînant un déphasage du

cadre de lecture, et celles affectant les sites d'épissage sont dites "sévères". Par

contre les mutations faux-sens peuvent être considérées comme "sévères" ou

"modérées". Les patients porteurs d'au moins une mutation "modérée" ont une

23

moindre détérioration de leur fonction respiratoire, et une colonisation par

pseudomonas aeruginosa plus tardive que les patients porteurs de deux mutations

"sévères", (individu homozygote), qui de plus sont insuffisants pancréatiques.

Les anomalies moléculaires ont des conséquences variables sur la protéine CFTR,

et ses fonctions. Une classification de ces anomalies par rapport à la fonction canal

Cl- a été proposée (Figure 3):

Figure 3 : les différentes classes de mutations de la protéine CFTR : Les mutations de la protéine

CFTR sont regroupées en différentes classes. Ces classes correspondent à des mutations altérant les

différentes étapes de biosynthèse de la protéine, ou conduisant à une perte des fonctions du CFTR.

24

a) Classe 1 : mutations altérant la synthèse de la protéine.

Ces mutations conduisent à une absence totale ou partielle d’expression de la

protéine. Cette classe inclut les mutations non-sens, les insertions-délétions, et les

anomalies d'épissage qui conduisent à l’apparition d’un codon stop prématuré. Dans

certains cas, l'ARNm muté est instable, et n’est pas traduit. Dans les autres cas, la

protéine anormale produite sera instable, et rapidement dégradée. C'est ce qui se

produit quand la protéine est tronquée ou contient des séquences aberrantes

(anomalies d'épissage ou de décalage de la phase de lecture). Sur le plan

fonctionnel, ces mutants devraient conduire à une perte de la conductance au Cl – du

canal CFTR dans les épithéliums atteints comme par exemple les mutations G542X,

et W1282X.

b) Classe 2 : mutations altérant le processus de maturation de la

protéine CFTR.

De nombreuses mutations altèrent la maturation de la protéine, et son ciblage vers la

membrane plasmique. Ainsi, la protéine est soit absente, soit exprimée en quantité

réduite dans la membrane apicale. Par exemple la mutation �F508, correspond à

une délétion d'une phénylalanine en position 508 dans l'exon 10. Ainsi, le mutant

�F508 demeure dans le cytoplasme, et n'est pas exprimé dans la membrane apicale.

La protéine CFTR normale est reconnue par deux molécules chaperons, Hsp70 et

calnexine, qui forment des complexes avec la protéine CFTR, au cours de la

maturation, puis s’en dissocient. Par contre les complexes formés avec la protéine

CFTR�F508 ne se dissocient pas, et la protéine mutée reste principalement au

niveau du réticulum endoplasmique (7). De plus, la protéine CFTR�F508 est moins

stable que la protéine normale et les faibles quantités de CFTR�F508 exprimées

dans la membrane ont une durée de vie plus courte.

25

c) Classe 3 : mutations altérant la régulation du canal Chlore.

Ces mutations faux-sens, telle que G551D, localisées au niveau des sites de fixation

de l'ATP (NBF 1 et 2), entraîneraient une diminution de la sensibilité de la cellule à

l'ATP, ce qui se traduirait par une absence de signal d'ouverture.

d) Classe 4 : mutations altérant la conduction du canal Chlore.

Certains segments des domaines transmembranaires participent à la formation du

pore ionique. Les mutations faux-sens localisées dans ces régions conduisent à

l’expression d’une protéine correctement positionnée présentant une activité canal

Cl-AMPc dépendante. Mais les caractéristiques de ces canaux sont différentes de

celles de la protéine CFTR normale, et ces canaux présentent une diminution du flux

d'ions, et une sélectivité modifiée. Elles sont essentiellement localisées dans les

régions transmembranaires. Les prototypes en sont les mutations R117H et R334W.

e) Classe 5: mutations altérant en partie la synthèse ou le trafic de la

protéine.

La plupart de ces mutations sont associées à des phénotypes modérés, et réduisent

le nombre de canaux CFTR normaux présents à la membrane apicale. Citons des

mutations générant un épissage partiellement aberrant (IVS8-5T, 3849 + 10kbC�T)

ou encore la mutation faux-sens A455E qui altère l’adressage de la protéine.

f) Classe 6 : mutations altérant la stabilité de la protéine mature.

Dans cette classe sont regroupées les mutations qui génèrent des protéines CFTR

tronquées dans leur partie C-terminale (Q1412X, 4326delTC, 4279insA), et par

conséquent non fonctionnelles.

26

3.3/ Epidémiologie

La mucoviscidose, ou fibrose kystique du pancréas est la plus fréquente des

maladies autosomiques récessives graves des populations d'origine européenne.

Elle touche environ une naissance sur 2500 et une personne sur vingt-cinq est

hétérozygote pour la maladie, c'est-à-dire porteur sain. La prévalence nationale est

en moyenne légèrement supérieure à 5 pour 100 000 habitants. Mais il existe des

contrastes, avec des départements à forte densité de malades comme en Bretagne,

en Franche-comté (9,6 et 8,2 malades pour 100 000 habitants respectivement dans

le Jura et dans le Doubs), en Rhône-Alpes, et en région Provence-Alpes-Côte

d'Azur.

La mutation �F508 a été retrouvée associée globalement à 68 % des chromosomes

étudiés. Cette valeur moyenne recouvre des disparités importantes de répartition

liées à l'origine ethnique, et géographique des patients (88 % au Danemark, et 30 %

en Turquie). Elle est présente presque exclusivement au sein de la population

blanche d'origine européenne et leurs descendants aux Etats-Unis d'Amérique et au

Canada. De plus il existe un gradient Nord-Ouest / Sud-Est dans la distribution de

cette mutation en Europe, qui serait le reflet des vagues successives de peuplement

ayant contribué à la constitution des différentes populations de l'Europe actuelle.

La fréquence de la mutation �F508 est de 70 % en France; cette valeur moyenne

masque des variations importantes allant de 81 % en Bretagne à 64 % en

Languedoc-Roussillon ou 65 % en Normandie.

Seul un petit nombre de mutations dépasse le seuil de 1 % : G542X (3,4 %), G551D

(2,4 %), W1282X (2,1 %), N1303K (1,8 %), R553X (1,3 %), 621 + 1G�T (1,3 %),

1717-1 G�A (1,1 %). Ces mutations peu fréquentes sont le reflet de l'origine

ethnique des patients (8).

Exemples: La mutation G551D est présente dans 5 % de la population d'origine

Celte (Irlande, Ecosse, Bretagne, Centre de l'Europe, Tchéquie, Slovaquie).

La mutation G542X est relativement fréquente dans les pays du pourtour

méditerranéen.

La mutation W1282X est présente dans 60 % de la population juive Ashkénases.

En France environ 90 % des mutations ont été identifiées contrairement en Espagne

ou en Italie où 30 % des mutations ne sont pas identifiées.

27

De plus, des anomalies d'épissage du gène peuvent très probablement rendre

compte des variations phénotypiques importantes observées chez des porteurs de

mêmes mutations. De même, l'association de plusieurs mutations sur le même allèle

peut conduire à des réversions du phénotype, une seconde mutation pouvant

moduler l'effet de la première. Ceci explique la complexité des corrélations génotype-

phénotype.

Par ailleurs, la variabilité de l'expression clinique observée chez des patients

présentant un même génotype CFTR, au sein d'une même famille, suggère que la

sévérité de la maladie puisse être modulée par d'autres facteurs génétiques, et

environnementaux (compliance au traitement, précocité du traitement, nutrition,

tabagisme excessif, …).

3.4/ Corrélations génotype-phénotype

� Environ la moitié des patients atteints de la mucoviscidose sont homozygotes

pour la mutation �F508. A l'état homozygote, �F508 est associée à la forme

classique de la maladie avec une augmentation des électrolytes dans la

sueur, une insuffisance pancréatique, et une atteinte des poumons le plus

souvent sévère.

� Etant donné la fréquence élevée de la mutation �F508 (environ 70 %),

environ 30 % des patients sont hétérozygotes ou hétérozygotes composites

avec une mutation �F508 sur un allèle, et une autre mutation sur le second

allèle.

� D'une manière générale, la fonction pulmonaire, l'âge de début de la maladie,

et le taux de chlore sudoral sont peu corrélés à un génotype particulier.

� D'autre part, hormis pour l'état de la fonction pancréatique, la variabilité au

sein d'une même fratrie laisse prévoir que le génotype seul du gène CFTR

ne peut expliquer totalement le phénotype.

� L'effet d'une mutation peut être modulé par une deuxième mutation héritée

en cis sur le même allèle.

.

28

4. Recherche des mutations du gène CFTR

Compte-tenu du vaste panel de mutations possibles du gène CFTR, les techniques

classiques de recherche de mutations (séquençage, RFLP, …) ne sont pas

adaptées, et par conséquent d’autres approches ont été développées. Ainsi, une

recherche par liaison d’oligonucléotides (Oligonucleotide Ligation Assay ou OLA) a

été mise au point permettant la recherche de plusieurs mutations simultanément

(Figure 4).

Le principe de la méthode est le suivant. Dans une réaction de PCR (Polymerase

Chain Reaction) conduite en multiplexe, 15 séquences du gène CFTR sont

amplifiées simultanément à l’aide de 15 paires d’amorces. Ces amorces bordent des

séquences du gène CFTR dans lesquelles des mutations fréquentes du CFTR ont

été identifiées. Chaque séquence amplifiée, ou amplicon, est hybridée avec au

moins 3 sondes :

- une de ces sondes, appelée sonde commune, s’hybride à l’amplicon sur

une séquence commune à l’allèle sauvage, et à l’allèle muté du CFTR. La

sonde commune est marquée avec un fluorochrome, permettant sa

détection ultérieure,

- les deux autres sondes correspondent à des séquences, adjacentes à la

sonde commune, séquences qui contiennent (sonde mutée), ou non

(sonde sauvage), une mutation. Ces deux sondes sont en compétition pour

la liaison à l’amplicon. De plus, ces deux sondes sont modifiées en 5’ par

adjonction d’unités pentaéthylèneoxyde (PEO) en nombre variable de

façon à leur conférer une masse moléculaire significativement différente.

hétérozygote composite ou

trans

Hétérozygote cis

29

Après hybridation, la sonde commune, et la sonde mutée ou sauvage sont ligaturées

par création d’une liaison phosphodiester, réaction catalysée par une ligase

thermostable. Cette liaison ne peut se faire que si les deux sondes sont parfaitement

hybridées à l’ADN cible.

Si aucune mutation n’est présente, seule la sonde sauvage (et la sonde commune,

évidemment) s’hybride, et une seule bande apparaît à l’électrophorèse. Si la

mutation est présente à l’état hétérozygote les 2 sondes, sauvage, et mutée,

s’hybrident, et deux bandes de tailles différentes apparaissent à l’électrophorèse. Si

la mutation est présente à l’état homozygote, seule la sonde mutée s’hybride, et une

seule bande, de taille différente à celle correspondant à l’allèle sauvage, apparaît à

l’électrophorèse.

Selon cette approche, il est possible de rechercher plusieurs mutations

simultanément en utilisant des sondes communes marquées par des fluorochromes

différents (FAM, TET, HEX, ...). En effet, les produits obtenus, après ligature,

peuvent être différenciés selon leur taille mais également par leur fluorescence, et

permettre ainsi la détermination du génotype du CFTR.

Lorsque le même locus peut présenter 2 mutations possibles (comme S549R et

S549N ou R347P et R347H), ce n’est pas 3 sondes qui sont utilisées mais 4, une

sonde commune, 2 sondes mutées, et une sonde sauvage ou normale.

30

Figure 4 : Recherche de mutation du gène CFTR par liaison d’oligonucléotides (OLA pour Oligonucleotide Ligation Assay) Après amplification par PCR multiplexe des séquences du gène CFTR connues pour contenir des mutations ponctuelles, chaque amplicon est mis en présence de 3 sondes (une sonde commune marquée par un fluorochrome, ainsi qu’une sonde sauvage, et une sonde mutée qui sont modifiées pour avoir une taille différente). Après hybridation, ligature et électrophorèse il peut apparaître 3 types de profil correspondant au 3 génotypes possibles (sauvage, hétérozygote, et homozygote muté). En combinant la taille des sondes, et le type de fluorochrome, il est possible de rechercher simultanément jusqu’à 30 mutations différentes. (�, mutation)

CFTR normal F

F

F

F

CFTR hétérozygote

CFTR homozygote

Sonde mutée F Sonde commune

Sonde sauvage

ADN et /ou

31

D’autres approches ont été mises au point pour rechercher simultanément plusieurs

mutations du gène CFTR, et notamment celle utilisant la technologie ARMSTM basée

sur une amplification spécifique d’allèle (ELUCIGENETM CF30, Elucigene). Dans

cette approche, une des 2 amorces utilisées possède une séquence spécifique de la

mutation recherchée, et va s’hybrider ou non avec la séquence correspondante du

gène CFTR. Si la mutation est présente l’amorce pourra s’hybrider, et l’élongation

pourra avoir lieu. Dans le cas contraire il n’y aura pas d’élongation, et donc pas de

produit de PCR visible à l’électrophorèse. Selon cette technique, en utilisant des

paires d’amorces appropriées pour chaque mutation, générant ainsi des fragments

de tailles variables, et en utilisant des contrôles sauvages et mutés, il est possible de

rechercher jusqu’à 30 mutations simultanément.

Parmi les autres techniques de recherche de mutations du CFTR figure une

technique d’hybridation (INNO-LiPA CFTR, Innogenetics). Ainsi, sur des membranes

nitrocellulose des sondes ADN spécifiques de chaque mutation sont fixées. Après

amplification, par PCR, d’un échantillon d’ADN génomique du patient, et

dénaturation, les produits sont déposés sur cette membrane et les hybrides formés

révélés par une réaction colorimétrique.

Il existe par ailleurs une technique utilisant des amorces biotinylées en 5’ (CF Gold

1.0 Linear Array Panel, Roche Applied Science). L’amplification par PCR de 15

séquences du gène CFTR à l’aide d’un mélange de 30 amorces biotinylées permet

de rechercher simultanément jusqu’à 29 mutations différentes. Après amplification,

les produits de PCR sont dénaturés, et hybridés avec un cocktail de 55 sondes

correspondant à diverses séquences normales ou mutées du gène CFTR. La

révélation des hybrides s’effectue à l’aide de streptavidine conjuguée à une

peroxydase, et par une réaction colorimétrique. La comparaison avec des témoins

sauvages, et mutés permet de déterminer le génotype du patient pour le gène CFTR.

33

II. Aspects cliniques et

diagnostiques de la

mucoviscidose

35

1. Description clinique

1.1/ Problèmes digestifs

1.1.1/ Manifestations gastro-intestinales

a) Physiopathologie

Tout ramener à des anomalies qualitatives du mucus intestinal épais, et visqueux

serait réducteur. Toutefois le mucus intestinal est déshydraté et cela de façon

directement liée à cette pathologie. A cette déshydratation s'ajoutent l'hyperplasie

des glandes à mucus, la possibilité d'anomalies qualitatives des mucines interférant

avec le milieu luminal. Par ailleurs on identifie des perturbations des peptides

digestifs (motiline, entéroglucagon, neurotensine) qui sont associées à des

dysmotricités. L'excès de mucus synthétisé par les glandes des cryptes adhère

étroitement aux cellules des villosités intestinales créant une barrière physico-

chimique qui peut limiter la diffusion, et l'absorption des nutriments. Ce mucus

anormal dans les cryptes intestinales peut empêcher le brassage avec la couche

hydrique, et majorer ainsi la perméabilité intestinale.

b) L'iléus méconial et le syndrome occlusif intestinal distal

Le symptôme clinique le plus précoce de mucoviscidose est l'iléus méconial. Il peut

déjà exister in utero mais se manifeste le plus souvent des les quarante-huit

premières heures de vie comme une obstruction intestinale due au méconium très

visqueux bouchant l'iléon distal. En dehors de la période néonatale, un équivalent de

l'iléus méconial est le syndrome d'obstruction intestinale distale (SOID). Il est dû à

une obstruction de sévérité variable de l'intestin grêle au niveau de la région iléo-

caecale, c'est une pathologie récurrente parfois chronique, et spécifique de la

mucoviscidose.

36

c) Le reflux gastro-œsophagien

La fréquence du reflux gastro-œsophagien (RGO) est élevée dans la mucoviscidose,

comme cela a pu être évalué par les études pH-métriques. Des brûlures

épigastriques ou des régurgitations très évocatrices de reflux sont mentionnées par

plus de 20 % des patients. Au cours de l’enfance, la fréquence est encore plus

importante, et peut aller jusqu'à 76 %. Les mécanismes responsables de cette

fréquence élevée sont mal compris.

Il y a vraisemblablement une interaction entre la maladie pulmonaire et le RGO. Car

le RGO peut majorer les pertes (régurgitations), et diminuer les ingestas (dysphagie),

et la maladie respiratoire peut majorer les besoins caloriques (travail ventilatoire), et

diminuer les ingestas (anorexie).

Il faut savoir l'évoquer, et le rechercher (pH-métrie de 24 heures) notamment

lorsqu'on veut débuter une nutrition entérale à débit continu par sonde nasogastrique

ou gastrostomie, car les gavages gastriques majorent sa survenue.

L'ulcère peptique est plutôt lié au stress physique, et psychologique entraîné par

cette maladie chronique sévère.

d) Autres complications intestinales

• Constipation liée ou non au SOID

• Prolapsus rectal qui touche 20 % des enfants de 2-3 ans

• Invagination intestinale aiguë identifiée à l'aide de l'échographie abdominale

• Appendicite avec généralement des abcès appendiculaires en raison du

retard de l'indication du geste chirurgical

• La distension du mucocèle appendiculaire est particulière : syndrome non

inflammatoire associant des douleurs abdominales chroniques ou répétées au

niveau de la fosse iliaque droite. L'opacification radiologique montre un

remplissage partiel par du mucus épais de l'appendice qui est distendu.

Le traitement est l'appendicectomie.

37

e) Pathologies intestinales le plus fréquemment associées

• La maladie cœliaque dont la fréquence est plus élevée que dans la

population générale. Des symptômes digestifs inexpliqués doivent

conduire à une biopsie du deuxième duodénum et au dosage des IgA

antigliadine et anti-endomysium.

• L'intolérance aux protéines du lait de vache (IPLV) : L'augmentation de la

perméabilité intestinale associée à une faible digestion protéique du bol

alimentaire, qui est donc moins hydrolysé, peut conduire à une importante

stimulation antigénique de la muqueuse intestinale et à l'IPLV. Toutefois

l'indication de formules lactées dépourvues de protéines bovines n'est pas

justifiée en première intention. Il faut évoquer ce diagnostic essentiellement

clinique lors de la persistance d'une diarrhée ou devant une croissance

pondérale qui reste médiocre chez le nouveau-né.

• La maladie de Crohn dont l'incidence est multipliée par 5 à 6 par rapport à

la population générale. L'augmentation de la perméabilité intestinale

déclenche la maladie accompagnée de colites et de fistules.

• Le cancer du tube digestif dont l'âge moyen de survenue est de 28 ans.

L'espérance de vie des patients atteints de mucoviscidose s'est

considérablement accrue, aussi la survenue de tumeurs malignes, tel

l'adénocarcinome du pancréas, et de l'iléon, le cholangiocarcinome des

voies biliaires extra-hépatiques est rapportée par plusieurs centres de soin.

Plusieurs hypothèses sont avancées comme facteur favorisant la survenue

d'un cancer : le déficit en facteurs anti-oxydants (sélénium, vitamine E),

l'augmentation de la perméabilité intestinale, un lien éventuel entre le gène

CFTR, et un oncogène. Le nombre de cas reste faible mais avec

l'allongement de la durée de vie, on peut craindre un renforcement de

l'association cancer digestif et mucoviscidose.

38

• Les sténoses coliques : La physiopathologie des sténoses coliques, dont la

sévérité conduit à des interventions de résections coliques, reste encore à

l'état d'hypothèses. Il s'agirait d'une fibrose sous-muqueuse majeure peu

inflammatoire avec absence de lésions muqueuses. Depuis une dizaine

d'années on décrit ces sténoses chez des enfants traités à forte posologie

d'extraits pancréatiques. Ce groupe d'enfants est à prédominance

masculine, et avait, pour la moitié d'entre eux, présenté un iléus méconial.

La physiopathologie de ses sténoses coliques reste obscure, et aucune

des hypothèses évoquées n'est satisfaisante à elle seule.

1.1.2/ Manifestations pancréatiques

a) Insuffisance pancréatique exocrine

On estime à 85 % la fréquence de l'insuffisance pancréatique exocrine chez les

patients mucoviscidosiques. Chez la plupart des patients, le défaut de CFTR dans sa

localisation normale le long des canaux et canalicules biliaires conduit à la formation

d'un mucus anormalement visqueux. A cela s'ajoutent les lésions histologiques du

pancréas qui associent une obstruction des canaux proximaux par des sécrétions

visqueuses, des acini peu développés voire détruits, des ectasies caniculaires avec

formations de kystes, une surcharge graisseuse, une fibrose, et progressivement la

destruction du tissu pancréatique fonctionnel. Les sécrétions pancréatiques sont

épaisses, et appauvries en eau, bicarbonates et en enzymes pancréatiques.

La malabsorption intestinale est principalement due à l'insuffisance pancréatique qui

par manque de lipases pancréatiques conduit à une stéatorrhée, et par manque de

chymotrypsine à une créatorrhée (présence excessive de substance azotée dans les

selles). La sécrétion des enzymes pancréatiques doit tomber à moins 10 % des

valeurs normales pour induire ces symptômes.

La physiopathologie des lésions du pancréas exocrine est bien connue. Initialement,

la sécrétion bicarbonatée diminue suite à la réduction d'activité des échanges

Cl/HCO3- au pôle apical de la cellule. Cet échange est sous le contrôle d'un canal Cl

-

transmembranaire régulateur AMPc dépendant (CFTR). Ainsi les sécrétions

39

pancréatiques sont faiblement alcalinisées, et anormalement déshydratées. Dans un

second temps un déficit sécrétoire des enzymes pancréatiques est observé.

Les symptômes cliniques associent des diarrhées graisseuses, des douleurs

abdominales, et un amaigrissement malgré un appétit conservé. Des carences

biologiques en vitamines liposolubles sont détectées très précocement (le déficit en

vitamine K entraînant de nombreuses hémorragies).

La suffisance pancréatique est observée chez 15 % des patients, cependant il faut

savoir qu'un patient initialement suffisant pancréatique peut au cours de sa vie

devenir insuffisant pancréatique. Ainsi le phénotype suffisance pancréatique est le

fait de mutations "peu sévères", par contre, le phénotype d'insuffisance pancréatique

s'observe d'emblée lorsque la maladie est homozygote pour deux des mutations

sévères du CFTR dont �F508.

b) Poussées de pancréatites et pseudo-kyste pancréatique

Une complication classique est représentée par des poussées de pancréatite chez

des malades qui conservent une activité pancréatique résiduelle.

On décrit de fréquents pseudo-kystes du pancréas, le plus souvent de découverte

échographique, entraînant parfois une symptomatologie douloureuse.

1.1.3/ Manifestations hépatobiliaires

a) Atteinte hépatobiliaire primitive

La cirrhose biliaire focale (CBF) est pathognomonique de la mucoviscidose.

Elle constitue l'atteinte hépatobiliaire initiale. Elle peut être asymptomatique ou

évoluer vers une cirrhose multilobulaire (CML). La CML s'accompagne de nodules de

régénération, et d'une hypertension portale compliquée de varices oesophagiennes,

et d'hypersplénisme.

Le diagnostic de CML est le plus souvent confirmé avant l'âge de 10 ans.

La survenue d'une hémorragie digestive, le plus souvent avant l'âge de 17 ans, est la

complication la plus fréquente, et met en jeu le pronostic vital.

Les complications de cirrhose hépatique sont à l'origine de 2 à 8 % des décès des

patients atteints de mucoviscidose.

40

b) Lésions secondaires à l'atteinte pancréatique et à l'insuffisance

cardiaque

La sténose de la portion intra-pancréatique de la voie biliaire principale peut être

secondaire à la fibrose pancréatique, et entraîner une obstruction biliaire complète

ou partielle, un ictère ou une cirrhose biliaire secondaire.

De plus l'insuffisance cardiaque droite peut entraîner des lésions hépatocellulaires, et

une fibrose par hypoperfusion et hypoxie hépatique.

c) Autres lésions hépatobiliaires

La mucoviscidose est une cause rare d'ictère choléstatique néonatal (0,5 %).

La stéatose est notée à tous les âges. La vésicule biliaire présente des anomalies

morphologiques ou fonctionnelles dans 30 % des cas. Une microvésicule est

retrouvée à l'échographie chez 20 % des patients. Une lithiase biliaire est présente

dans 12 à 27 % des cas, habituellement asymptomatique. Elle est probablement

secondaire à la présence d'une bile lithogénique.

1.2/ Manifestations respiratoires

1.2.1/ La bronchopathie chronique obstructive

La bronchopathie chronique obstructive (BPCO) est pratiquement constante, et

précoce. Elle survient dès l'âge de 1 an dans plus de deux tiers des cas, son

absence n'exclut pas une apparition ultérieure (9).

a) Symptômes initiaux

Les symptômes initiaux sont sans caractère spécifique à type de bronchite

récidivante, parfois sifflante. La toux est évocatrice quand elle est permanente,

grasse, productive. Elle peut simuler une coqueluche. Elle est totalement isolée ou

s'associe à d'autres signes respiratoires : polypnée, tirage, sur-distension thoracique,

wheezing (bruit respiratoire anormal perceptible à n'importe quel moment), et

41

expectoration. L'expectoration n'est pas toujours facilement extériorisée, en

particulier chez le nourrisson qui la déglutit.

b) Evolution de l'atteinte broncho-pulmonaire

Elle se fait par poussées parfois déclenchées, au début au moins, par des infections

virales. Chaque poussée aggrave l'état pulmonaire antérieur pour conduire à

l'insuffisance respiratoire chronique en quelques mois à plusieurs dizaines d'années.

La dystrophie thoracique, l'hippocratisme digital, et la cyanose précèdent

l'insuffisance respiratoire.

La véritable ostéoarthropathie staturale, et pondérale est davantage le reflet de l'état

respiratoire que de l'atteinte digestive.

c) Aspects radiologiques

Ils traduisent l'évolution de la bronchopathie chronique obstructive, et n'ont de

spécifique que leur diffusion, leur importance, leur précocité d'apparition, avant la

chronicité des signes cliniques.

La tomodensitométrie peut être un outil de suivi complémentaire.

d) Tests fonctionnels respiratoires

Les tests fonctionnels respiratoires sont réalisés dans le suivi de la mucoviscidose.

Les plus précocement perturbés sont ceux qui explorent les voies aériennes de petit

calibre.

1.2.2/ Surveillance bactériologique de l'expectoration

Chez l'enfant le premier germe à apparaître est, dans l'expectoration, staphylococcus

aureus, associé ou non à Haemophilus influenzae. Pseudomonas aeruginosa

n'apparaît que secondairement. D'autres agents infectieux sont possibles mais plus

rares.

Compte tenu de la spécificité de la flore microbienne, la surveillance bactériologique

de l'expectoration tient une place importante dans la mucoviscidose. L'information

42

principale est relative à la colonisation (ou non) par Pseudomonas aeruginosa.

Car ce dernier, fortement lié à une progression de l'atteinte pulmonaire, nécessite

une antibiothérapie adaptée (voir page 76).

Le recueil de l'expectoration se fait à l'occasion d'une séance de kinésithérapie, en

sélectionnant la partie la plus purulente. Chez le nourrisson ou le petit enfant, ce

prélèvement se résume très souvent à une aspiration pharyngée après toux

provoquée.

1.2.3/ Complications pulmonaires

a) Hyper réactivité bronchique

Une hyper réactivité bronchique non spécifique touche plus de 20 % des patients, et

repose sur des explorations fonctionnelles respiratoires (EFR). Parallèlement, les

altérations épithéliales secondaires à la bronchopathie favorisent une sensibilisation

progressive aux allergènes inhalés.

b) Pneumothorax et pneumomédiastin

Le pneumothorax et le pneumomédiastin touchent 1 % des patients avant l'âge de

10 ans. S'il est mal supporté, le pneumothorax peut être drainé. En cas d'échec la

pleurotomie partielle par thoracoscopie est préférable à la pleurodèse chimique

diffuse qui rendrait plus périlleuse une éventuelle transplantation ultérieure.

Les douleurs de type pleurales sont fréquentes même en l'absence de pneumothorax

visible.

c) La staphylococcie pleuropulmonaire

La staphylococcie pleuropulmonaire ne survient plus que de manière exceptionnelle

de façon inaugurale ou en cours d'évolution de la maladie.

43

d) Les hémoptysies

Les hémoptysies ne sont pas rares après 10 ans. Si elles sont peu abondantes,

il faut traiter la surinfection qu'elles traduisent. Si elles sont abondantes (1 % des

patients), elles peuvent nécessiter une embolisation artérielle bronchique, voire une

résection pulmonaire. Un épisode isolé ne change pas obligatoirement le pronostic à

long terme.

e) L'aspergillose broncho-pulmonaire allergique

L'aspergillose broncho-pulmonaire allergique (ABPA) est rare: de 0,5 à 10 % selon

les séries. L'aspergillus peut être absent des crachats.

f) Complications diverses

Une surinfection à mycobactéries, un abcès fongique ou bactérien sont rares.

Les viroses respiratoires en particulier à virus respiratoire syncitial chez le nourrisson

contribue à une morbidité bronchopulmonaire.

1.2.4/ Pathologie rhinosinusienne

La polypose nasale récidivante touche 40 % des adultes, la sinusite chronique plus

de 99 %, une surdité de transmission 8 à 55 %. L'éthmoidite chronique (affection

sinusienne) conduit parfois à un élargissement caractéristique de la racine du nez en

particulier chez le grand enfant.

La pathologie rhinosinusienne augmente avec l'âge mais n'est pas obligatoirement

corrélée à l'atteinte broncho-pulmonaire.

1.3/ Autres manifestations cliniques

1.3.1/ Le diabète

Le diabète de la mucoviscidose présente certaines similarités avec le diabète de type

1 insulino-dépendant, mais est une entité clinique à part entière. La cause principale

44

de l'apparition du diabète est la diminution de la sécrétion d'insuline et le

métabolisme du glucose modifié par: la malnutrition, les infections,

l'hypercatabolisme, la malabsorption, et l'anomalie du transit, le déficit en glucagon,

et le dysfonctionnement hépatique (10).

Le diabète est exceptionnel avant l'âge de 10 ans. La prévalence est estimée à

1,5 % à 10 ans, 13 % à 20 ans, et 50 % des patients à 30 ans.

Le facteur primordial d'installation des anomalies glucidiques dans la mucoviscidose

est la diminution et l'altération de l'insulinosécrétion. La fibrose progressive du

pancréas est responsable d'une désorganisation, et d'une destruction des îlots de

Langerhans, d'où la diminution de la sécrétion d'insuline, mais aussi des troubles

fonctionnels de la sécrétion.

Le diabète est silencieux pendant plusieurs années, puis apparaît. Pratiquement tous

les patients déclarants un diabète ont une insuffisance pancréatique externe.

Le diabète semble être un signe d'aggravation de la mucoviscidose. Plusieurs études

ont montré une détérioration des scores respiratoires, et nutritionnels dans les deux

ou quatre ans qui précèdent le diagnostic du diabète. Le traitement de

l'hyperglycémie permettrait d'améliorer cette évolution.

L'allongement de l'espérance de vie des patients, s'accompagne d'un risque de

développement de complications dégénératives spécifiques du diabète, comme la

rétinopathie ou la néphropathie.

1.3.2/ Atteintes rhumatologiques

Les manifestations articulaires sont plus fréquentes chez l'adolescent, et l'adulte,

avec une prévalence estimée à 9 %.

En premier lieu, il importe d'éliminer une arthropathie secondaire à la prise de

fluoroquinolone.

L'ostéoarthropathie hypertrophiante pneumique, directement liée à la maladie,

associe un hippocratisme digital, des douleurs osseuses ou articulaires des os longs,

et une périostose radiologique. Les arthralgies siègent, de manière bilatérale et

symétriques aux genoux, et aux chevilles, parfois aux poignets, et aux coudes ; elles

évoluent avec les poussées de surinfection pulmonaire. De véritables arthrites de la

mucoviscidose, sans anomalies radiographiques, et sans parallélisme avec

l'évolution respiratoire, sont possibles.

45

Les douleurs dorsales sont fréquentes, en rapport avec la scoliose et / ou la cyphose

dorsale.

L'espérance de vie des patients atteints de mucoviscidose augmentant, des

complications jusqu'alors méconnues sont observées parmi lesquelles l'ostéoporose

particulièrement invalidante. Celle-ci est silencieuse jusqu'à l'apparition de

complications fracturaires.

1.3.3/ Atteintes cardiovasculaires

Les manifestations cardiaques sont souvent secondaires à l'hypoxie, avec un tableau

d'insuffisance cardiaque aiguë ou de cœur pulmonaire chronique.

Des cas de myocardiopathies, probablement d'origine métabolique, ont été décrits

chez le nourrisson.

1.3.4/ Atteintes génitales

a) Chez l'homme

La stérilité était considérée comme constante jusqu'en 1969, chez l'homme atteint

de mucoviscidose, jusqu'à la documentation de cas de paternité.

Sur le plan anatomique, les lésions des différents organes de l'appareil génital sont

variables, uni ou bilatérales, mais touchent, dans la grande majorité des cas, les

canaux déférents qui sont absents ou atrophiques ; ceci à pour conséquence

l'azoospermie habituellement constatée, et donc la stérilité. Sont également atteints à

des degrés divers, les épididymes, les vésicules séminales et la prostate.

L'hypothèse la plus probable pour expliquer les lésions des déférents est l'obstruction

de la lumière des canaux par un mucus épais.

Dans la grande majorité des cas les sujets mucoviscidosiques sont stériles.

46

b) Chez la femme

Il n'y a pas d'anomalie morphologique de l'appareil génital. La fertilité est néanmoins

diminuée en raison des modifications de la glaire cervicale qui est épaissie, pauvre

en eau et qui gêne la pénétration du sperme dans le col de l'utérus. En raison de

l'absence de stérilité, une contraception est souvent indiquée chez ces femmes.

Une grossesse est possible, mais l'élément fondamental limitant reste l'état, tant

respiratoire que nutritionnel de la femme avant sa grossesse. L'allaitement maternel

peut être envisagé : les concentrations de sodium, et de protéines dans le lait

maternel sont normales.

1.3.5/ Autres manifestations

- une hypotrophie pondérale isolée, inexpliquée par ailleurs, souvent précoce

(difficulté à récupérer le poids de naissance).

- forme œdémateuse avec hypoprotidémie et anémie (nourrisson).

- perte accrue de sel par la sueur pouvant entraîner une déshydratation aiguë ;

syndrome de perte en sel en cas d'hyperthermie ou de coup de chaleur ; la saveur

anormalement salée des téguments est parfois remarquée par les mères de ces

enfants (baiser salé).

2. Méthodes diagnostiques

2.1/ Conseil génétique et diagnostic prénatal

Le clonage du gène, et l'identification des mutations causales ont permis de mettre

en œuvre des stratégies de diagnostic moléculaires très efficaces qui peuvent être

utilisées pour la prévention de la maladie, notamment pour le diagnostic prénatal.

Celui-ci s'adresse essentiellement aux couples dits " à risque", c'est-à-dire aux

parents d'un enfant malade.

47

Dans ce cas, l'étude du gène chez l'enfant malade, et ses parents, constitue un

préalable indispensable pour identifier les mutations à rechercher chez le fœtus et /

ou les marqueurs liés aux mutations. Cette étude se fait au mieux en dehors du

contexte de la grossesse. Une fois cette étude réalisée, le diagnostic prénatal, fait le

plus souvent sur l'ADN extrait des villosités choriales prélevées à partir de 11

semaines d'aménorrhée, est de réalisation simple, et rapide. Il se fait généralement

par recherche directe des mutations, couplée à une analyse des marqueurs ADN afin

de contrôler la filiation, et l'absence de contamination du tissu fœtal par les cellules

maternelles. Le résultat est alors rendu en une semaine. Une analyse sur l'ADN

extrait des cellules du liquide amniotique prélevé à partir de 16 semaines

d'aménorrhée est également possible.

La présence des mutations peut être détectée de la même façon chez d'autres

individus de la famille, toujours dans le cadre du conseil génétique.

2.2/ Diagnostic néonatal

L'intérêt du dépistage néonatal réside dans les effets bénéfiques que procurerait une

prise en charge précoce des malades. Il existe plusieurs méthodes.

2.2.1/ Principes généraux

Le diagnostic de la mucoviscidose est essentiellement suggéré par des symptômes

cliniques, et confirmé par un taux élevé de chlore et de sodium dans la sueur.

Les critères du diagnostic positif de mucoviscidose sont:

- une ou plusieurs caractéristiques phénotypiques

- ou antécédent familial de mucoviscidose dans la fratrie

- ou test de dépistage néonatal positif

et

- deux tests de la sueur positifs

- ou deux mutations identifiées sur le gène CFTR

- ou une différence de potentiel transépithélial nasal

48

2.2.2/ Test de Guthrie

Approuvé par la Caisse Nationale d'Assurance Maladie des Travailleurs Salariés

(CNAMTS), le dépistage néonatal systématique de la mucoviscidose s'est généralisé

progressivement sur tout le territoire français depuis le début de l'année 2002 (11).

La mucoviscidose devient ainsi la cinquième maladie dépistée à la naissance, après

la phénylcétonurie, l'hypothyroïdie, l'hyperplasie congénitale, et la drépanocytose. Le

test s'effectue chez tous les nouveaux nés en même temps que les autres

dépistages. Il consiste en un dosage d'une enzyme pancréatique appelée Trypsine

immuno-réactive. Il est réalisé au troisième jour de vie, sur quelques gouttes de

sang. Au delà d'un certain seuil, la recherche des principales mutations de la

mucoviscidose est effectuée. Le diagnostic est ensuite confirmé par le test de la

sueur.

2.2.3/ Test de la sueur

Il s'agit d'un test rapide inoffensif, positif dès la naissance et durant toute la vie dans

98 % des cas de mucoviscidose. Toutefois si ce test est efficace, et spécifique en

confirmant le diagnostic dans les cas cliniques suspects, il donne parfois des

résultats discordants même avec un laboratoire de référence.

Dans la mucoviscidose, la concentration en sel dans la sueur est anormalement

élevée (3 à 5 fois la normale). La glande sudoripare est composée de deux régions :

la partie sécrétrice et le canal excréteur. La partie sécrétrice produit un liquide

sudoripare quasiment isotonique. Dans le canal excréteur, imperméable à l'eau, le

sodium est absorbé activement par les cellules épithéliales entraînant avec lui le

chlore. La concentration de sel dans la sécrétion sudoripare recueillie sur la peau est

donc relativement faible. Dans la mucoviscidose, les cellules épithéliales du canal

excréteur sont imperméables au chlore qui n'est donc pas réabsorbé ; cette

imperméabilité au chlore diminue l'absorption du sodium, et donc augmente la

concentration de sel dans la sueur.

La méthode comporte trois étapes : stimulation, recueil, et dosage

49

• Stimulation à la pilocarpine

La pilocarpine, molécule cationique douée de propriétés cholinergiques, est

transportée au niveau des glandes sudoripares au moyen d'un gradient électrique, et

stimule leur sécrétion.

A l’aide d’un ampèremètre à ionisation muni de 2 électrodes, le courant est appliqué

sur l'avant bras (2 à 5 mA) pendant 5 minutes.

La jonction électrique est réalisée par des compresses imbibées d'une solution de

pilocarpine à 0,064 % (Merck) sous l'anode (fil et pôle de couleur rouge), et de

sulfate de potassium à 1 % sous la cathode (fil, et pôle de couleur noire).

Une variante est apportée par l'utilisation de disques de gel d'agar imprégnés de

pilocarpine 0,5 % (Pilogel®, Wescor), se comportant comme un réservoir, et

assurant une meilleure diffusion de la pilocarpine.

La peau est ensuite lavée à l'eau distillée, et séchée

• Recueil de la sueur

Un papier filtre préalablement pesé est posé sur la peau à l'endroit de l'ionisation à la

pilocarpine. Il est recouvert d'un plastique souple, dont les bords sont collés à l'aide

de sparadrap. On laisse la sudation s'accomplir 30 à 40 minutes. Le dispositif est

décollé, et le papier filtre immédiatement pesé : on exige au moins 150 mg de sueur.

• Dosage des électrolytes dans la sueur

Dosage de l'ion chlorure par la méthode de référence de Gibson Cooke : Le papier

filtre imbibé de sueur, est plongé dans 5 mL d’eau distillée. Après extraction (5 à

10 minutes), le dosage du chlorure est réalisé par la méthode colorimétrique modifiée

de Schales. La solution est titrée avec du nitrate mercurique 0,01N en milieu acide

nitrique et en présence de diphényl-carbazone comme indicateur coloré. Le virage

est marqué par l’apparition d’une coloration violette stable.

La valeur seuil de la concentration en chlore varie avec l'âge : 60 mEq/L pour

le nouveau-né et 75 mEq/L à 40 ans. Si la valeur trouvée dépasse la valeur seuil,

le diagnostic de mucoviscidose peut être proposé, et confirmé par la mise en

évidence des mutations.

50

D'autres méthodes de recueil de la sueur sont utilisées (en godet), ou sans recueil

avec une détection du chlorure directement sur les perles de sueur. Sur l'échantillon

de sueur, des mesures de sodium par potentiométrie ou des mesures d'osmolalité de

la sueur peuvent être également réalisées.

Il convient cependant de souligner que les taux plus ou moins importants de chlore

ou de sodium ne signent pas la gravité de la maladie.

2.2.4/ Différence de potentiel transépithélial

Les transports actifs d'ions à travers l'épithélium des voies aériennes génèrent une

différence de potentiel transépithélial (DDP). Cette DDP se mesure facilement in vivo

au niveau de la muqueuse nasale, et chez les patients mucoviscidosiques, elle est

environ deux fois plus élevée que chez le patient sain (et ce même chez le nouveau

né).

2.2.5/ Recommandations pratiques

Devant une symptomatologie clinique évocatrice, un test de la sueur doit être

effectué. En cas de test positif, un deuxième test avec la méthode de référence est

pratiqué. S'il est positif, on recherchera les principales mutations. Si une ou deux

mutations ne sont pas identifiées, il est souhaitable de poursuivre la recherche par

des techniques plus poussées dans les laboratoires spécialisés. Si le test à la sueur

est négatif ou douteux à deux reprises, et que le doute clinique persiste, l'analyse du

gène et / ou la mesure de la DDP nasale peuvent aider à confirmer le diagnostic.

Une consultation de génétique doit être systématiquement proposée après la

confirmation du diagnostic et le résultat de l'analyse génétique.

51

III. Implication des mutations hétérozygotes du CFTR dans

d'autres pathologies

53

Les relations génotype / phénotype concernant le gène CFTR sont très complexes,

et dépendent de nombreux facteurs tels que la pollution, le tabac, les infections

bactériennes, la malnutrition, et certaines thérapeutiques (12). Le nombre de

découverte de mutations du CFTR est en augmentation constante. A ce jour plus de

1000 mutations ont été décrites. Au point de vue génétique, la mutation �F508 n'est

pas seulement la plus fréquemment rencontrée mais, cliniquement, est aussi la plus

sévère chez les sujets homozygotes. Les variations cliniques observées chez des

patients présentant une mutation du CFTR comme la sévérité de l'atteinte

pulmonaire, l'atteinte pancréatique ou l'infertilité masculine commencent à être

élucidées. La corrélation entre l'atteinte tissulaire, et une ou des mutations précises,

sévères ou modérées, mais à l'état hétérozygote tent à prouver que d'autres

pathologies que la mucoviscidose peuvent être associées à une altération du gène

CFTR. Cependant, l'apparition de ces pathologies nécessite la présence de mutants

ou variants de gènes autres que le CFTR. Ainsi la combinaison de mutations à l'état

hétérozygote du CFTR, et d'un ou plusieurs autres gènes constitue un terrain propice

au développement de ces pathologies ainsi qu'une voie de recherche en pleine

expansion.

La recherche systématique de mutations du gène CFTR a permis de mettre en

évidence des formes atypiques de mucoviscidose, d'expression tardive, relativement

bien tolérées (13). Ainsi, des altérations du CFTR sont corrélées à certaines

pancréatites chroniques idiopathiques, certaines bronchopneumopathies chroniques

(14), des agénésies bilatérales des canaux déférents (15) ou encore à certaines

aspergilloses bronchopulmonaires d’origine allergiques (16).

1. Dans les pancréatites

1.1/ Etiologie des pancréatites

La pancréatite chronique (PC) se définit comme une inflammation chronique du

pancréas, caractérisée par des anomalies morphologiques irréversibles conduisant à

l'apparition de douleurs et / ou d'une altération permanente des fonctions du

pancréas. En dehors de l'intoxication alcoolique, les causes favorisant la survenue

d'une PC sont nombreuses, et variées. Une classification récente des causes de PC,

54

appelée TIGAR-O (T : toxiques-métaboliques ; I : idiopathiques ; G : génétiques ; A :

auto-immunes ; R : pancréatites aiguës sévères récidivantes ; O : obstructives), a été

proposée (17) :

Toxiques-métaboliques :

- alcool

- tabac

- hypercalcémie

- hyperlipidémie

- insuffisance rénale chronique

- médicamenteuses

- toxines (composés organiques)

Idiopathiques :

- apparition récente

- apparition tardive

- tropicale

Génétiques :

- autosomique dominant : le gène PRSS1: trypsinogène cationique 1

- autosomique récessive / gènes modificateurs : mutations des gènes CFTR, SPINK1

(inhibiteur de protéases Kazal type 1) et déficit en � 1 antitrypsine (hypothèse)

Auto-immunes :

- PC auto-immune isolée

- PC auto-immune associée à des pathologies telles qu’une cirrhose biliaire primitive,

une cholangite sclérosante primitive, et un syndrome sec (un syndrome de

Sjogen,…)

55

- PC auto-immune associées aux MICI (Maladies Inflammatoires cryptogénétiques

de l’Intestin : maladie de Crohn et réctocolites hémorragiques)

- Pancréatites éosinophiles

Pancréatites aiguës sévères récidivantes :

- pancréatite chronique aiguë sévère post-nécrotique

- pancréatite chronique récurrente

- pathologie vasculaire

- lésions consécutives à une irradiation

Obstructives :

- pancreas divisum et pancréas annulaire

- dystonie du sphincter d'Oddi

- obstruction du canal

- cicatrice du canal pancréatique post-traumatique

1.2/ Mucoviscidose et pancréas

1.2.1/L'atteinte du pancréas exocrine - notion de suffisance et d'insuffisance

pancréatique

L'expression clinique de la maladie est hétérogène. La plupart des patients

mucoviscidosiques sont atteints d'une affection pulmonaire chronique obstructive,

une élévation de la concentration en électrolytes dans la sueur et d'une insuffisance

pancréatique exocrine (IPE). Cependant 10 à 15 % des patients atteints de

mucoviscidose ont une suffisance pancréatique exocrine (SPE), c'est-à-dire qu'ils

sont aptes à digérer normalement sans supplémentation en enzymes pancréatiques.

La médiane de survie des patients SPE est de 56 ans alors qu’elle est de 29 ans

pour les IPE.

56

Ces SPE ont d'autres particularités par rapport aux IPE :

• Des signes cliniques moindres retardant l'âge du diagnostic (6 ans, et 9 mois

pour les SPE contre 1 an et 7 mois pour les IPE).

• Des valeurs du test sudoral moins élevées pouvant différer la découverte du

diagnostic de mucoviscidose (la concentration en chlore dans la sueur des

SPE est plus basse que celle des IPE).

• Un meilleur développement staturo pondéral.

• L'absence d'iléus méconial à la naissance.

• Les complications hépato-biliaires, et diabétiques, quasiment absentes chez

les SPE, sont nombreuses chez les IPE.

• Une colonisation par Pseudomonas aeruginosa plus tardive.

• Des taux sériques des enzymes pancréatiques (trypsine, lipase) normaux ou

élevés alors qu'ils sont effondrés chez les IPE.

• Une espérance de vie améliorée, avec une survie moyenne de 56 ans (29 ans

pour les IPE).

• La présence uniquement à l'état hétérozygote de la délétion �F508, alors

qu'on la trouve surtout à l'état homozygote chez les IPE (99 % des

homozygotes �F508 présentent une IPE).

• Ils sont toutefois exposés à la survenue de pancréatites récidivantes.

Bien avant le clonage du gène CFTR, il avait été remarqué une concordance de la

fonction pancréatique parmi les sujets atteints d'une même famille. Cette observation

suggérait l'influence directe des facteurs génétiques sur la sévérité de l'atteinte

pancréatique. Dans l'objectif de corréler la gravité de la maladie, et des mutations

particulières du gène CFTR, les génotypes des patients, et leurs phénotypes

correspondants ont été analysés.

Il a ainsi été mis en évidence que chaque génotype a été associé soit à une IPE soit

à une SPE, pas les deux. Cette corrélation a été soupçonnée dés 1990 par Kerem et

coll. (18), qui avaient montré sur 293 patients que 99 % des homozygotes �F508

avaient une IPE, alors que 28 % des hétérozygotes composites �F508/ non �F508

et 64 % des non �F508/non �F508 avaient une SPE.

Cette observation est confirmée par Johansen et coll. (19) ,qui ont observé que les

homozygotes �F508 voient leur maladie diagnostiquée plus tôt et ont une IPE, un

57

seul homozygote �F508 est SPE. De même, dans une étude italienne de Borgo et

coll. (20) en 1990 sur 123 patients, tous les homozygotes �F508 présentent une IPE.

Sur cette base, les mutations du gène CFTR sont classées comme sévères,

modérées ou mineures en ce qui concerne le statut de la fonction pancréatique. Les

principales mutations qui entraînent une IPE sont : �F508, �I507, Q493X, G542X,

R553X, W1282X. En revanche, celles garantissant une SPE sont R117H qui est

concernée dans le syndrome d'agénésie des canaux déférents, R334W, R347P,

A455E, P574H. Elles sont connues sous le nom de mutations légères. Les

principales mutations sont résumées dans le tableau 2 suivant.

Tableau 2 : Classification des mutations du gène CFTR en sévères, modérées

ou mineures en ce qui concerne le statut de la fonction pancréatique (21).

Sévères

(Classes 1, 2 ou 3)

Modérées

(Classes 4 ou 5)

Mineures

(Classes 4 ou 5)

�F508

1148T

G480C

G551D

R560T

N1303K

G542X

W1282X

621+1G�T

1717-1G�T

556del1A

R117H

R334W

R347P

A455E

P574H

3849+10kbC�T

G551S

P5748

R342Q

T3381

G85E

2789+5G�A

Les classes 1, 2, 3, 4, 5 correspondent à une classification selon les propriétés

fonctionnelles de la protéine CFTR et sont détaillées page 24.

58

1.2.2/ Les cas de pancréatites révélant une mucoviscidose

a) Présentation des huit cas trouvés dans la littérature

Cas 1 et 2 : Masaryk TJ et Ackkar E (22) ont rapporté en 1983, l'histoire de deux

jeunes hommes de vingt, et vingt deux ans, de race blanche, ayant développé une

pancréatite aiguë. Sur le plan familial, le premier jeune homme, avait une sœur âgée

de vingt cinq ans atteinte de mucoviscidose. Aucun élément en faveur d'un

alcoolisme ou d'une prise médicamenteuse ne ressortait de l'interrogatoire.

L'ionophorèse à la pilocarpine retrouva sur 153 mg de sueur collectée, 143 mEq/L de

chlore. Le diagnostic de mucoviscidose était confirmé. Rien n'a été relaté quant à

l'évolution, puisque le patient a été perdu de vue.

Le second jeune homme, dans ses antécédents n'avait aucune histoire familiale de

mucoviscidose, pas plus que des facteurs d'alcoolisme, de traumatisme, de diabète,

d'hyperlipidémie ou de maladie gastrique ou biliaire. Le diagnostic de mucoviscidose

fut affirmé par le résultat de l'ionophorèse à la pilocarpine égal à 85,4 mEq/L de

chlore.

Cas 3 : En 1989, Gross (23) décrivit le cas d'un jeune homme de vingt et un ans, qui

après 4 récidives de pancréatites aiguës, présenta un test de la sueur positif (négatif

lors des crises ultérieures). Il apparut plus tard une insuffisance pancréatique

exocrine qui nécessita une supplémentation en enzymes pancréatiques.

Cas 4 : Vegara (24), en 1996, relatait un cas de pancréatite aiguë survenue chez un

homme de 28 ans qui depuis l'âge de 7 ans présentait des infections respiratoires à

répétition, et des douleurs abdominales fréquentes spontanément résolutives.

Devant cette association : infections respiratoires, et pancréatite aiguë, le test de la

sueur fut pratiqué, et se révélait positif à 85 mEq/L. Le patient resta asymptomatique.

Cas 5 : Dray et coll. (25) ont décrit en 1999 un cas de pancréatite aiguë chez une

jeune femme de 22 ans. Ses antécédents étaient marqués par une polypose

nasosinusienne opérée à l'âge de six ans, plusieurs épisodes d'infections

respiratoires sévères dans la petite enfance, et une lithiase salivaire. Elle n'avait pas

d'antécédents familiaux notables. Le diagnostic de la mucoviscidose était suspecté

59

puis confirmé par deux tests de la sueur montrant des concentrations en chlore

sudoral à 81 et à 119 mEq/L. L'enquête génétique trouvait une mutation �F508

associé à un allèle polymorphe 5T.

Cas 6 et 7 : Plantegenest (26) en 1999 décrit 2 cas de pancréatites aiguës

survenues chez deux hommes âgés de 19 et de 27 ans, sans antécédents

particuliers. Aucune étiologie "classique" de pancréatite aiguë n'a été retrouvée. Par

contre, chez ces deux personnes, le test de la sueur était pathologique, et leur bilan

génétique a mis en évidence un état hétérozygote composite �F508 / non �F508

diagnostiquant ainsi une mucoviscidose.

Le premier était porteur d'une mutation �F508 sur l'un de ses chromosomes 7. Sur

l'autre chromosome, il n'avait pas été mis en évidence de mutations sur les exons 7,

10 et 11 du gène. Le second jeune homme était porteur d'une mutation �F508 sur

l'un des chromosomes 7 et sur l'autre d'une mutation faux sens (P5L) située sur

l'exon 1 du gène. Le génotype de cet homme était donc �F508/P5L.

Cas 8 : Weber et coll. (27) rapporte le cas d’une femme âgée de 35 ans hospitalisée

en octobre 1995 pour pancréatite aiguë. La malade souffrait d’un asthme depuis

l’enfance, et se plaignait de douleurs abdominales évoluant par poussées depuis

l’adolescence. L’interrogatoire révélait également une mucoviscidose diagnostiquée

dans la petite enfance chez une sœur. L’étude génétique mettait en évidence une

hétérozygotie composite, associant la mutation �F508 et la mutation 2789+5G�A.

En l’absence d’autre cause après un bilan large, la pancréatite aiguë était considérée

comme une manifestation de la mucoviscidose.

Nous pouvons déduire de ces observations que :

• L'âge de survenue de la pancréatite aiguë est la troisième décennie (19 à 28

ans).

• Les sujets atteints sont de race blanche, ce qui confirme les données

épidémiologiques.

• Deux patients ont une histoire familiale de mucoviscidose.

• L'étiologie classique de pancréatite a toujours été éliminée.

60

• Le test de la sueur a été positif d'emblée pour 6 des 8 cas. Ce qui prouve qu'il

ne faut pas hésiter à le recommencer lorsque le tableau clinique est

évocateur.

• L'analyse génétique est précisée dans la description deux cas de la littérature.

Les cas cliniques sont hétérozygotes composites. Le génotype de l'un est

�F508/P5L, l’autre est �F508/2789+5G�A.

b) Nouvelles découvertes sur les pancréatites chroniques idiopathiques : y

aurait-il un lien avec une mutation du gène CFTR ?

Déjà en 1994, Aygalenq (28), à propos d'un cas clinique de pancréatite chronique

non alcoolique avec une mutation �F508/? chez un père d'un enfant

mucoviscidosique �F508/1717-1G�A, soulevait l'hypothèse du rôle possible de la

mutation �F508 du gène CFTR dans la pathogénie de certaines pancréatites

chroniques non alcooliques.

Les mutations du gène CFTR ont été recherchées, dans les pancréatites chroniques

idiopathiques pour savoir s'il existait des facteurs génétiques de prédisposition.

Plusieurs travaux ont été publiés ces dernières années pour tenter de répondre à

cette question.

Ainsi en 2004 Casals et coll. (29) recherchent le rôle du gène CFTR chez 68 patients

présentant une pancréatite chronique, dont 37 d'origine alcoolique et 31

idiopathiques (l'origine des patients n'est pas précisée). Seize mutations sont

identifiées chez 27 patients (40 %), dont la plupart (35 %) présentait une simple

mutation du gène CFTR. La mutation 1716G/A est retrouvée chez 22 % des patients

présentant une pancréatite idiopathique et chez 5 % des patients présentant une

pancréatite d'origine alcoolique. La mutation �F508 est retrouvée chez 8 % des

patients présentant une pancréatite d'origine alcoolique et le variant 5T est retrouvé

chez 7 % des patients. D'après cette équipe, les sujets hétérozygotes pour le gène

CFTR, combinés à d'autres facteurs génétiques et / ou environnementaux, sont donc

des sujets à haut risque de développer une pancréatite chronique.

De même en 2003 Reboul et coll. (30) rapportent le cas d'un patient souffrant d'une

pancréatite chronique d'origine idiopathique, hétérozygote composite G542X/S1235R

61

pour le gène CFTR. Le patient présente un test de la sueur normal, et ne présente

pas d'autres signes cliniques. La mutation G542X est une mutation sévère

fréquemment rencontrée dans les formes "classiques" de mucoviscidose associée à

une autre mutation sévère du gène CFTR. La mutation S1235R est une mutation

rare récemment découverte, qui est pathogénique d'une pancréatite lorsque elle est

associée en position trans avec une autre mutation du gène CFTR. Ce cas est assez

similaire aux 8 cas de la littérature décrits précédemment souffrants uniquement

d'une atteinte pancréatique. Le phénotype de pancréatite chronique idiopathique est

probablement le résultat de la présence d'une mutation S1235R en position trans par

rapport à une mutation G542X du gène CFTR.

Par ailleurs Perri et coll. en 2003 (31) recherchent des mutations sur plusieurs gènes

dont le CFTR, la trypsinogène cationique (PRSS1) ainsi que SPINK1, inhibiteur des

protéases à serine, Kazal type 1, et cela chez des patients atteints d'un pancréatite

chronique d'origine alcoolique. Les mutations de ces gènes sont souvent associées

avec des pancréatites chroniques idiopathiques ou héréditaires. Aucune mutation du

gène PRSS1 n'a été détectée. Trois mutations (3 %) du CFTR ont été détectées

chez ces patients avec la même prévalence sur la population générale de cette

région géographique. Aucun génotype hétérozygote pour le gène CFTR ou trans-

hétérozygote CFTR/SPINK1 n'a été trouvé. Contrairement aux pancréatites

chroniques idiopathiques ou héréditaires dans lesquelles des mutations de ces trois

gènes se rencontrent, la pancréatique chronique d'origine alcoolique semble une

maladie à "gène orphelin". Cette pathologie est sans doute liée à d'autres mutations

de gènes, encore inconnus, qui affectent le métabolisme de l'alcool, et qui modulent

l'inflammation pancréatique consécutive à la consommation abusive d'alcool.

Audrezet et coll. en 2002 (32) analysent la séquence codante, ainsi que les

jonctions exons/introns de 3 gènes : PRSS1, SPINK1 et CFTR, chez 39 patients

français souffrants d'une pancréatite chronique idiopathique. Il a été retrouvé chez un

patient une mutation non-sens pour le gène PRSS1 ; chez 4 patients une mutation

non-sens du gène SPINK1 dont 3 hétérozygotes et 1 homozygote ; et chez 8

patients la mutation la plus commune du CFTR : �F508. Le génotype trans-

hétérozygote SPINK1/CFTR est retrouvé chez 3 patients. Ce résultat démontre qu'un

tiers des patients étiquetés comme présentant une pancréatite chronique

62

idiopathique souffre en fait d'un défaut génétique. Ces auteurs concluent que le suivi

de ces patients homozygotes, et hétérozygotes composites pour ces trois gènes, va

nous permettre d'améliorer nos connaissances sur la nature complexe de ces

pancréatites chroniques idiopathiques.

De même Choudari et coll. (33) démontrent que le risque de développer une

pancréatite chronique idiopathique est plus élevé parmi les personnes présentant

une mutation hétérozygote du gène CFTR par rapport à celle n'en présentant pas.

Sharer et coll. (34) constatent que les lésions pancréatiques de la mucoviscidose se

développent in utero, et sont semblables à celles retrouvées dans les pancréatites

chroniques chez l'adulte, et supposent ainsi que les mutations du gène CFTR sont

présentes chez les patients souffrants de pancréatite chronique. Pour vérifier cela,

Sharer et coll. ont analysé l'ADN de 134 patients dont 94 hommes et 40 femmes de

16 à 86 ans, souffrants de pancréatite chronique. Les vingt deux mutations les plus

communes du gène CFTR sont recherchées (95 % des mutations du gène CFTR

chez les habitants du nord-ouest de l'Angleterre). Le nombre de répétition de

nucléotide thymidine dans l'intron 8 a aussi été mesuré. Aucun patient n'est porteur

d'une mutation sur les 2 copies du gène CFTR donc homozygote ou hétérozygote

composite. Dix-huit patients (13,4 %) sont porteurs d'une mutation du CFTR à l'état

hétérozygote, par rapport à 5,3 % dans la population générale. 10,4 % des patients

présentent un allèle 5T dans l'intron 8, deux fois plus que la fréquence dans la

population générale. Parmi les 18 patients hétérozygotes pour le gène CFTR, 4 sont

également porteur du variant 5T sur l'allèle opposé. Aucun des patients ne présente

de signes cliniques d'une mucoviscidose. Sharer et coll. concluent que les mutations

hétérozygotes du gène CFTR, et le variant 5T sont associés à la pancréatite

chronique.

Par ailleurs, l'équipe française de Maire et coll. (35) décide de vérifier si la fréquence

des mutations du gène CFTR est augmentée au cours des pancréatites chroniques

idiopathiques. Entre avril 1999 et décembre 2001, tous les malades ayant une

pancréatite aiguë récidivante ou chronique d'origine indéterminée sont étudiés.

Seules étaient inclus les malades sans cause identifiée, et sans signe clinique ou

histoire familiales évocatrices de mucoviscidose. La recherche des 31 mutations

63

considérées comme les plus fréquentes est effectuée. Une analyse complémentaire

des exons 9, 10 et 17a est réalisée dans le but de chercher des variants

préalablement identifiés dans des formes frontières de mucoviscidose. Soixante

quatre malades (41 hommes et 23 femmes), d'âge médiant 36 ans ayant une

pancréatite chronique idiopathique sont inclus. Dix huit mutations ou variants du

gène CFTR sont détectés chez 16 malades (25 %) : �F508 (n=7), L997F (n=2),

E528E (n=4), 5T (n=5). Deux malades sont hétérozygotes composites. La fréquence

observée de la mutation �F508 est supérieure à celle attendue dans la population

générale (10,9 vs 2,4 %). Un quart de tous les malades et un tiers de ceux de moins

de 35 ans ayant une pancréatite idiopathique ont au moins une mutation du gène

CFTR. L'existence d'une mutation semble être un facteur de prédisposition à la

survenue de la pancréatite à un âge précoce.

c) Commentaires :

Ces travaux nous permettent de conclure :

• Un patient porteur de certaines mutations à l'état hétérozygote composite pour

le gène CFTR correspond à un profil de suffisance du pancréas exocrine.

• Les mutations du CFTR semblent liées aux pancréatites chroniques

idiopathiques, et non aux pancréatites chroniques d'origine alcoolique.

Autrement dit, l'alcool ne semble pas être un cofacteur suffisant pour le

développement de pancréatites chroniques chez des patients porteurs de

mutations du CFTR.

• Plusieurs mutations sont incriminées. Ainsi P5L, 171761G�A, 1716G/A,

S1235R, et le variant 5T sont retrouvées chez des patients développant une

pancréatite chronique lorsqu'elles sont associées à une autre mutation du

CFTR, avec par conséquent un état hétérozygote composite du gène CFTR.

• La mutation du CFTR la plus fréquemment rencontrée chez les patients

hétérozygotes composites est la mutation �F508, ce qui confirme les données

épidémiologiques.

• Un patient présentant une mutation du gène CFTR a plus de risque de

développer une pancréatite chronique idiopathique qu'un patient exempt de

mutations.

64

• Les sujets hétérozygotes pour le gène CFTR, combinés à d'autres facteurs

génétiques et / ou environnementaux sont des sujets à haut risque de

développer une pancréatite chronique.

• La position d'une des mutations du gène CFTR sur un allèle par rapport à une

mutation sur l'autre allèle semble jouer un rôle déterminant. Par exemple, le

phénotype de pancréatite chronique idiopathique est probablement le résultat

de la présence d'une mutation S1235R en position trans par rapport à une

mutation G542X du gène CFTR.

• Les mutations d'autres gènes comme SPINK1 et PRSS1, associées à celles

du gène CFTR semblent constituer un facteur de risque supplémentaire de

développer une pancréatite chronique.

d) Conclusions et perspectives

Le gène CFTR semble bien impliqué dans la pancréatite chronique d'origine

idiopathique. La présence d'une mutation sévère à l'état hétérozygote associée à

1) une autre mutation "mineure" du gène CFTR, 2) des facteurs

environnementaux, 3) des mutations d'autres gènes tels que SPINK1 et PRSS1

semblent constituer un profil en faveur du développement d'une pancréatite

chronique idiopathique. D'une façon générale, la recherche d'une mucoviscidose

doit faire partie du bilan étiologique chez ces patients souffrant de pancréatite

chronique. Il faut donc effectuer le test de la sueur et la recherche de mutations

du gène CFTR avant de conclure à une pancréatite chronique idiopathique.

Cependant, dans certains cas, le dysfonctionnement de la protéine CFTR n'est

objectivé par aucune méthode (test sudoral normal, différence de potentiel

transépithélial normale, une seule mutation identifiée). On ne peut alors apporter

une confirmation du diagnostic de mucoviscidose définitive et le jugement clinique

reste essentiel.

Les connaissances sur ces formes atypiques de mucoviscidose sont encore très

incomplètes, et certains résultats ne sont encore que de simples hypothèses non

formellement démontrées. Ainsi, des altérations du gène incriminé dans des

pathologies pancréatiques pourraient être recherchées, tel que MDR3, afin de

déterminer le profil d'altérations, associant le CFTR, suffisant pour favoriser le

65

développement de pancréatite. Les mutations du gène MDR3 favorisent la

survenue de pancréatites aiguës à répétition par migration lithiasique. Cette voie

de recherche est encourageante, et constitue une voie d'avenir dans le

diagnostic, et de prise en charge de ces patients.

2. Dans d'autres pathologies 2.1/ Mutations du gène CFTR et agénésie bilatérale des canaux déférents L'analyse des corrélations génotype-phénotype est encore compliquée par

l'existence d'associations, sur le même gène, de mutation pouvant conduire à des

réversions de phénotype, une seconde mutation pouvant modifier l'effet de la

première. En particulier l'analyse fine du gène CFTR a montré l'importance d'une

séquence nucléotidique poly-pyrimidique polymorphe située dans l'intron 8, juste en

amont de l'exon 9 et qui est constituée selon les cas de 5, 7 ou 9 thymidine (T5, T7

ou T9). Compte tenu de son emplacement au cœur d'une séquence critique pour le

processus d'épissage, les variations de cette séquence conduisent à des phénotypes

différents en terme d'expression de la protéine. L'observation de l'un des variants,

T5, altérant l'épissage de l'exon 9 et diminuant la quantité de protéine CFTR

produite, démontre que ce polymorphisme nucléotidique se comporte en fait comme

une mutation délétère. Cette diminution de la production de CFTR normale ou mutée

contribue à la production d'effets phénotypiques distincts.

L'étude de ces variants T5 a récemment éclairé la compréhension d'une affection

qui, elle aussi, s'est révélée causée par des mutations du gène CFTR (36). Certains

hommes par ailleurs indemnes de toute atteinte pulmonaire ou pancréatique,

présentent une agénésie bilatérale des canaux déférents (ABCD) retrouvée au cours

de bilans d'infertilité, identique à celle que l'on observe chez la grande majorité des

patients atteints de mucoviscidose. Un nombre notable de travaux ont maintenant

établi que la plupart des patients sont hétérozygotes composites pour une mutation

altérant sévèrement la fonction de la protéine CFTR (le plus souvent la délétion

�F508), et pour une autre dont l'effet est plus modéré telle que R117H. La même

association de mutations (par exemple �F508/R117H) s'observe également chez

des sujets présentant une mucoviscidose d'expression modérée (sans insuffisance

66

pancréatique). Ceci suggère donc l'existence d'autres altérations géniques

nécessaires à l'apparition de l'une ou l'autre de ces pathologies. L'analyse des allèles

du gène CFTR chez ces deux types de patients a montré que le variant T5 de l'intron

8 est 6 à 8 fois plus fréquent chez les hommes atteints d'absence des canaux

déférents qui sont également souvent hétérozygotes pour une des mutations sévères

du gène. La gradation dans la gravité clinique observée semble dépendre de

diverses combinaisons possibles de mutations à effet plus ou moins pathogène, et

de ce polymorphisme T5.

Une fréquence anormalement élevée des mutations du gène CFTR a également été

retrouvée chez des patients ayant d'autres formes d'infertilité comme l'azoospermie

obstructive, et les oligospermies (37). Toutefois ces patients sont rarement porteurs

de deux mutations. Certains auteurs ont proposé qu'en l'absence d'une deuxième

mutation bien définie, certains variants considérés jusqu'à présent comme des

polymorphismes contribueraient à la genèse d'une oligospermie obstructive ou à

d'autres maladies, associées aux anomalies du gène CFTR. Le variant "TG"

précédant la séquence polypyrimidique Tn située dans l'intron 8, et la substitution

M470V de l'exon 10 ont ainsi été clairement définis comme étant des modificateurs

des fonctions de la protéine CFTR (38) impliqués dans les problèmes d'infertilité.

L'équipe de Wong (39) rapporte l'histoire de triplés issus de la fécondation in vitro.

Les parents sont sains sans antécédents familiaux de mucoviscidose. Un des triplés

présente une forme classique de mucoviscidose, et porte les mutations �F508 et

R553X. Les 2 autres enfants atteints d'une forme modérée de mucoviscidose, sont

porteurs des mutations �F508 et R117C. Le père porte 2 mutations R553X et

R117C. La mère est porteuse de la mutation �F508.

L'analyse des mutations du gène CFTR devrait toujours être recommandée chez les

patients qui s'en remettent à la fécondation in vitro, plus encore chez l'homme atteint

d'agénésie bilatérale des canaux déférents, malgré l'absence d'antécédents familiaux

de mucoviscidose. L'analyse complète du gène CFTR qui coûte environ 2000 euros

devrait être accessible aux couples si une mutation est retrouvée chez le partenaire

homme atteint d'agénésie bilatérale des canaux déférents.

67

2.2/ Mutations du gène CFTR et aspergillose broncho-pulmonaire d'origine

allergique

Plusieurs travaux suggèrent que des mutations du gène CFTR seraient impliquées

dans l'étiologie d'aspergillose bronchopulmonaire d'origine allergique (ABPA).

Cette hypothèse est confirmée par les résultats d' Eaton et coll. (40). Sur 31 patients

d'origine caucasienne, atteints d'ABPA, 4 sont porteurs d'une mutation du gène

CFTR (12,9 %).

L'équipe de Marchand (41) a tenté d'évaluer la fréquence des principales mutations

du gène CFTR chez des patients atteints d'ABPA. Treize mutations du gène CFTR

ont été recherchées (R117H, 621+1G�T, R334W, �F508, �I507, 1717-1G�A,

G542X, R553X, G551D, R1162X, 3849+10Kbc�T, W1282X et N1303K), de même

que le variant 5T dans l'intron 8. Vingt et un patients d'origine caucasienne souffrants

d'ABPA participaient à cette étude. La présence de mutations du gène CFTR étaient

aussi recherchée chez 43 patients d'origine caucasienne souffrants d'asthme

allergique non infecté par Aspergillus fumigatus, et 142 patients sollicitant le conseil

génétique pour des pathologies autres que la mucoviscidose.

Il a été retrouvé : Six patients avec ABPA hétérozygotes pour une mutation du gène

CFTR : 2 pour �F508 et 1 pour G542X, R1162X, 1717-1G�A et R117H. L'allèle 5T

n'est pas retrouvé chez les patients atteints d'ABPA. Aucun des patients souffrants

d'ABPA ne présentent un test de la sueur supérieur à 60 mEq/ml. La fréquence des

mutations du gène CFTR est significativement plus élevée chez les patients

souffrants d'ABPA (6 sur 21 patients ; 28,5 %), que chez les sujets asthmatiques (2

sur 43 ; 4,6 %) et que chez les sujets sollicitant le conseil génétique (6 sur 142 ; 4,2

%). Ces résultats ont permis de conclure que chez les patients ne présentant pas les

signes cliniques de la mucoviscidose, les mutations du gène CFTR peuvent être à

l’origine de l'ABPA, en association avec d'autres facteurs génétiques et / ou

environnementaux.

L'étiologie de l'ABPA n'est encore complètement élucidée. Miller et coll. (42) ont

constaté que les signes cliniques des patients atteints d'ABPA étaient semblables à

ceux des patients atteints de mucoviscidose. Afin de confirmer cette hypothèse, la

région codante du gène CFTR a été analysée chez 11 patients présentant les

critères d'ABPA avec un test de la sueur normal. Un patient porte 2 mutations du

68

gène CFTR (�F508/R347H), et 5 portent une seule mutation du gène CFTR (4

portent �F508 et 1 porte R117H). La fréquence de la mutation �F508 chez les

patients atteints d'ABPA est plus élevée que dans la population générale. Ce résultat

suggère que le gène CFTR joue un rôle étiologique chez les patients atteints

d'aspergillose broncho-pulmonaire d'origine allergique.

2.3/ Mutations du gène CFTR et asthme

Compte tenu de la présence d'affections pulmonaires dans les cas de

mucoviscidose, il apparaît logique de penser que certaines mutations du CFTR à

l'état hétérozygote, puissent, en association avec d'autres altérations géniques ou

des facteurs environnementaux, conduire à des pathologies purement pulmonaires.

Ainsi Dahl et coll. (43) ont cherché à savoir si un patient hétérozygote pour une

mutation du gène CFTR pouvait présenter des risques de développer une pathologie

pulmonaire obstructive telle que l'asthme. Après avoir travaillé sur un échantillon de

la population générale de la ville de Copenhague âgée de 20 ans et plus, 250 sujets

sont porteurs de la mutation �F508 dont 9 % souffrent d'asthme. Les sujets

hétérozygotes pour une altération du gène CFTR semblent surreprésentés parmi les

patients atteints d'asthme. De plus ces patients présenteraient une diminution des

leurs fonctions respiratoires (d'après les mesures du volume expiratoire et de la

capacité vitale).

D'autres travaux sont en cours afin de confirmer cette hypothèse.

2.4/ Mutations du gène CFTR et polyposes nasales sévères

Dans la plupart des cas, des mutations du gène CFTR sont identifiées chez des

patients atteints de formes atypiques de mucoviscidose (test de la sueur négatif)

telles que une légère atteinte pulmonaire, une insuffisance pancréatique ou une

infertilité masculine (44). La polypose nasale est aussi caractéristique de la

mucoviscidose mais on ne sait pas si elle constitue aussi une forme

monosymptomatique de la maladie. L'équipe d'Irving a recherché les mutations les

plus communes du gène CFTR de 55 patients présentant des polyposes nasales

sévères et ne présentant aucun autre critère diagnostique de la mucoviscidose.

L'étude a identifié 3 mutations du gène CFTR (un porteur de la mutation R117H, et 2

69

de la mutation �F508) parmi ces 55 patients. Il est impossible de conclure d'après ce

résultat à un lien entre les mutations du gène CFTR, et les polyposes nasales

sévères. Cependant cette équipe a démontré que la majorité des patients avec des

polyposes nasales n'ont pas d'inactivation de leur gène CFTR.

3. Conclusion

L'ensemble de ces résultats permet de tenter d'établir des relations entre le

phénotype, et le génotype du CFTR, afin de mieux comprendre les raisons de

l'hétérogénéité clinique de cette affection. L'atteinte pancréatique semblerait ainsi

dépendre étroitement de la nature des mutations, et la survenue de certaines

complications pourrait être associée à des mutations spécifiques. Toutefois,

l'existence d'une hétérogénéité clinique au sein d'un groupe de patients ayant des

mutations identiques suggère l'influence d'autres facteurs, génétiques, et

environnementaux.

71

IV. Les traitements actuels de la

mucoviscidose

73

Les traitements actuels se contentent de traiter les conséquences du

dysfonctionnement de la protéine, afin d'améliorer la qualité, et la durée de vie du

patient. En effet, la durée de vie moyenne d'un enfant mucoviscidosique était il y a

une quinzaine d'année, d'environ 5 ans. Actuellement grâce aux traitements

médicamenteux, à la kinésithérapie, la moyenne d'âge des patients est d'environ 30

ans en France et atteint même 40 ans au Danemark.

La découverte en 1985 et le clonage en 1989 du gène CFTR responsable de la

maladie a permis d'envisager une nouvelle voie thérapeutique: la thérapie génique.

Celle-ci pourrait, en réussissant à faire exprimer par les cellules le gène CFTR

normal, et donc la protéine CFTR normale, corriger la maladie à la base, et donc

traiter toutes les conséquences pathologiques liées au déficit de la protéine.

Une autre perspective de traitement, dénommée "thérapie protéique", offre l'espoir

d'une approche thérapeutique spécifique des différentes classes de mutation du

CFTR.

1. Traitement de la pathologie respiratoire

Les manifestations respiratoires constituent l'atteinte la plus grave de la

mucoviscidose, et conditionnent la morbidité et la mortalité de la pathologie.

1.1/ Le drainage bronchique

Le drainage bronchique permet de lutter contre la stase bronchique, et l'accumulation

des secrétions.

1.1.1/ La kinésithérapie

Elle constitue la base du traitement, et doit être quotidienne et intensive, ainsi le

bénéfice immédiat est mesurable. Elle est basée sur l'accélération du flux

respiratoire, et son efficacité est démontrée. En effet, on observe une amélioration du

volume d'expiration maximum seconde (VEMS) ou du débit expiratoire de pointe

(DEP), qui prouvent la diminution de l'obstruction des voies aériennes de gros calibre

(45).

74

La kinésithérapie est généralement débutée dés le diagnostic de mucoviscidose, et

les fréquences des séances sont variables en fonction de la symptomatologie. Ses

objectifs sont le désencombrement bronchique, l'éducation ventilatoire, le

réentraînement à l'effort, ainsi que la mise en place, et le suivi d'une ventilation

assistée sur masque nasal.

Les techniques doivent être adaptée à chaque patient, en fonction de son âge, de

son atteinte respiratoire, du stade évolutif de la maladie. Le but est d'augmenter le

flux expiratoire.

L'implication des parents est importante pour le traitement de leur enfant, afin qu'ils

contrôlent la bonne exécution de l'autodrainage. L'activité physique est également un

bon moyen de drainage des sécrétions bronchiques, et de renforcement des muscles

respiratoires, mais n'est pas suffisamment efficace pour remplacer la kinésithérapie.

En l'absence de kinésithérapie s'installe un cercle vicieux responsable de l'évolution

de la maladie :

1.1.2/ Les fluidifiants bronchiques Leur utilisation sous forme d’aérosol a pour but de fluidifier les sécrétions

bronchiques difficiles à évacuer car trop sèches, et trop visqueuses.

Il existe deux classes de fluidifiants :

INFECTION Lésions bronchiques

Mauvaise attitude thoracique

Accumulation de sécrétions dans les bronches

Sécrétions épaisses et visqueuses

Mauvaise oxygénation du sang

75

• Les mucolytiques: La N-acétylcystéine (Mucomyst®) ou le mercapto-2-éthane

sulfonate de sodium (Mucofluid®) : ils sont capables de rompre les ponts

disulfures des mucines

• Les mucorégulateurs: la bromhexidine (Bisolvon®), le chlorydrate d'ambroxol

(Surbronc®), qui stimulent la sécrétion de surfactant, et l'activité ciliaire.

L'efficacité des fluidifiants bronchiques n'a jamais été réellement démontrée en

administration orale ou en inhalation, et ils ne constituent plus la base du traitement

de la mucoviscidose (46).

La déshydratation générale a une incidence sur la qualité des secrétions, donc le

patient doit boire suffisamment, surtout en été.

1.1.3/ La DNase

La rh-DNase, désoxyribonucléase recombinante humaine (Pulmozyme®), hydrolyse

l'acide désoxyribonucléique (ADN) extracellulaire en concentration élevée dans les

sécrétions bronchiques, ce qui permet une amélioration respiratoire chez les patients

répondeurs.

Les avantages de la DNase sont multiples :

• Amélioration du confort respiratoire (dyspnée, toux, expectoration), et de la

qualité de vie

• Une seule prise quotidienne

• Diminution de l'incidence des infections respiratoires (-30 %)

• Réduction de la durée, et du nombre d'hospitalisations

• Apport thérapeutique notable à l'antibiothérapie et à la kinésithérapie

• Diminution indirecte des coûts

Cependant, certains inconvénients persistent :

• Exclusion des insuffisants respiratoires légers, et sévères, ainsi que les

enfants âgés de moins de 5 ans

• Effets indésirables : raucité, pharyngite, laryngite, rash, douleur thoracique, et

conjonctivite

• Règles d'utilisation : pas de combinaison d'autres médicaments dans le

nébuliseur, traitement quotidien continu, car le bénéfice observé disparaît en

24 à 48 heures à l'arrêt du traitement.

76

1.2/ L'antibiothérapie

L'infection joue un rôle dans la dégradation de l'atteinte respiratoire, donc la place de

l'antibiothérapie est majeure dans le traitement de la mucoviscidose.

L'antibiothérapie se base sur l'étude de l'examen cytobactériologiques des crachats

(ECBC). Cependant, des difficultés surviennent en raison de la présence de

différents morphotypes dans les crachats, et des phénotypes de résistance

différents, ainsi que sur les concentrations minimales inhibitrices variables dans le

sang, et les crachats.

Le choix des antibiotiques repose sur l'analyse de l'antibiogramme, et la stratégie

thérapeutique est variable s'il s'agit d'une primo-infection ou d'une infection chronique

(47).

1.2.1/ Principaux microorganismes en cause

Trois germes sont les plus fréquemment retrouvés: Staphylococcus aureus,

Haemophilus influenzae, et surtout Pseudomonas aeruginosa, dont la virulence est

en grande partie responsable de l'aggravation de l'atteinte respiratoire. D'autres

germes sont retrouvés avec une fréquence variable: Burkholderia cepacia,

Xanthomonas maltophilia, Legionella pneumophila…

La pathologie infectieuse chronique est d'origine bactérienne, mais les virus peuvent

également jouer un rôle dans l'évolution de la maladie : le virus respiratoire syncitial

est accusé d'être à l'origine de 20 à 50 % des exacerbations pulmonaires aiguës, et

de l'implantation du bacille pyocyanique chez le jeune enfant (48).

Candida albicans, et Aspergillus fumigatus sont également responsables de

surinfections.

1.2.2/ Principales classes d'antibiotiques utilisés

• Les �-lactamines : Elles comprennent plusieurs sous-groupes: pénicillines,

céphalosporines, pénèmes, monobactames, … Ces antibiotiques ont une

activité bactériostatique par inhibition de la synthèse de la paroi bactérienne

en phase de croissance. Le spectre d'activité varie en fonction des différentes

classes de �-lactamines. Ces antibiotiques sont utilisés en première intention

77

mais responsables de réactions allergiques chez 0,05 % des patients.

Cependant chez le patient non allergique, aucun autre effet indésirable n'est à

noter.

• Les fluoroquinolones : Ce sont des quinolones de deuxième génération de

type ofloxacine, ciprofloxacine, péfloxacine, … Ces antibiotiques sont

bactéricides, et agissent en inhibant la synthèse de l'ADN bactérien. Leur

spectre d'action est assez large, et elles sont relativement bien tolérées.

Seules la photosensibilisation, et la survenue d'arthropathies limitent leur

indication. Elles sont généralement réservées à l'adulte, en raison de la

survenue de douleurs articulaires chez l'enfant. De plus, une monothérapie

aux fluoroquinolones peut entraîner rapidement des résistances, donc elles

sont généralement prescrites en association avec des aminosides (49).

• Les aminosides : amikacine, gentamycine, tobramycine, nétilmycine, … Ce

sont des antibiotiques bactéricides qui inhibent la synthèse protéique des

bactéries, ayant un large spectre. Une synergie d'action a été constatée avec

les �-lactamines, et elle permet d'éviter le développement de résistances. Les

aminosides sont potentiellement oto et néphrotoxiques mais sont en général

bien tolérés dans la mucoviscidose. Ils constituent l'une des classes

antibiotiques les plus efficaces contre Pseudomonas aeruginosa, et sont

généralement utilisés sous surveillance. Ils doivent être dosés à chaque

nouvelle cure, afin de déterminer le taux résiduel, et le pic sérique, car il existe

une variabilité intra-individuelle, et des lésions auditives liées à de forts pics

sériques peuvent survenir.

• Les macrolides : erythromycine, azythromycine, clarithromycine, … Leur

action est bactériostatique par inhibition de la synthèse protéique des

bactéries. Leur spectre d'action est relativement étroit, car ils n'agissent que

sur les cocci Gram positif et Gram négatif. Ils ne sont pas utilisés pour leur

propriété antibactérienne mais pour leur activité anti-inflammatoire (50).

78

1.2.3/ Les aérosols d'antibiotiques

L'intérêt de l'antibiothérapie par voie inhalée est confirmée : en effet, grâce à cette

voie d'administration, les antibiotiques agissent directement sur le site de l'infection,

les concentrations obtenues sont élevées et les effets systémiques limités. Selon les

médecins, les nébulisations d'antibiotiques sont débutées dés la passage à la

chronicité de l'infection à Pseudomonas aeruginosa, ou lorsque le patient a besoin

de cures antibiotiques intra-veineuse fréquentes.

De nombreux antibiotiques (aminosides, colimycine, ceftazidime, ticarcilline,

amphotéricine B), sont utilisables par voie inhalée, à des posologies proches de la

voie parentérale. Seule la tobramycine possède une forme spéciale pour nébulisation

(Tobi®). Pour les autres spécialités, les préparations pour solution injectable sont

utilisées sous formes nébulisées, alors qu'elles ne possèdent pas d'autorisation de

mise sur le marché pour la voie inhalée (51).

La nébulisation est effectuée deux fois par jour, après la kinésithérapie respiratoire.

1.3/ Traitements bronchodilatateurs et antiinflammatoires

1.3.1/ Traitement bronchodilatateur

Chez des patients ayant des tests de bronchodilatation positifs ou des signes

cliniques d'asthme, un traitement bronchodilatateur sera prescrit. Il combine des �-2

agonistes, et des atropiniques, car l'association des deux classes révèle une

synergie d'action.

• Les �-2 adrénergiques (Salbutamol : Ventoline®, terbutaline : Bricanyl®)

agissent sur les récepteurs �-2 des muscles lisses bronchiques. Ils sont

utilisés en aérosol, et ont une action immédiate sur l'ensemble de l'arbre

bronchique.

• Les bronchodilatateurs anticholinergiques (oxitropium : Tergisat®, ipratropium

: Atrovent®) agissent essentiellement sur les gros troncs bronchiques. Leur

action est retardée de 5 à 10 minutes, mais elle est prolongée jusqu'à 10

heures.

79

1.3.2/ Traitement anti-inflammatoire

En raison du rôle important que joue l'inflammation dans l'aggravation de l'atteinte

respiratoire, un traitement anti-inflammatoire précoce, intense, et prolongé devrait

être instauré.

a) La corticothérapie

C'est le traitement anti-inflammatoire de référence dans la mucoviscidose. D'abord

utilisée par voie orale, la voie inhalée a également été étudiée.

Au Royaume–Uni, 40 % des patients mucoviscidosiques sont sous corticothérapie

par voie inhalée, contre 11 % aux Etats-Unis, 10 % en France, et 12 % en

Allemagne.

La corticothérapie permet une amélioration de la fonction respiratoire, et une

diminution de l'hyperréactivité bronchique. Grâce au traitement par voie inhalée, les

effets secondaires ont largement diminué par rapport à la voie orale, ce qui a

contribué à augmenter la survie des patients.

Les effets indésirables ne sont pas à négliger : retard de croissance, intolérance aux

glucides, cataracte, … L'inconvénient majeur de la corticothérapie est qu'elle favorise

la survenue d'une colonisation bactérienne. Dans le cas de la mucoviscidose, la

corticothérapie pourrait engendrer une infection plus rapide à Pseudomonas

aeruginosa.

Le rapport bénéfice (diminution de l'inflammation) / risque (effets indésirables,

augmentation du risque d'infection bactérienne) est à étudier afin de déterminer si

une corticothérapie serait ou non bénéfique pour le patient.

b) Anti-inflammatoire non stéroidien : ibuprofène

Les anti-inflammatoire non stéroïdien (AINS) sont une bonne alternative aux

corticoïdes qui induisent de nombreux effets indésirables. L'ibuprofène est utilisé

chez 6 % des patients mucoviscidosiques aux Etats-Unis. Il permettrait une

dégradation plus lente des paramètres fonctionnels respiratoires. Cependant, de

fortes doses sont nécessaires, et des effets indésirables digestifs, de la conjonctivite,

et de l'épistaxis sont à noter.

80

Peu d'études ont été réalisées à l'heure actuelle afin de définir exactement

l'utilisation, et le rapport bénéfice / risque des AINS (52).

c) L'alpha-1 antitrypsine

L'alpha-1 antitrypsine est une antiprotéase présente à des taux normaux chez des

patients mucovisidosiques, alors que les taux de protéases sont anormalement

élevés. Le déséquilibre protéase / antiprotéase est responsable d'une partie de

l'inflammation. L'alpha-1 antitrypsine a été étudiée par voie inhalée chez des

patients, et ce traitement s'est révélé actif à court terme (53).

2. Traitement de l'atteinte digestive

La prise en charge digestive est essentielle dans le traitement de la mucoviscidose

pour éviter la dégradation de l'état général.

2.1/ Traitement de l'insuffisance pancréatique

Le traitement de l'insuffisance pancréatique est divisé en deux axes bien distincts : le

traitement de la stéatorrhée, et celui du diabète.

2.1.1/ Extraits pancréatiques

Le but de la supplémentation en extraits pancréatiques est de compenser l'absence

de sécrétion exocrine du pancréas. Cette insuffisance exocrine apparaît lors d'une

dégradation du pancréas supérieure à 80 %.

Le traitement est composé d'extraits pancréatiques d'origine porcine administrés

sous forme de gélules gastro-résistantes. Chaque gélule est remplie de

microsphères elles mêmes gastro-protégées, ce qui permet l'ouverture des gélules

pour l'administration à des enfants ou des nourrissons. Ce traitement permet

l'assimilation des graisses par le patient mucoviscidosique ; les repas pourront être

enrichis en graisse afin de couvrir les besoins énergétiques (54). Les enzymes

pancréatiques doivent être ingérées en début de repas en quantité variable selon

81

l'atteinte pancréatique, et le régime alimentaire. Les extraits pancréatiques se

mesurent en "unité-lipase", et les médicaments sont dosés à 12000 (Créon®

12000U), 25000 (Créon® 25000, Eurobiol® 25000), ou 100000 (Eurobiol® 4,5g)

unités-lipase.

La posologie varie pour chaque patient, le but étant d'atteindre un équilibre digestif,

et un transit proche de la normale, afin de tendre vers une croissance pondérale

régulière. L'efficacité du traitement est observée rapidement par l'absence de

diarrhées graisseuses et de douleurs abdominales.

2.1.2/ Traitement du diabète

Le but du traitement du diabète est d'une part de tenir compte des apports

nutritionnels nécessaires au patient mucoviscidosique afin d'optimiser son pronostic

vital, et d'autre part de contrôler les hyperglycémies afin de limiter les complications

qui en résultent.

Le diabète observé chez les patients mucoviscidosiques est essentiellement un

diabète de type I, donc le traitement sera le plus souvent l'insuline. La posologie

variera en fonction du degré d'insulinopénie mais également en fonction de

l'insulinorésistance que pourront engendrer une infection, une corticothérapie ou la

nutrition entérale.

2.2/ Traitement de l'atteinte hépatique

Le but du traitement de l'atteinte hépatique est de diminuer la viscosité des

secrétions biliaires pour éviter une obstruction des canalicules biliaires. Le traitement

de référence est l'acide ursodésoxycholique (AUDC) (Arsacol®, Delursan®,

Destolit®, Ursolvan®), acide biliaire non-hépatotoxique. Son pouvoir micellaire faible

lui confère un effet cholérétique bénéfique dans la mucoviscidose où les canalicules

biliaires ont tendance à s'obstruer par suite de l'accumulation de mucus visqueux.

Les effets à court terme de l'AUDC dans la mucoviscidose ont été évalués dans des

études ouvertes et contrôlées : l'amélioration des signes biologiques de cytolyse et

de choléstase est constante (55). L'arrêt du traitement entraîne un retour aux valeurs

biologiques notées avant le traitement.

82

Une supplémentation en taurine peut également être mise en place, en raison de sa

carence fréquente dans la mucoviscidose. De plus, la taurine améliore l'efficacité de

la solubilisation micellaire des produits de la lipolyse ; elle est indispensable en cas

d'administration prolongée d'AUDC non conjugué, afin de permettre sa conjugaison,

et son effet cholérétique.

En dernier recours, une transplantation hépatique sera envisagée

exceptionnellement chez les patients souffrants d'insuffisance hépatique sévère.

2.3/ Traitement de l'atteinte intestinale

2.3.1/ Prise en charge de l'iléus méconial

La prise en charge de l'iléus méconial non compliqué repose sur l'utilisation de

lavements hypertoniques qui permettent d'éviter l'intervention pour 2 / 3 des patients

(56). La gastrophine, solution radio-opaque, et hypertonique est le plus souvent

utilisée. L'effet osmotique de ce lavement permet la dilution du contenu intestinal, et

la levée de l'obstacle. Les mucolytiques sont administrés pendant quelques jours afin

de prévenir la reconstitution du bouchon méconial. En cas d'échec du lavement, ou

lors d'iléus méconial compliqué, un traitement chirurgical sera entrepris, qui consiste

en une résection du segment intestinal atteint (57).

2.3.2/ Prise ne charge du syndrome d'obstruction intestinale distale (SOID)

En cas d'obstruction complète, un lavement à la gastrophine à visée diagnostique, et

curative est également mis en œuvre, et un drainage gastrique sera associé afin de

soulager le patient. La cause du SOID semble être une supplémentation

inappropriée en extraits pancréatiques, donc, une réadaptation des posologies est

nécessaire, ainsi qu'un traitement de N-Acétylcystéine pendant quelques jours.

Lorsque l'obstruction n'est pas totale, les solutions utilisées pour les lavages coliques

peuvent être prescrites per os à des posologies relativement élevées (58).

83

2.4/ Prise en charge nutritionnelle

La malnutrition est un phénomène fréquemment observé chez les patients

mucoviscidosiques, et d'autant plus que l'âge du patient augmente et qu'une infection

pulmonaire ou une insuffisance respiratoire sont observées. Elle est responsable

d'un retard staturo-pondéral chez l'enfant, d'un retard pubertaire chez l'adolescent, et

accentue la dégradation de l'atteinte de la fonction respiratoire.

La prise en charge nutritionnelle est assurée par une diététicienne, et un bilan

biologique est réalisé annuellement, afin de déceler d'éventuelles carences en

vitamines, minéraux, oligo-éléments, et de suivre les marqueurs nutritionnels, acides

gras essentiels, … En raison de l'insuffisance pancréatique exocrine qui est la

principale cause de pertes énergétiques, une supplémentation vitaminique sera

fréquemment instaurée. Pour les autres la supplémentation vitaminique sera évaluée

individuellement en fonction des résultats du bilan biologique.

Trois stades progressifs sont instaurés au fur et à mesure de la dégradation de l'état

général :

• La supplémentation orale fractionnée

• La nutrition parentérale

• La nutrition entérale à débit continu.

3. La thérapie génique 3.1/ Principe

La thérapie génique consiste soit à compenser l’anomalie de fonctionnement d’un

gène altéré par l’apport d’un gène normal qui va prendre en charge la production

d’une protéine déficitaire, soit à ajouter une fonction nouvelle à une cellule, dans un

but thérapeutique, diagnostique ou préventif. De manière générale, la thérapie

génique ouvre de nouvelles perspectives de traitement pour de nombreuses

maladies héréditaires comme l’hypercholestérolémie familiale, mais aussi pour des

maladies acquises telles que le cancer, la maladie d’Alzheimer et le SIDA (syndrome

d’immunodéficience humaine).

84

La caractérisation du gène CFTR, et la démonstration in vitro que le transfert du

gène CFTR normal dans des cellules issues de patients atteints de mucoviscidose

corrige les anomalies de transport ionique (59), ont encouragé de nombreuses

équipes à envisager la thérapie génique comme une voie thérapeutique permettant

de traiter la cause de la maladie. Dans la mucoviscidose, l’atteinte respiratoire

conditionne le pronostic vital et l’appareil respiratoire apparaît être l’organe à traiter

préférentiellement. Un transfert de gènes in vivo avec une administration par

aérosols semble une stratégie possible, et simple qui permettrait un transfert

privilégié dans les cellules de l’appareil respiratoire.

3.2/ Les vecteurs utilisés en thérapie génique et application à la mucoviscidose

L’ADN est une molécule anionique hydrophile avec une organisation des acides

nucléiques en structure de haute masse moléculaire, incapable de franchir seule les

membranes biologiques. Le processus de transfert nécessite donc généralement un

vecteur permettant de compacter, et de délivrer le gène d’intérêt dans la cellule où il

doit s’exprimer pour un bénéfice thérapeutique.

Deux types de vecteurs sont actuellement les plus étudiés sur la thérapie génique de

la mucoviscidose : Les vecteurs viraux et les vecteurs non viraux. Les premiers

vecteurs viraux étudiés étaient des vecteurs dérivés de l’adénovirus en raison de leur

tropisme naturel pour l’appareil respiratoire, et de leur capacité à entrer dans des

cellules qui ne se divisent pas. Chez l’animal, plusieurs essais ont montré que le

transfert du gène CFTR dans l’épithélium nasal, et pulmonaire était efficace à l’aide

d’un adénovirus modifié. Chez l’homme, un certain nombre de protocoles cliniques a

été réalisé pour la thérapie génique de la mucoviscidose, et les études ont montré

qu’il est possible de corriger le gène déficient CFTR, et d’obtenir une expression de

la protéine CFTR normale dans l’épithélium respiratoire (60). Cependant,

l’expression du transgéne était transitoire, et une réaction inflammatoire était induite

par les antigènes viraux.

L’adeno-associated virus (AAV) est actuellement très étudié pour une application à la

thérapie génique de la mucoviscidose. Il s’agit d’un virus intégratif dont l’intérêt est de

pouvoir permettre une expression prolongée de la protéine. L’AAV présente le

85

désavantage de ne pouvoir transférer qu’un gène de petite taille. Le transfert du

gène CFTR est donc difficile à l’aide de ce vecteur.

Les autres vecteurs d’origine virale, très étudiés actuellement sont les vecteurs

dérivés des lentivirus. Les vecteurs lentivirus sont capables de transduire des

cellules qui ne se divisent pas, mais ont un tropisme faible pour les cellules des voies

aériennes. Une équipe australienne a montré l’efficacité de transfert du gène CFTR

in vivo sur l’épithélium nasal de souris ayant une inactivation du gène CFTR à l’aide

d’un vecteur lentiviral VIH modifié. Celui ci est capable de restaurer la fonctionnalité

de CFTR à un niveau égal à 50 % des valeurs observées chez des souris ayant une

activation du gène CFTR. Ces résultats sont encourageants dans la mesure où

l’administration d’une seule dose de vecteurs a permis après 110 jours de traitement

à une souris de présenter encore une restauration partielle du fonctionnement de

CFTR (61). Le problème majeur réside dans l’acceptabilité de ce vecteur comme

agent thérapeutique. Il est clair que des critères sévères seront imposés pour la

validation des vecteurs lentiviraux à usage thérapeutique chez l’homme.

Aujourd’hui, l’évolution de la thérapie génique pour la mucoviscidose comme pour

beaucoup d’autres applications repose essentiellement sur le développement de

système de transferts des gènes : ils doivent être sûrs, efficaces, capables de

fonctionner dans des cellules qui ne se divisent pas, et d’assurer la stabilité de

l’expression du gène thérapeutique. Enfin, leur production industrielle doit être fiable

et rentable. Une alternative aux vecteurs dérivés de virus est représentée par les

vecteurs chimiques et d’autres vecteurs comme les vecteurs bactériens.

Les vecteurs chimiques présentent certains avantages tels qu’une absence de limite

de taille pour la structure génétique à transférer, une faible toxicité, une

immunogénicité vraisemblablement moindre que celle des virus recombinants (point

non négligeable en cas d’administrations répétées), un caractère non infectieux

(absence de risque de recombinaison), d’où une sécurité de production, et d’emploi,

ainsi qu’un faible coût même en cas d’utilisation à grande échelle. Les vecteurs

chimiques sont tous des molécules de charges positives capables par interactions

électriques de compacter l’ADN chargé négativement. On peut distinguer deux types

86

de vecteurs chimiques : les lipides cationiques et les polymères cationiques

(polylysine et polyéthylène-imine).

3.3/ Conclusion sur le traitement de la mucoviscidose par thérapie génique

Les différents essais cliniques réalisés jusqu'à ce jour ont permis de dresser un

premier bilan du traitement de la mucoviscidose par thérapie génique : le transfert

direct in vivo dans les cellules épithéliales pulmonaires est possible, et cela avec des

effets indésirables minimes. Cependant quelque soit le vecteur employé, l'expression

du gène CFTR s'est révélée transitoire et l'efficacité de la transfection relativement

médiocre.

En dix ans de grandes avancées ont eu lieu dans le domaine de la vectorologie afin,

par exemple, de créer des générations de vecteurs adénoviraux moins toxiques, ou

des vecteurs synthétiques plus efficaces. Cependant actuellement, la thérapie

génique n'a pas dépassé le stade II des essais cliniques, et il est difficile de savoir si

cette méthode de traitement pourra permettre à long terme de traiter définitivement la

mucoviscidose.

Des modèles animaux appropriés devront également être développés afin d'évaluer

d'autres modèles de thérapie génique, et la recherche en vectorologie doit continuer

afin d'espérer trouver un vecteur permettant d'obtenir des résultats cliniques

encourageants (62).

4. La thérapie protéique

La thérapie protéique a pour but de pallier l'expression délétère des différentes

mutations, pour permettre l'expression apicale de la protéine CFTR. Cependant, il

existe environ 1000 mutations de la protéine CFTR qui ne sont pas encore toutes

étudiées. Les différentes approches pharmacologiques varient selon les classes de

mutation du gène CFTR répertoriées page 24, car le ciblage pré ou post-

traductionnel varie en fonction du type de mutation.

87

4.1/ Mutations de classe 1

Ces thérapies traitant les mutations de classe 1 interviennent sur l'étape de

traduction de l'ARN messager, en empêchant une mutation aboutissant à la

formation d'un codon stop, et donc provoquant l'arrêt de la synthèse protéique. La

protéine CFTR issue de cet ARN messager est donc tronquée, car la traduction a été

interrompue, et la protéine n'ayant pas la conformation tridimensionnelle normale, est

inactive.

Certaines molécules, par exemple des aminosides comme la gentamycine peuvent

influencer cette étape de traduction, en diminuant l'affinité de liaison de l'ARNt sur le

codon correspondant. Grâce à la gentamycine, un ARNt pourra se lier au niveau d'un

codon stop, permettant ainsi l'incorporation d'un acide aminé (AA), et ainsi le

processus de traduction pourra se poursuivre (63). Par conséquence, plusieurs

variants de la protéine CFTR seront exprimés dont certains de façon normale.

Plusieurs essais précliniques ont été réalisés avec différentes substances pour

confirmer l'efficacité de cette approche thérapeutique :

• Howard et coll. (64) ont démontré qu'un traitement à base d'aminoglycosides

G418 a permis la production d'une protéine CFTR de taille normale, à partir de

cellules transfectées avec l'ADN complémentaire de CFTR normale dans des

cellules possédant une mutation G542X (un codon stop remplace une glycine)

ou R553X (un codon stop remplace une arginine).

• Une autre équipe a démontré qu'un traitement par G418 ou gentamycine

permettrait d'augmenter l'activité du canal chlore sur une lignée cellulaire IB3,

hétérozygote pour la mutation W1282X (65).

Une étude conformationnelle a révélé que les molécules de type gentamycine ou

G418 possèdent un groupe aminé en 2' sur le premier noyau, contrairement aux

autres aminosides. Cette particularité structurale serait impliquée dans la stabilisation

des liaisons hydrogènes avec le ribosome, permettant ainsi la fixation des acides

aminés avec l'ARNt, même en présence d'un codon stop (66).

88

Quelques essais cliniques ont été entrepris chez des patients atteints de mutation de

classe 1 :

• Une étude israélienne incluant 9 patients homozygotes pour une mutation de

classe 1, et ayant reçu un traitement par gentamycine pendant 14 jours a

démontré une efficacité in vivo, et une modification de la différence de

potentiel nasal (67). Ces résultats ont été confirmés par la même équipe lors

d'une étude contrôle.

• Clancy et coll. (68) ont réalisé un essai chez 5 patients souffrant d'une

mutation de classe 1, à qui a été administrée de la gentamycine par voie

parentérale. Les résultats montrent une normalisation des valeurs de

différences de potentiel nasal, et un rétablissement de la fonctionnalité de

CFTR.

Ces résultats sont prometteurs et encourageants, cependant les effets d'une

antibiothérapie à long terme ne sont pas connus.


Les mutations de classe 2 correspondent à un défaut de maturation cellulaire de la

protéine CFTR aboutissant à une absence de modifications post-traductionnelles, et

l'impossibilité de migrer vers la membrane cellulaire. La mutation �F508 en fait

partie, c'est pourquoi de nombreuses études ont été menées en vue de traiter les

mutations de cette classe.

Le rôle des traitements en vue de corriger les mutations de cette classe sera celui de

"chaperon" pour la protéine CFTR, afin que la protéine puisse migrer du réticulum

endoplasmique vers l'appareil de Golgi sans être dégradée, et s'exprimer au niveau

membranaire. Ainsi, après le phénylbutyrate qui a fait l'objet d'un essai clinique de

phase II dés 1998, sans nouvelles données cliniques depuis (69), une autre étude

démontrant l'activité de la génistéine (isoflavone inhibitrice de tyrosine kinase), et du

8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (CPX) a été réalisée sur des cellules épithéliales

bronchiques exprimant la mutation �F508 : une expression apicale de CFTR et un

efflux de chlore ont été observés (70).

D'autres études sont en cours afin d'étudier l'efficacité de la génistéine.

89


Les mutations de classe 3 correspondent à un défaut d'ouverture du canal chlore au

niveau de la membrane cellulaire. Un essai de phase I a été réalisé avec du CPX, et

a permis de prouver que le CPX agit non seulement sur la maturation, mais

également sur la conductance de la protéine CFTR. Cette molécule pourrait donc

servir aux mutations de classe 2 et 3 (71).

Des essais avec la génistéine réalisés chez des patients porteurs de la mutation

G551D ont montré que le traitement permettrait de favoriser l'ouverture du canal

chlore. Les résultats apparaîtraient même plus probants dans le cas du traitement de

la mutation �F508.


Les mutations de classe 4 sont responsables d'un défaut de conductance de l'ion

chlore. Une étude réalisée sur l'épithélium nasal d'un modèle murin porteur d'une

mutation de classe 4 (R117H) a montré que la milrinone (inhibiteur des

phosphodiestérases de classe 3) couplée à la forskoline (appartenant à la famille des

diterpènes, activateur de l’adenyl cyclase) est capable de favoriser la conduction de

chlore en élevant l'AMPc intracellulaire (72). Les résultats prometteurs pourraient

inciter au passage en clinique, cependant, un effet non négligeable de la milrinone,

est son action inotrope positive, ce qui la rend difficilement utilisable actuellement

chez des patients mucoviscidosiques.

A l'heure actuelle, aucun résultat n'a été publié pour les mutations de classes 4 et 5.

4.5/ Conclusion sur la thérapie protéique

Les perspectives thérapeutiques de la mucoviscidose se diversifient rapidement, et la

thérapie protéique apparaît comme une voie d'avenir intéressante. Cependant en

raison de la rareté de certaines mutations toutes les catégories ne seront peut-être

pas traitées par cette approche pharmacologique. De plus les études cliniques n'en

sont qu'au stade de phase I, et plusieurs années de développement seront

90

nécessaires avant l'autorisation de mise sur le marché, et la commercialisation de

ces molécules.

91

CONCLUSION Malgré les progrès considérables qui ont marqué les années postérieures à la

découverte du gène, les fonctions cellulaires de la protéine CFTR restent encore une

énigme. Les résultats des efforts importants déployés pour caractériser l'ensemble

des très nombreuses mutations responsables, et pour connaître leur distribution

géographique et ethnique ont permis de mettre en place des stratégies efficaces de

diagnostic moléculaire et d'aide au conseil génétique.

Le dépistage généralisé des hétérozygotes dans la population générale est, à ce

jour, très difficile à mettre en œuvre bien que semblant de plus en plus préconisé

chez des couples ayant un projet d'enfant. Le nombre élevé de mutations, leur

hétérogénéité, la fraction non négligeable de celles qui ne sont ni caractérisées ni

identifiables constituent un handicap. L'atteinte pancréatique semblerait ainsi

dépendre du type de mutations (sévères, modérées ou mineures).

L'étude des relations entre le phénotype, et le génotype du CFTR nous a permis de

mieux comprendre l'hétérogénéité clinique de la mucoviscidose. Dans les formes

atypiques telles que la pancréatite chronique, l'agénésie bilatérale des canaux

déférents, l'aspergillose bronchopulmonaire d'origine allergique, après avoir éliminé

les causes les plus fréquentes (alcool, virales, iatrogènes, …), la mucoviscidose

devrait faire partie du bilan étiologique. Cependant dans certains cas, le

dysfonctionnement de la protéine CFTR n'est démontré par aucune méthode (test de

la sueur normal, différence de potentiel transépithélial normal, une seule mutation

identifiée). On ne peut alors apporter une confirmation du diagnostic de

mucoviscidose définitive et péremptoire. Le jugement clinique reste essentiel. La

mucoviscidose doit être considérée comme une maladie aux phénotypes très divers

qui ne s'expliquent par seulement par le génotype au locus CFTR, qui reste le

déterminant génétique majeur, mais aussi par l'influence de gène modificateurs

(SPINK1, PRSS1) et de facteurs environnementaux qui sont à définir. N'oublions pas

que chaque être est unique par son génome et par l'environnement dans lequel il vit.

92

On peut espérer à l'avenir que la convergence des approches physiopathologiques

et génétique permettra d'établir un diagnostic précoce et irrévocable de "toutes les

formes de mucoviscidose".

Presque 70 ans après la description de la mucoviscidose par Fanconi en 1936, les

progrès réalisés en matière de traitement se sont révélés à la fois considérables, et

décevants. En effet, le développement de traitements curatifs a permis d'augmenter

de plusieurs année l'espérance de vie des patients, mais elle reste une maladie très

handicapante de fait de la lourdeur des traitements actuels et de l'aggravation de la

maladie au cours de la vie des patients. L'immense espoir né lors des premiers

essais cliniques de thérapie génique a considérablement diminué quinze ans après.

La recherche en vectorologie afin d'améliorer l'efficacité de la transfection permettra

peut-être d'entreprendre de nouveaux essais cliniques plus convaincants dans

quelques années. L'association de la thérapie génique et des traitements curatifs

actuels pourra peut-être se révéler fructueuse. La thérapie protéique semble plus

rapidement prometteuse, que la thérapie génique, qui comme elle a l'avantage, de

cibler l'étiologie génétique de la pathologie. Ainsi il sera possible de traiter, non

seulement les systèmes respiratoire ou digestif comme le font les traitements curatifs

actuels, mais aussi ensemble des tissus exprimant la protéine CFTR et par

conséquent l'origine des dysfonctionnement organiques. On peut espérer à l'avenir

que l'association de ces deux thérapeutiques puisse guérir les patients atteints de

mucoviscidose mais aussi traiter les patients porteurs d'une forme atypique.

Actuellement, le diagnostic de mucoviscidose repose sur un test de la sueur positif et

sur la mise en évidence d’une mutation homozygote ou hétérozygote composite du

gène CFTR. De ce fait, cette pathologie est considérée comme une pathologie

monogénique. Il ressort de notre travail que pour les formes atypiques de

mucoviscidose, l’existence d’altérations concernant un ou des gènes différents du

CFTR remet en cause ce caractère monogénique, d’autant plus que la positivité du

test de la sueur n’est pas systématique. Dans ce contexte, peut-on encore parler de

mucoviscidose et ne devrait-on pas reconsidérer, pour ces formes atypiques, la

dénomination. Cependant, compte-tenu des altérations du gène CFTR

nécessairement présentes dans ces formes atypiques, la prise en charge, et plus

particulièrement la recherche préventive de ces altérations chez les descendants et

93

les collatéraux, doit être identique à celle effectuée dans le cas de formes typiques

de mucoviscidose.

De plus, à ce jour plus de 1000 mutations du gène CFTR ont été recensées, et

seulement une trentaine des plus courantes sont recherchées de façon

systématique. Des progrès restent donc à faire dans le domaine de la biologie

moléculaire afin de faciliter le dépistage de ces altérations et ainsi la prise en charge

des patients.

95

ANNEXE

D’après A. Beaudet et L.C Tsui

A suggested nomenclature for designating mutations Human mutation 1993, 2 : 245-248

Mutation faux-sens (exemple : G27E) : substitution d’une glycine (codon n°27) par un acide glutamique Mutation non-sens (exemple : R553X) : substitution d’une arginine (codon n°553) par un codon stop Insertion ou délétion : Les mutations sont désignées par une position de nucléotide suivi de « ins » pour une insertion et de « del » pour une délétion. La position du nucléotide indiquée est celle de la première base délétée dans le cas d’une délétion et celle de la base précédant l’insertion dans le cas d’une insertion. On désigne les nucléotides pour des variations de une ou deux bases ; au-delà on indique la taille de la variation de séquence en paires de bases. Exemple :

• 4382delA : délétion de l’adénine en position 4382 de la partie codante du gène

• 435insA : insertion d’une adénine après la base 435 • 1949del84 : délétion de 84 paires de bases commençant après le nucléotide

1949 • 2115ins12Kb : insertion de 12 Kb commençant après le nucléotide 2115

Une délétion de trois bases entraînant la délétion d’un acide aminé sans altérer les acides aminés adjacents sera désignée par � ou delta. Exemple : �F508 ou delta F508 : délétion de la phénylalanine en position 508 Mutations affectant l’épissage : la position relative du nucléotide est désignée par la première base de l’exon la plus proche suivi de – (dans le cas ou l’exon le plus proche est en 3’ ou de la dernière base de l’exon suivi de + (dans le cas le plus proche est en 5’). Exemple :

• 711+1G�T substitution de la première base suivant le nucléotide 711 par un T.

• 297-3C�T substitution de la troisième base précédant le nucléotide 297 par un T.

Polymorphismes : S’il s’agit d’un polymorphisme d’acide aminé, on peut désigner le polymorphisme comme une mutation faux-sens en nommant en premier l’acide aminé le plus fréquent ou premier décrit. Si deux allèles sont fréquents, on peut désigner le polymorphisme par les deux amino-acides séparés par un slash : « / » S’il s’agit d’un polymorphisme ne changeant pas d’acide aminé, la première base désignée est la plus fréquente ou la première décrite. Si deux allèles sont fréquents, on peut désigner le polymorphisme par les bases séparées par un slash : « / »

97

LEXIQUE

ADN : L'acide désoxyribonucléique est le support de l'information génétique, c'est-à-

dire qu'il constitue le support biochimique de l'hérédité (transmission au cours des

générations). Il est le support de l'information génétique de tout organisme vivant.

Selon l'assemblage des nucléotides par rapport aux autres (en particulier de leurs

bases), l'information que l'ADN contient ne sera pas la même. C'est l'ordre

d'enchaînement d'un grand nombre de nucléotides qui constitue le gène. Le code

génétique (suite de lettres représentant les bases azotées) est transcrit en ARN puis

traduit en protéines. Le génome d'une espèce est l'ensemble du support matériel de

son hérédité. Il est formé de tout l'ADN des chromosomes, dont une partie constitue

les gènes.

Allèle : Un allèle est une version possible d'un gène, il est donc constitué d'un

enchaînement de nucléotides (il s'agit d'un fragment d'ADN). Il faut savoir que chez

un individu chaque gène est représenté par deux allèles, situés au même locus

(place du gène sur le chromosome), et que ces deux allèles sont soit identiques dans

leur composition nucléotidique, l'individu est alors homozygote pour ce gène, soit

différent dans leur composition, l'individu est alors hétérozygote pour ce gène. Dans

ce dernier cas deux possibilités sont envisageables quant à leur expression. Si les

deux allèles s'expriment en même temps on dit qu'ils sont codominants, si l'un des

deux s'exprime et l'autre reste "muet" on dit que le premier est dominant et l'autre

récessif.

Géne : Un gène est une séquence d'ADN, il est donc présent dans les

chromosomes de toutes les cellules nucléées de l'organisme. Les gènes sont des

facteurs héréditaires qui sont responsables des caractères phénotypiques de

l'individu (à un caractère peut être associés plusieurs gènes), en effet les gènes

gouvernent la synthèse d'ARN, séquence qui peut être traduite en chaîne

98

polypeptidique (protéine), qui sont directement ou indirectement responsables de

tous les caractères de l'organisme. Chez l'homme il existe environ 30000 gènes.

Génotype : Le génotype est l'ensemble de l’information génétique d’un individu,

présente dans l'ADN.

Phénotype : Le phénotype est l'ensemble des caractéristiques physiques et

physiologiques d’un individu, résultant de son génotype et de son environnement.

99

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111

TABLE DES MATIERES INTRODUCTION...................................................................................... 9

I. Le gène et la protéine CFTR ............................................................ 11

1. Le gène CFTR .......................................................................................................13

2. La protéine CFTR ..................................................................................................13

2.1/ Structure............................................................................................................13

2.2/ Localisation.......................................................................................................14

2.3/ Fonctions ..........................................................................................................15

a) Canal chlore................................................................................................15

b) Autres fonctions ..........................................................................................16

3. Anomalies moléculaires.........................................................................................20

3.1/ Plusieurs classes d'anomalies ........................................................................20

3.2/ Nature des anomalies moléculaires................................................................22

a) Classe 1: mutations altérant la production de la protéine ...........................24

b) Classe 2: mutations perturbant le processus de maturation

cellulaire de la protéine CFTR.........................................................................24

c) Classe 3: mutations perturbant la régulation du canal chlore......................25

d) Classe 4: mutations altérant la conduction du canal chlore ........................25

e) Classe 5: mutations altérant en partie la synthèse ou le trafic

de la protéine .................................................................................................25

f) Classe 6: mutations altérant la stabilité de la protéine mature.....................25

3.3/ Epidémiologie ...................................................................................................26

3.4/ Corrélations génotype / phénotype.................................................................27

4. Recherche des mutations du gène CFTR..............................................................28

II. Aspects cliniques et diagnostiques de la mucoviscidose .......... 33

1. Description clinique ...............................................................................................35

112

1.1/ Problèmes digestifs..........................................................................................35

1.1.1/ Manifestations gastro-intestinale .....................................................................35

a) Physiopathologie.........................................................................................35

b) L'iléus méconial et le syndrome occlusif intestinal distal.............................35

c) Le reflux gastro-œsophagien ......................................................................36

d) Autres complications intestinales................................................................36

e) Pathologies intestinales le plus fréquemment associées ............................37

1.1.2/ Manifestations pancréatiques ..........................................................................38

a) Insuffisance pancréatique exocrine.............................................................38

b) Poussées de pancréatites et pseudo- kystes pancréatiques ......................39

1.1.3/ Manifestations hépatobiliaires .........................................................................39

a) Atteinte hépatobiliaire primitive ...................................................................39

b) Lésions secondaires à l'atteinte pancréatique et

à l'insuffisance cardiaque...............................................................................39

c) Autres lésions hépatobiliaires .....................................................................40

1.2/ Manifestations respiratoires............................................................................40

1.2.1/ La bronchopathie chronique obstructive ..........................................................40

a) Symptômes initiaux.....................................................................................40

b) Evolution de l'atteinte broncho-pulmonaire .................................................41

c) Aspects radiologiques .................................................................................41

d) Tests fonctionnels respiratoires ..................................................................41

1.2.2/ Surveillance bactériologique de l'expectoration ...............................................41

1.2.3/ Complications pulmonaires..............................................................................42

a) hyperréactivité bronchique..........................................................................42

b) Pneumothorax et pneumomédiastin ...........................................................42

c) La staphylococcie pleuropulmonaire ...........................................................42

d) Les hémoptysies .........................................................................................43

e) L'aspergillose broncho-pulmonaire allergique.............................................43

f) Complications diverses ................................................................................43

1.2.4/ Pathologies rhinosinusienne............................................................................43

1.3/ Autres manifestations cliniques .....................................................................43

1.3.1/ Le diabète........................................................................................................43

1.3.2/ Atteintes rhumatologiques ...............................................................................44

1.3.3/ Atteintes cardiovasculaires ..............................................................................45

113

1.3.4/ Atteintes génitales ...........................................................................................45

a) Chez l'homme.............................................................................................45

b) Chez la femme............................................................................................46

1.3.5/ Autres manifestations ......................................................................................46

2. Méthodes diagnostiques........................................................................................46

2.1/ Conseil génétique et diagnostic prénatal.......................................................46

2.2/ Diagnostic néonatal..........................................................................................47

2.2.1/ Principes généraux..........................................................................................47

2.2.2/ Test de Guthrie................................................................................................48

2.2.3/ Test de la sueur ...............................................................................................48

2.2.4/ Différence de potentiel transépithélial..............................................................50

2.2.5/ Recommandations pratiques ...........................................................................50

III. Implications de mutations hétérozygotes du CFTR dans d'autres

pathologies ........................................................................................... 51

1. Dans les pancréatites ............................................................................................53

1.1/ Etiologie des pancréatites ...............................................................................53

1.2/ Mucoviscidose et pancréas .............................................................................55

1.2.1/ L'atteinte du pancréas exocrine : notion de suffisance et

d'insuffisance pancréatique .......................................................................................55

1.2.2/ Les cas de pancréatites révélant une mucoviscidose......................................58

a) Présentation de huit cas trouvés dans la littérature ....................................58

b) Nouvelles découvertes sur les pancréatites chroniques idiopathiques .......60

c) Commentaires.............................................................................................63

d) Conclusions et perspectives .......................................................................64

2. Dans d'autres pathologies .....................................................................................65

2.1/ Mutations du gène CFTR et agénésie bilatérale des canaux déférents.......65

2.2/ Mutations du gène CFTR et aspergillose broncho-pulmonaire

d'origine allergique.................................................................................................67

2.3/ Mutations du gène CFTR et asthme................................................................68

2.4/ Mutations du gène CFTR et polyposes nasales sévères ..............................68

3. Conclusion.............................................................................................................69

114

IV. Les traitements actuels de la mucoviscidose ............................. 71

1. Traitement de la pathologie respiratoire ................................................................73

1.1/ Le drainage bronchique ...................................................................................73

1.1.1/ La kinésithérapie..............................................................................................73

1.1.2/ Les fluidifiants bronchiques .............................................................................74

1.1.3/ La DNase.........................................................................................................75

1.2/ L'antibiothérapie...............................................................................................76

1.2.1/ Principaux microorganismes en cause ............................................................76

1.2.2/ Principales classes d'antibiotiques utilisés ......................................................76

1.2.3/ Les aérosols d'antibiotiques.............................................................................78

1.3/ Traitements bronchodilatateurs et anti-inflammatoires................................78

1.3.1/ Traitement bronchodilatateur...........................................................................78

1.3.2/ Traitement anti-inflammatoire ..........................................................................79

a) La corticothérapie .......................................................................................79

b) Anti-inflammatoire non stéroïdien : Ibuprofène ...........................................79

c) L'alpha-1 antitrypsine ..................................................................................80

2. Traitement de l'atteinte digestive ...........................................................................80

2.1/ Traitement de l'insuffisance pancréatique .....................................................80

2.1.1/ Extraits pancréatiques .....................................................................................80

2.1.2/ Traitement du diabète......................................................................................81

2.2/ Traitement de l'atteinte hépatique...................................................................81

2.3/ Traitement de l'atteinte intestinale..................................................................82

2.3.1/ Prise en charge de l'iléus méconial .................................................................82

2.3.2/ Prise en charge du Syndrome d'Obstruction Intestinale Distale (SOID) ..........82

2.4/ Prise en charge nutritionnelle .........................................................................83

3. La thérapie génique...............................................................................................83

3.1/ Principe .............................................................................................................83

3.2/ Les vecteurs utilisés en thérapie génique

et application à la mucoviscidose..........................................................................84

3.3/ Conclusion sur le traitement de la mucoviscidose par thérapie génique ...85

4. La thérapie protéique.............................................................................................86

4.1/ Mutations de classe 1.......................................................................................87

115




4.5/ Conclusion sur la thérapie protéique .............................................................89

CONCLUSION ....................................................................................... 91

ANNEXE ................................................................................................ 93

LEXIQUE................................................................................................ 95

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.................................................. 97

TABLE DES MATIERES ..................................................................... 108

PATHOLOGIES ASSOCIEES AUX MUTATIONS ET...

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