Mutations instables. 2) Maladie à expansions non codantes, perte de fonction du gène

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1 Mercredi 16 Octobre LECLERCQ Barbara L2 GM Pr Nguyen 6 pages Mutations instables Fin du cours du 2 octobre B. 3 types de mutations instables 2) Maladie à expansions non codantes, perte de fonction du gène Retard mental lié à l'x : lié au gène FMR2, expansion du triplet GCC région régulatrice du gène L'ataxie de Friedreich est une maladie neurodégénérative liée à une perte de fonction de la protéine frataxin, maladie autosomique récessive, première lié à l'expansion du triplet GAA en région codante dans le premier intron correspondant. a) Le syndrome de l'x fragile (FRAXA) C est la 1ere cause de retard mental héréditaire en France. Il atteint 1/ garçons et 1/ filles en Europe Cliniquement on observe : - retard de langage et/ou troubles du comportement - retard mental modéré à sévère avec trouble autistique et hyperactivité - dysmorphie faciale, variable avec l âge : visage long, grandes oreilles décollées, macrocéphalie (= impression de grosse tête) relative - macro-orchidie (= gros testicules) post-pubertaire - (pas de retard de croissance) Cytogénétique : site fragile en Xq 27.3 détecté dans un milieu de culture pauvre en folates Garçons atteints Absent chez la majorité des femmes conductrices 1/6

2 On observe un mode de transmission inhabituel. On appelle cela le paradoxe de Sherman (1985) Homme transmetteur sain dont les filles conductrices saines ont un risque élevé d'avoir des enfants atteints (c'est ce qu'on appelle le biais de transmission parentale) La pénétrance augmente au fil des générations dans une même famille c'est-à-dire que la maladie est de plus en plus présente au fil des générations (c est ce que l on a appelé plus tard l anticipation) Pénétrance incomplète au sein des fratries car la maladie touche plus les garçons que les filles. Dans la région 5 UTR et dans le premier exon non codant du gène, donc avant le codon d initiation de la traduction il y a un triplé CGG répété n fois chez le sujet normal. Chez le malade le nombre n de CGG est très supérieur au seuil pathologique. Ce triplet CGG va se retrouver dans l'arnm car situé après le site d initiation de la transcription. Ce nombre n dans la population générale, il est polymorphe comme toutes ces mutations instables varient dans la population générale entre 6 et 50 stabilité germinale méiotique + somatique Entre 59 et 200 répétitions zone de pré-mutation = zone dans laquelle les allèles sont instables lors de la transmission mais les sujets porteurs ne développent pas la maladie. Les personnes porteuses de la pré-mutation ne développent pars le syndrome de l'x fragile mais sont prédisposées à d autres types de maladies. On parle ici d'instabilité germinale mais de stabilité somatique Les malades ont plus de 250 mutations CGG pouvant aller jusqu à Dans ce cas il y a méthylation de cette expansion, méthylation des îlots CpG qui appartiennent à une région régulant l'expression du gène le gène est alors désactivé. On est en zone de mutation complète avec perte de fonction du gène = inactivation du gène. Dans ce cas il y a instabilité somatique également instable à la méiose et à la mitose. Entre 50 et 58 : instabilité limitée, pas de passage à la mutation complète lors d'une transmission d'une génération à l'autre. Entre 200 et 250 mutations CGG, on entre en zone de mutation complète mais la méthylation du gène peut être partielle de sorte qu'il reste une certaine quantité de protéine qui va être synthétisée à partir du gène : le gène continue à s'exprimer et il y a donc une mutation plus modérée car il y a une fonction résiduelle de la protéine. 2/6

3 FRAXA : mutation complète Les grandes expansions de 250 à plus de 1000 répétitions CGG monotones (qui ne sont pas interrompues par d autres types) associées à une hyperméthylation des résidus C de l'expansion et de la région 5' régulatrice du gène FMR1 Inactivation du gène FMR1 : pas d ARNm pas de protéines FMRP. Mutation avec perte de fonction du gène. Le phénotype est présent chez 100% des garçons qui ont la mutation complète mais seulement 60% chez les filles. FRAXA : Pré-mutation Expansion modérée de 60 à 200 répétitions CGG non méthylées. L'ARNm est présent voire même augmenté et la protéine continue à être synthétisée chez ces hommes transmetteurs sains et ces femmes conductrices seines en zone de pré-mutation. Ces homme et ces femmes prémutés n ont pas le syndrome de l X fragile mais sont prédisposés à un phénotype de maladie neurodégénérative : FXTAS (Fragile X Tremur (=tremblements) Ataxia syndrome) Phénotype neurodégénératif lié à la pré-mutation chez l homme de plus de 50 ans. FXTAS = maladie neurodégénérative tardive, plus présente chez l'homme que chez la femme. La pénétrance augmente avec l âge. C'est une maladie qui s'apparente un peu la maladie de Huntington. Peu de choses connues sur les mécanismes de cette maladie. FRAXA : transmission La transmission a lieu lors de la méiose germinale féminine s il y a instabilité méiotique. La transition pré-mutation mutation complète ne peut survenir seulement via une transmission maternelle ( biais de transmission parentale dans le sens maternelle) avec une probabilité qui dépend de ma taille de la pré-mutation. Le risque de passage à la mutation complète dépend de la taille de la pré-mutation. Pour le père, il n'y a jamais de passage de la pré-mutation à la mutation complète. Chez une femme, si la pré-mutation et supérieure à 90%, il est presque sûr que l'enfant aura une mutation complète. Si garçon 100% malade, fille 40% de risque de l'exprimer. Zone grise : répétitions de CGG, instabilité limité/moindre. La plus petite pré-mutation qui a conduit à l'expansion à une mutation complète en une seule génération est de 59 répétitions CGG. 3/6

4 Femme conductrice saine, un chromosome X normal et un X à 65 répétitions CGG pré-mutation. Soit elle transmet son X normal soit elle transmet sa pré-mutation qui peut augmenter sans passer à la mutation complète (75 ou 95) Si c'est un homme qui transmet son X pré-muté, il transmettra sa pré-mutation qui peut augmenter ou pas mais sans passage à la mutation complète (dans le cas d un enfant fille) En III, à 95 mutations CGG le risque de mutation complète est de 100%, on a donc 3 enfants en IV porteurs de la maladie. On observe le phénomène d atténuation car il y a augmentation de la pénétrance au fil des générations. Le phénotype peut être légèrement atténué dans le cas d une fille dû au fait qu elle soit de génotype XX. Seules les mères ont des enfants atteints biais de transmission FXTAS - Chez l'homme de plus de 50 ans Tremblement d action de type cérébelleux, ataxie cérébelleuse, parkinsonisme, troubles cognitifs, déficit des fonctions exécutives et troubles du comportement. - Signes IRM particulier : hypersignaux T2 pédoncules cérébelleux moyens et atrophie pariétale sévère - Historique familial de RM - Pré-mutation du gène FMR1 allèles normaux inférieurs à 55 CGG pré-mutation CGG : FXTAS mutation complète supérieure à 200 CGG : FRAXA la différence ne porte que sur le nombre de répétitions CGG Importance pour le conseil génétique ++ 4/6

5 3) Maladie à expansions non codantes avec gain de fonction (au niveau des ARNm) (cette liste est non exhaustive) Dystrophie miotomique de type 1 : Le gène DMPK, maladie autosomique dominante, triplet CTG en région non codante Dystrophie miotomique de type 2 : dû a une autre expansion dans un autre gène : ZNF9, maladie autosomique dominante, expansion sur un quadruplet CCTG dans un intron. FXTAS (en zone de pré-mutation) SCA 8, 10, 12 sont des maladies très rares. a) Dystrophie Myotonique de type1 (DM1) ou maladie de Steinert C est une maladie relativement fréquente : prévalence 1/8000. C est la première dystrophie musculaire autosomique dominante en fréquence et c est la deuxième dystrophie musculaire d origine génétique héréditaire après la myopathie de Duchêne. Gène DMPK en 19q13.2-q13.3 Le gène comporte 15 exons et c est dans la région régulatrice non codante 3 UTR qu on observe une expansion qui peut être massive de CTG. La myotonie correspond à un trouble de la relaxation musculaire avec une lenteur de la décontraction musculaire. Cela est surtout visible au niveau des mains et de la machoire. Cliniquement on observe : Forme adulte classique : maladie multi-systémique c'est-à-dire qui atteint plusieurs systèmes, plusieurs organes. atteinte musculaire : myotonie, déficit et atrophie = trouble de la relaxation musculaire sur les jambes, les bras, les mains, les ceintures, la face. atteinte cardiaque : troubles de la conduction (risque de syncope et de mort subite) atteinte endocrinienne : diabète, hypogonadisme (=déficit des organes sexuels risque de stérilité) trouble du sommeil (hypersomnie) Trouble cognitif : lenteur Cataracte précoce bilatérale (avant 50 ans) Calvitie précoce Il y a une extrême variabilité clinique intrafamiliale c'est-à-dire que dans cette maladie on observe une anticipation extrême. Anticipation et biais de transmission parentale : maternelle, corrélation entre la taille de l'expansion et le phénotype c'est-à-dire la précocité/sévérité et la forme clinique de la maladie. 5/6

6 o À partir de 50 répétitions : début de la zone pathologique o : forme paucisymptomatique (= peu de symptômes) : cataracte et calvitie, âge adulte tardif o : forme adulte classique + forme de l'enfant : retard psychomoteur, difficultés d'apprentissage, difficultés scolaires, puis musculaires ect. o + De 1000 : forme congénitale : ne bougent pas dans le ventre maternelle, il y a le phénomène d'hydramnios = excès de liquide amniotique, diminution MAF, pieds bots, hypotonie = tout mou, détresse respiratoire, difficulté d'élevage (de téter) retard mental. 50% de ces bébés meurent à la naissance. Un père peut transmette une forme adulte et infantile mais pas une forme congénitale. Les allèles normaux sont entre 5 et 30 répétitions CTG. Zone de pré-mutation instable : CTG Allèle pathologiques : + de 50 CTG CTG: formes paucisymptomatiques CTG: formes classiques de gravité variable 1000 CTG: formes congénitales Il y a plus d'instabilité dans la ligné germinale paternelle Excès de grand père transmetteur dans la forme congénitale. Transmission maternelle des formes congénitales. 6/6

7 Répartition des allèles normaux : 5 CTG : 30 à 40% CTG : 50% CTG : 10% à 30 CTG on pense s approcher du seuil pathologique, on parle de réservoir de nouvelles mutations. Allèles pathologiques : instabilité somatique marquée (mitotique) : l expansion à tendance à s amplifier au cours des mitoses successives et l'instabilité s'amplifie avec l'âge. Le fait que ce soit une expansion non codante, une maladie autosomique dominante et multi-systémique Explication possibles? Haplo-insuffisance? Altération expression gènes de la région? Non car DM2 est une maladie très similaire liée à un autre locus Donc la physiopathologie de DM1 et DM2 est indépendante de la localisation de l'expansion. Le gène est transcrit mais pas traduit. Donc au niveau des ARNm le CTG est transformé en CUG, les ARN porteurs de ces expansions CUG CUG-CUG-CUG s accumulent dans des inclusions intranucléaires/ ribonuclaires responsables de la dérégulation des protéines de liaisons à l'arn. C est un nouveau mécanisme pathologique via un effet trans-dominant sur l'épissage alternatif des ARN prémessagers. Car ces ARNm vont agréger d autres ARN qui n ont rien à voir et donc agréger des protéines de la machine de production et ainsi perturber et déréguler la cellule c est pourquoi dans cette maladie de nombreux organes sont atteints. Gain de fonction toxique des ARNm. Conclusion: Mécanisme unique de mutation qui permet le diagnostic moléculaire direct par recherche de l'expansion Maladies à mutations instables: - Caractéristiques communes: instabilité germinale, anticipation, biais de transmission parentale - Caractéristiques distinctes: mécanisme pathogénique différent selon le type de mutation instable Perte de fonction par inactivation, blocage de la transcription Gain de fonction toxique des polyglutamines Gain de fonction toxique de l'arnm par interaction avec des protéines de liaison aux messagers 7/6

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