MALFORMATIONS, ANOMALIES GÉNIQUES, CHROMOSOMIQUES ET MORPHOLOGIQUES. INDICATIONS DU CONSEIL GÉNÉTIQUE ET DU DIAGNOSTIC PRENATAL.

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1 MALFORMATIONS, ANOMALIES GÉNIQUES, CHROMOSOMIQUES ET MORPHOLOGIQUES. INDICATIONS DU CONSEIL GÉNÉTIQUE ET DU DIAGNOSTIC PRENATAL. Pr. Habiba CHAABOUNI-BOUHAMED & Dr. Myriam CHAABOUNI Service des maladies congénitales et héréditaires de l hôpital Charles Nicolle. Laboratoire de recherche en génétique humaine ; faculté de médecine de Tunis. Approximativement, 2% des nouveau-nés ont une anomalie congénitale majeure, 1% ont une anomalie génique et 0,7% ont une anomalie chromosomique. Au total, environ 4 % des sujets nés vivants présentent une anomalie qui relève peu ou prou de la génétique. Une large majorité de ces nouveau-nés ne présente pas d'anomalie à transmission héréditaire évidente. Certaines anomalies géniques ne se manifestent pas à la naissance mais quelques mois, années voire décennies après. Le développement des techniques d investigation tant radiologique, que biologiques permettent aujourd hui de poser des diagnostics de plus en plus précis aussi bien chez l enfant, les parents que le fœtus. Grâce à l accumulation des connaissances et au développement technologique, il devient aujourd hui plus facile de faire le diagnostic d une maladie génétique et d en connaître la cause précise. Ceci permet d en apprécier le risque de survenue qui est à la base du conseil génétique. La prévention de ces pathologies sera alors possible par le diagnostic prénatal et le diagnostic préimplantatoire. C est le dépistage précoce des maladies génétiques et/ou congénitales qui sont à l origine de déficits constitutionnels, souvent générateurs de handicap.

2 I. A QUI S ADRESSE LE CONSEIL GENETIQUE: IDENTIFICATION DES SITUATIONS A RISQUE En pratique, plusieurs situations doivent attirer l attention du médecin praticien de différentes spécialités et évoque l existence de pathologie constitutionnelle. Nous citerons essentiellement la présence de : - Antécédent personnel ou familial de maladie héréditaire ; - Antécédent personnel ou familial d'aberration chromosomique ; - Antécédent personnel ou familial de malformation congénitale ; - Antécédent personnel ou familial de mort-né malformé ou polymalformé; - Consanguinité, mariage entre apparentés ; - Âge maternel supérieur à 35 ans ; - Anomalie constatée au cours de la surveillance d une grossesse sans risque prévisible. A titre indicatif, nous recevons annuellement dans le service des maladies congénitales et héréditaires de l hôpital Charles Nicolle plus de 3000 nouvelles familles pour lesquelles nous évaluons ce risque. A- MALADIES HERIDITAIRES (GENIQUES) Il s agit d un ensemble de maladies dont l anomalie causale se transmet d une génération à la suivante. Plus de 2000 maladies héréditaires (géniques) sont connues. C est une anomalie d un gène (séquence d ADN), parfois de plusieurs gènes qui est responsable de la pathologie. Cependant l expression clinique (phénotype) de cette anomalie ne suit pas les mêmes règles, elle dépend de ce que nous appelons le mode de transmission du gène. Nous distinguerons ainsi : 1-Les maladies autosomiques dominantes : Certaines pathologies sont bien connues, c est le cas de l achondroplasie dont le diagnostic se fait dès la naissance ; la chorée de Huntington qui est une maladie de l adulte, certaines formes de rétinite pigmentaire qui se manifestera dès l enfance. Pour ces pathologie classiquement, 50 % de la descendance est atteinte indépendamment du sexe. Quand un couple est sain, non atteint par la maladie, il n'y a pas de risque pour sa descendance, même si ses parents sont atteints. Il existe cependant des particularités comme la pénétrance incomplète que l on connaît plus communément par l expression de saut de génération ; le gène transmis dans la famille peut ne pas avoir d expression clinique chez le parent alors qu il se manifestera chez l enfant.

3 2. Les maladies autosomiques récessives : Dans ce cas les deux parents d un patient malade sont porteurs du gène anormal. Le risque de réapparition (récurrence) de la maladie sera de 25% pour chaque grossesse, indépendamment du sexe. Les enfants sont a priori indemnes si un seul parent est porteur du gène anormal (hétérozygote). En cas de consanguinité, la probabilité pour que les deux conjoints (parents) soient porteurs du même gène anormal est plus élevée que dans la population générale ; de ce fait la consanguinité augmente le risque des maladies autosomiques récessives. L amyotrophie spinale, les thalassémies, l hyperplasie congénitale des surrénales en sont des exemples. Souvent ces maladies se manifestent cliniquement dès les premiers de la vie. D autres s expriment chez le nourrisson, le jeune enfant e rarement plus tard. 3. Les maladies liées au sexe : On les appelle ainsi parce que le gène responsable est localisé sur un chromosome sexuel, le chromosome X en général. On distingue les maladies récessives liées à l X comme la myopathie de Duchenne-Becker, l hémophilie, le syndrome de l'x fragile. Elles se transmettent essentiellement par les femmes. Les fils sont atteints une fois sur deux, les filles sont conductrices, une fois sur deux. Dans de rares cas une atteinte féminine est possible. Les maladies dominantes liées à l X se transmettent du parent (père ou mère) vers l enfant (fille ou garçon). En réalité ces maladies touchent essentiellement les filles car elles sont létales chez le garçon. Parmi les maladies dominantes liées à l X certaines sont bien connues comme le rachitisme vitamino-résistant, l incontinentia pigmenti ou certaine forme de rétinite pigmentaire. 4. Les génopathies métaboliques Elles sont caractérisées par un défaut inné du métabolisme leur diagnostic est essentiellement enzymatique et elles peuvent bénéficier d une thérapeutique comme l hypothyroïdie congénitale, la phénylcétonurie. Elles sont souvent transmises selon le mode autosomique récessif. B- ABERRATIONS CHROMOSOMIQUES Les aberrations chromosomiques ont souvent une expression phénotypique sévère. Deux groupes cliniques essentiels : - Les syndromes malformatifs souvent associés à un retard mental - Les troubles de la puberté et les échecs de la reproduction.

4 Les aberrations chromosomiques sont souvent la conséquence d une malségrégation des chromosomes au cours de la méiose et de ce fait ne sont pas transmis par les parents. Cependant il ne faut pas oublier que les anomalies qui touchent la structure du chromosome (anomalie de structure) sont souvent transmises par l un des 2 parents. Les investigations actuelles montrent la présence de microremaniements chromosomiques à l origine du retard mental ou de syndromes dysmorphiques non diagnostiqués par les méthodes classiques. L âge maternel est reconnu comme étant un facteur de risque d apparition des anomalies chromosomiques. Ainsi l incidence de la trisomie 21 libre augmente de 1/2000 chez les femmes de 25 ans à 8/100 chez les femmes de 45 ans. L âge maternel constitue ainsi un facteur de risque des aberrations chromosomiques. Même en l absence d une anomalie de structure chez les parents, le risque de récurrence d une trisomie dans la fratrie d un enfant déjà porteur de l anomalie est de 1%, nettement supérieure à celui de la population générale qui est de 1/600. Le syndrome de Williams Beuren est une pathologie qui associe une dysmorphie faciale, une cardiopathie congénitale, un retard mental et des troubles de la communication avec une logorrhée. Elle est secondaire à une microdélétion du chromosome 7 non détectable par un caryotype classique. Enfin on reconnaît aujourd hui de plus en plus de cas de retard mental dus à des microremaniements subtélomériques non détectables aussi par un caryotype classique. De nouvelles techniques dont le nombre ne cesse de croître permettent aujourd hui de détecter toutes ces anomalies. C/ AUTRES SITUATIONS A RISQUE 1. Antécédent de malformations communes Le rôle joué par les facteurs génétiques dans leur survenue est mal connu. Elles obéissent généralement à l'hérédité multifactorielle. L'estimation du risque est empirique, fondée sur l'expérience acquise dans des situations comparables. Il est en général faible (inférieur à 5 %), sauf s'il y a plusieurs cas dans la famille. Prenons l'exemple de la fente labio-palatine : sa fréquence dans la population générale est de 1/ Si les parents indemnes ont eu un enfant atteint, le risque de récurrence pour une nouvelle grossesse est de 4 % et de 9 % si deux enfants ont été atteints.

5 Le dépistage se fait par échographie : le diagnostic est difficile pour une fente labiale et beaucoup plus difficile pour une fente palatine isolée. C'est parfois un signe de polymalformations. 2. Antécédent de mort-né malformé La conduite à tenir dépend du diagnostic précis à l'issue de cette mort fœtale. On pourra proposer à la patiente une recherche de malformation par une échographie endovaginale vers 13 SA et une échographie du deuxième trimestre. Par ailleurs, un caryotype fœtal peut être fait en fonction du type de(s) malformation(s). 3. État de consanguinité Le risque de voir apparaître une affection autosomique récessive dans la descendance est d'autant plus grand que les conjoints sont les plus proches parents. Si l'on prend l'exemple d'un hétérozygote pour la mucoviscidose, son risque d'épouser un autre hétérozygote dans la population générale est de 1/22. Si ces deux sujets sont cousins germains dans une famille de mucoviscidosiques, le risque que le deuxième parent soit hétérozygote est de 1/4. En Tunisie le taux de consanguinité, c'est-à-dire le pourcentage de mariages entre cousins, se situe autour de 30%. 4. Âge maternel L'âge maternel est un facteur de risque d'aberration chromosomique, en particulier de trisomie 21 (cf. ci-dessus), mais aussi de trisomie 18 et 13, et d anomalies de nombre de l X. II. MOYENS DIAGNOSTIQUES DES MALADIES GENETIQUES ET DES MALFORMATIONS A- L HISTOIRE FAMILIALE ET PERSONNELLE On est souvent orienté vers une cause génétique devant une histoire familiale et parfois personnelle chargée. Certains facteurs de risque peuvent également aider au diagnostic précoce, voire au dépistage.

6 L'interrogatoire recherche les antécédents du patient, de ses parents et de toute sa famille. Il permettra ensuite de dresser l arbre généalogique (fig.1), de recueillir les informations complémentaires sur la maladie, son mode de transmission. D établir le lien entre apparentés en cas de consanguinité et celui entre le cas index et les personnes à risque pour pouvoir évaluer le risque réel de survenue de la maladie génétique et de prodiguer le conseil génétique adéquat. Parmi les facteurs de risque, citons : l existence d un apparenté atteint d une maladie génétique, la consanguinité, les échecs de la reproduction (fausses couches spontanées répétées, mort-nés à répétition, stérilité), l âge maternel avancé, l exposition aux agents mutagènes. Fig.1 : exemple d un arbre généalogique, ici il s agit d une large famille de retard mental.

7 B-MOYENS CLINIQUES L examen clinique du patient peut orienter vers une pathologie d origine génétique. Les maladies génétiques sont de mieux en mieux connues aujourd hui et la littérature les concernant est dense. - Une myopathie de Duchenne (RLX) est caractérisée par un tableau clinique assez précis ; - Une épidermolyse bulleuse congénitale est souvent d origine génétique (AR), - Une achondroplasie (AD) est de diagnostic facile même aux premiers jours de la vie. - Un syndrome malformatif peut être de cause chromosomique, génique, multifactorielle ou tératogène. - Une adolescente qui reste de petite taille et impubère évoque rapidement un syndrome de Turner. La clinique permet d orienter vers un diagnostic en postnatal ou de réaliser un dépistage de risque de malformations par exemple en prénatal. C- INVESTIGATIONS DU GENOME On parlera ici plus particulièrement de la place des explorations biologiques qui portent sur le chromosome et l ADN dans la recherche d une cause génétique et de l échographie pour le dépistage des anomalies fœtales. 1. Les analyses cytogénétiques Les analyses cytogénétiques visent à explorer les chromosomes du patient pour étudier leur nombre et leur structure pour la totalité de la garniture chromosomique ou pour un chromosome (ou partie de chromosome) déterminé. a. Le caryotype Il est réalisé sur les cellules nucléées qui proviennent des différents tissus, il s agit le plus souvent de lymphocytes, cellules de la moelle et fibroblastes (tissus cutané) ; en prénatal le caryotype est réalisé sur cellules trophoblastiques et cellules amniotiques.

8 Il nous renseigne sur le nombre total des chromosomes et sur leur structure. Il permet de diagnostiquer une aneuploïdie comme la trisomie 21, 18 (fig.2), le syndrome de Turner (45, X) ou de Klinefelter (47,XXY). Le caryotype révèle également les anomalies de structure comme les translocations, les inversions, les duplications etc. le caryotype ne peut être réalisé que sur des cellules en division d où la nécessité de faire une culture cellulaire dont la durée varie en moyenne de 24h à 15 jours, en fonction du type de la cellule. En cas d anomalie chromosomique de novo, le caryotype des parents est normal. Par contre la présence d une anomalie chromosomique chez un des 2 parents, celle-ci pouvant être équilibrée (sans perte ni de gain de matériel génétique) ou pas peut engendrer lorsqu elle est transmise une aberration déséquilibrée dans la descendance. Fig.2 : photo d un caryotype (en bandes R), qui montre une trisomie 18. b. Analyse par FISH C est une technique qui associe à la fois les techniques cytogénétiques et de biologie moléculaire. Le principe repose sur l utilisation de sondes d ADN complémentaire, marquées et leur hybridation à du matériel chromosomique de manière qu elles peuvent révéler des anomalies précises et de très petite taille. L avantage de cette technique est qu elle peut être utilisée sur noyau, donc pas nécessairement sur cellules cultivées. L application concerne en particulier la recherche d aneuploïdie des 13,21,18, X et Y en prénatal et même en préimplantatoire ; ces

9 chromosomes étant les plus touchés par les anomalies de la ségrégation au cours de la méiose. Dans ce cas lé résultat peut être remis en 48h. Cette technique est également utilisée sur préparation chromosomique pour mettre en évidence des microremaniements (fig.3), comme les microdélétions rencontrées dans différents syndromes (Williams Beuren, Di-Georges, Smith-Magenis et autres). Elle permet également de préciser les points de cassures en cas d anomalie de structure diagnostiquée sur caryotype. Elle identifie l origine du matériel inconnu des chromosomes marqueurs. Ces techniques sont couramment utilisées en diagnostic dans notre laboratoire. D autres techniques sont encore à l étape de recherche dans notre laboratoire comme la CGH array. Fig.3 : photo d une analyse en FISH qui montre une micodélétion au niveau du chromosome 7, responsable du syndrome de Williams Beuren. 2. Les analyses par biologie moléculaire Ces techniques explorent le gène et plus précisément les modifications du gène ou mutations. En cas de maladie génique, si le gène responsable est identifié, il est possible de rechercher une anomalie chez le cas index, les parents et tout apparenté.

10 3. La méthode directe des tests ADN : Le test direct de l ADN a pour objectif l identification d anomalie au niveau du gène en question. Le test ADN peut être pratiqué sur des cellules de différents tissus (fibroblastes, leucocytes, follicules pileux ) En utilisant la PCR, le test ADN peut être réalisé à partir d un échantillon infime de tissu (par exemple une goutte de sang un papier buvard). Le séquençage de l ADN correspond à l étude précise de la structure d une partie ou totalité d un gène et permet de repérer toutes les variations présentes, en particulier les mutations responsables de maladies. 4. La méthode indirecte des tests ADN : Les études indirectes de l ADN (incluant une étude de liaison) sont pratiquées lorsque le gène en question n a pas été identifié ou isolé. Les études indirectes de l ADN se basent sur l étude des marqueurs ADN chez plus d une génération d une même famille. Plusieurs membres de la famille sont nécessaires pour l étude de liaison. De nombreuses techniques d exploration d un gène sont aujourd hui de pratique courante, le choix de leur utilisation dépend du type de l anomalie à rechercher.on peut citer la PCR, la Q-PCR, la RT-PCR, le Southern-Blot, la MLPA, le séquençage automatique. Fig.4 : photo d une séquence d ADN obtenue par séquençage automatique.

11 Exemples de gènes étudiés dans le cadre du diagnostic dans notre laboratoire et qui causent des maladies génétiques qui se manifestent chez le nourrisson et l enfant: o le gène SMN responsable de l amyotrophie spinale. La délétion de l exon 7 est responsable de près de 95% des cas. o le gène de la Dystrophine, responsable de la dystrophie musculaire de Duchenne et de la dystrophie musculaire de Becker. Une délétion d un ou de plusieurs exons du gène de la dystrophine est retrouvée dans 60à 65% des cas de ces 2 pathologies ; les 35 à 40% restants sont secondaires à une mutation ponctuelle, microduplication de séquence de ce gène. o le gène CYP21B, responsable de l hyperplasie congénitale des surrénales par déficit en 21 hydroxylase et le gène CYP11B, responsable de l hyperplasie congénitale des surrénales par déficit en 11β hydroxylase. o le gène FMR1, responsable du syndrome de l X-fragile qui associe un retard mental à une dysmorphie faciale et parfois des troubles du comportement. o le gène MEFV, responsable de la Fièvre Méditerranéenne Familiale. o le gène NPHP1 responsable de la néphronophtise. Nombreux autres gènes sont étudiés dans le cadre de la recherche. La validation des méthodes d analyse permet par la suite de les joindre à la liste des diagnostics de routine. D- AUTRES INVESTIGATIONS SPECIFIQUES Nous parlerons essentiellement de l échographie fœtale qui permet aujourd hui d orienter vers diverses pathologies du fœtus. 1- L échographie de la fin du premier ou début du deuxième trimestre (12-14 SA) est importante pour l étude de la clarté nucale. La clarté nucale est considérée pathologique lorsqu elle dépasse 2,5mm. Dans ce cas elle peut être associée à une anomalie chromosomique, une malformation congénitale ou même une maladie métabolique. Une clarté nucale pathologique doit indiquer un caryotype fœtal et une surveillance fœtale à la recherche de malformations, lorsque le caryotype revient normal.

12 2- L échographie morphologique du fœtus (20-22 semaines d aménorrhée) permet de rechercher des anomalies du développement éventuelles. Elle peut être réalisée chez un fœtus à risque pour s assurer de son atteinte ou pas ; exemple une dysplasie osseuse familiale, telle une ostéogenèse imparfaite peut être diagnostiquée par échographie anténatale. L échographie morphologique peut également révéler la présence de malformation chez un fœtus à priori non à risque. C est le dépistage des malformations majeures. IV- CONSEIL GENETIQUE ET RECOMMANDATIONS A- RECUEIL DES INFORMATIONS Afin d'évaluer au mieux un risque d'anomalie congénitale, d'anomalie génique ou chromosomique, le médecin doit recueillir le maximum d'informations sur les antécédents, le recueil du suivi de grossesses antérieures, les échographies, le compte rendu d'accouchement, le caryotype et/ou les autopsies antérieures. Il doit proposer et expliquer la nécessité d'un conseil génétique. Pour estimer le risque de récurrence dans une famille, le conseil génétique a besoin d'un diagnostic précis du cas index, de l'étude de l'arbre généalogique familial et la connaissance du mode de transmission de l'affection. Le conseil génétique tente aussi de répondre aux questions importantes que se pose le couple : B- LE CONSEIL GENETIQUE C est l évaluation du risque de survenue d une maladie génétique, l information du ou des patients sur la pathologie, son pronostic, les possibilités thérapeutiques éventuelles, les moyens d investigation, et les moyens de prévention disponibles. Il se fera en fonction: - du risque encouru (mode de transmission, pénétrance et expressivité, coefficient de parenté, fréquence du gène dans la population). - de la gravité de l'affection et de l'existence ou non d'un traitement. Pour une affection grave, à risque de récurrence élevé, sans traitement efficace et sans diagnostic prénatal (ou devant le refus des parents de le pratiquer), il sera conseillé aux parents de ne plus avoir d'enfants [mais les progrès récents sont tels dans le domaine de la génétique, que le couple doit rester en contact avec le généticien].

13 Il tiendra compte de : La composition de la famille (sujets déjà atteints, nombre d'enfants normaux). Il demandera : o du temps et de la disponibilité (voir éventuellement les partenaires séparément si l'on suspecte des renseignements erronés, des secrets cachés). o beaucoup de psychologie o une bonne connaissance des maladies génétiques. C- SUIVI DES PATIENTS Le conseil génétique ne se limite pas à une session d'information et on doit souvent prévoir un contact ou une rencontre ultérieure pour vérifier la compréhension des informations transmises, la mise à jour du dossier et très souvent informer les individus concernés de la mise au point de nouveaux examens de laboratoire ou d'ajouts aux protocoles de traitement D- SUIVI DES FAMILLES Le diagnostic et le conseil doivent être complémentés par le suivi des familles. Il est fréquent pour les cliniques de génétique d'assurer le suivi de plusieurs membres d'une famille particulièrement dans les translocations chromosomiques familiales, les maladies monogéniques autosomiques dominantes ou liées au chromosome X comme l'hémophilie. E- DIVULGATION DES RESULTATS Il est fréquent dans le cadre des investigations familiales qu'un ou des individus acceptent de subir l'examen mais refusent d'être informés des résultats : une situation des plus fréquentes dans les épreuves de susceptibilité ou encore dans le dépistage de maladies dégénératives pour lesquelles il n'existe aucun traitement. Toute information concernant le risque de reproduction doit évidemment être donnée aux personnes concernées. V- CONCLUSION Les causes génétiques de pathologies malformatives ou pas deviennent plus accessibles grâce au développement des technologies d exploration du génome. Le conseil génétique doit être donné pour toute demande émanant d un patient, couple ou famille qui s inquiète du risque de survenue ou d apparition d une maladie génétique chez l individu ou dans sa descendance.

14 Le conseil génétique peut être suivi d une action de prévention efficace des maladies lourdes et handicapantes. Les espoirs restent permis pour ce qui est du traitement de ces pathologies devant les avancées de la recherche. VI- BIBLIOGRAPHIE GENERALE Baker D.L, Schuette J.L, Uhlmann W.R. A guide to genetic counseling. Wiley-Liss,1998. Collège National des Enseignants et Praticiens de Génétique Médicale. Génétique Médicale, Masson ; Chaabouni H, Chaabouni M, Maazoul F, M rad R, Ben Jemaa L, Smaoui N, Terras K,Kammoun H, Belghith N, Riden H, Oueslati B, Zouari F. Prenatal diagnosis of chromosome disorders in Tunisian population. Ann.Genet. (2001) 44/2: Riou S, El Younsi C, Chaabouni H. Consanguinité dans la population du nord de la Tunisie. Tunis Med. 1989;67 (3):