4 ème réunion du réseau «Epidémiologie Génétique» Tours 9 janvier 2015 Hémochromatose: Influence de facteurs génétiques et non génétiques sur l expression phénotypique du génotype p.[cys282tyr];[cys282tyr] Gérald Le Gac (MCU-PH; Université de Bretagne Occidentale, CHRU de Brest)
Définition de la maladie Maladie monogénique HFE (1996) Maladie multigénique Formes juvéniles (HJV, HAMP) Formes adultes (TFR2, SLC40A1) Maladie multifactorielle Facteurs génétiques +/- forts Facteurs non génétiques
Formes rares d hémochromatose Hétérogénéité génétique vs. variabilité phénotypique Forme Juvénile Intermédiaire Adulte Age au diagnostic Précoce Tardif Phénotype clinique Sévère Modéré Gène HJV ou HAMP TFR2 HFE ou SLC40A1 Transmission A. Récessive A. Récessive A. Récessive vs. A. Dominante
Physiopathologie Maladie causée par un déficit en hepcidine Peptide de 25 aa synthétisé par le foie Hepcidine Ferroportine Fer Macrophage Hépatocyte Entérocyte Fer plasmatique Anémie microcytaire (Iron Refractory Iron Deficiency Anemia) TMPRSS6 Hepcidine Ferroportine Fer Macrophage Hépatocyte Entérocyte Fer plasmatique Disponibilité ô Besoins (M.osseuse - Hb) Hepcidine Ferroportine Fer Macrophage Hépatocyte Entérocyte Fer plasmatique Hémochromatose (HC) HAMP, SLC40A1 HJV, TFR2, HFE HFE 1996 TFR2, SLC40A1, HAMP, HJV 2000-2004 TMPRSS6 2008
Définition de la maladie Maladie monogénique HFE (1996) Maladie multigénique Formes juvéniles (HJV, HAMP) Formes adultes (TFR2, SLC40A1) Maladie multifactorielle Facteurs génétiques +/- forts Facteurs non génétiques
Hémochromatose liée au gène HFE Importance du génotype p.[cys282tyr];[cys282tyr] Observé chez plus de 80% des malades originaires du Nord Ouest de l Europe Causalité démontrée sur des bases fonctionnelles Cys282 282Tyr Modélisation 3D du domaine α3 de HFE. Le Gac G, Dupradeau F-Y, et al; Blood Cells Mol Dis 2003. Description de souris invalidées pour le gène Hfe
Le caractère multifactoriel de l HC Prévalence du génotype p.[cys282tyr];[cys282tyr] Situation particulière de la Bretagne Finistère 1/110 (0,90%) Bretagne 1/170 1/240 (0,42-0,58%) D après Pietrangelo A, Deugnier Y, et al. J Hepatol 2010 EASL clinical practice guidelines for HFE hemochromatosis.
Le caractère multifactoriel de l HC Pénétrance du génotype p.[cys282tyr];[cys282tyr] A Expression biologique Expression clinique U C U N E Surcharge plasmatique Surcharge tissulaire Signes précoces Asthénie, Arthropathie, douleurs abdominales, TS Ferritine sérique Signes tardifs cirrhose, cardiomyopathie, diabète de type I 100% 75% 50% 25% 0%
Délétion complète du gène HFE Crossover region Chr6 g.26,151,043 Chr6 g.26,207,141 Délétion de 33,7 kb AluY-5 AGTCTCGCTCTGTCACCCAGGCTGGAGTGCCATGGCGC AluSz-3 AGTCTCACTCTA TCACCCAGGCTGGAATGCAGTGGCAT
Le caractère multifactoriel de l HC Pénétrance (phénotype minimal) Pronostic vital Fer Tissulaire (FS) Qualité de vie Fer Tissulaire (FS) Qualité de vie Fer Tissulaire (FS) Prédisposition p.[cys282tyr];[cys282tyr] Fer Plasmatique (ST) Fer Plasmatique (ST) Fer Plasmatique (ST) Expressivité Fer Plasmatique (ST) Modificateurs génétiques et non génétiques D après Rochette J, Le Gac G, et al. Human Genetics 2010. Factors influencing disease phenotype and penetrance in HFE-Haemochromatosis.
Recherche de variants fréquents Protein Function Gene polymorphism Haptoglobin Free hemoglobin recovery Sample size * Phenotypical trait Association Reference Quantitative Qualitative Hp2-2 167 Serum Ferritin / Yes [Increased Iron Vlierberghe HV et Iron Removed ** Overload] al. 2001 115 Serum Ferritin No (Beutler E et al. 2002c) 173 Serum Ferritin No (Carter K et al. 2003) 351 Serum Ferritin / Yes [Increased Iron (Le Gac G et al. Iron Removed TNF-Alpha Inflammatory cytokine c.[-238 G>A] 64 TNF-Alpha release from stimulated monocytes Cirrhosis Overload] Yes [Protection against cirrhosis] 2009) (Fargion S et al. 2001) c.[-238 G>A] 152 Serum Ferritin / No (Beutler E and AST / Collagen IV Gelbart 2002) c.[-238 G>A] 141 Cirrhosis No (Österreicher CH c.[-308 G>A] 86 et al. 2005a) Iron Removed / Yes [Increased Iron (Krayenbuehl P-A Hepatic Iron Index Overload] et al. 2006) c.[-308 G>A] 141 Cirrhosis No (Österreicher CH et al. 2005a) TGF-Beta Profibrogenic cytokine p.[arg25pro] 141 Cirrhosis Yes [Associated with (Österreicher CH cirrhosis] et al. 2005a) Myeloperoxidase Formation of ROS c.[-463 G>A] 158 Serum Ferritin / Cirrhosis Yes [Associated with (Österreicher CH (MPO) Hepatic Iron Index cirrhosis] et al. 2005b) mtdna [16189 356 Increased Yes [Increased Iron (Livesey KJ et al. T>C] Iron *** Overload] 2004) BMP2 Hepcidin synthesis 592 Serum Ferritin Yes [Increased Iron (Milet J et al. 2007) regulation Overload] CYBRD1 Ferric reductase / Intestinal iron uptake dbsnp # rs235756 ( 6kb downstream of BMP2) dbsnp # rs884409 (c.[-326 G>T]) 98 Serum Ferritin No (Constantine CC et al. 2009) 390 Iron Removed Yes [Increased Iron Overload] (Milet J et al. 2010) 98 Serum Ferritin Yes [Protection against (Constantine CC et iron loading] al. 2009) TF Serum iron transport dbsnp #rs3811647 (intron 11) TMPRSS6 Hepcidin regulation dbsnp # rs855791 (p.ala736val) 474 Serum Transferrin/ Serum Iron/ Serum Ferritin 748 Serum Transferrin/ Serum Iron/ Serum Ferritin Fibrosis Yes [Increased circulating iron] Yes [Increased circulating iron] 96 Cirrhosis Yes [Protection against cirrhosis] (De Tayrac M et al. 2014) (De Tayrac M et al. 2014) (Valenti L et al. 2012)
Le problème de la qualité des phénotypes Le syndrome métabolique La consommation excessive d alcool Hémochromatose Le syndrome inflammatoire VS. Hyperferritinémie Les lyses cellulaires
Recherche de variants rares Protein Gene Variation Functional relevance Description in Juvenile Haemochromatosis patients * Number of p.c282y homozygous patients Frequency of the mutated allele in the general population Reference Hepcidin HAMP p.[arg56x] Absence of the 25 amino-acids mature peptide Yes [Roetto et al. 2003] 2 < 1/600 (Jacolot S et al.2004) p.[arg59gly] Absence of the 25 amino-acids 1 < 1/600 mature peptide c.[-153 C>T] Basal transcription activity decrease, 1 < 1/200 (Island M-L et al.2009) Impairment of hepcidin synthesis by the BMP/HJV pathway Hemojuvelin HJV p.[lys101pro] Not evaluated Yes [Lee PL et al. 2004] 2 2/666 (Le Gac G et al. 2004a) p.[gly320val] Retention in the endoplasmic reticulum ***, inability to activate hepcidin synthesis **** Yes [Papanikolaou G et al. 2004] ** 1 < 0/666 Par définition très peu de patients concernés, mais 1. Des variants identifiés dans une même voie de signalisation cellulaire 2. Des variants associés à des conséquences fonctionnelles claires 3. Des variants associés à des phénotypes sévères D après Rochette J, Le Gac G, et al. Human Genetics 2010. Factors influencing disease phenotype and penetrance in HFE-Haemochromatosis.
Recherche de facteurs environnementaux Effet d une consommation excessive d alcool Induction de la synthèse de ferritine Diminution de la synthèse d hepcidine
Recherche de facteurs environnementaux Effet des grossesses? Expression plus tardive de la maladie chez les femmes Effet protecteur supposé des pertes physiologiques en fer
Recherche de facteurs environnementaux Effet des grossesses? Expression plus tardive de la maladie chez les femmes Effet protecteur supposé des pertes physiologiques en fer Mais Des données très limitées chez l homme - Patientes: absence de corrélation entre nombre de grossesses et quantité de fer soustraite par phlébotomies (Moirand et al. Ann Intern Med 1997) - Femmes dépistées par la génétique: nombre de grossesses comparable entre femmes expressives (n=23) et femmes non expressives (n=19) (Deugnier et al. Br J Haematol 2002) Données contradictoires chez l animal - Souris: réserves en fer non modifiées par le nombre de grossesses (Desgrippes et al. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2010)
Recherche de facteurs environnementaux Effet des grossesses? Population d étude - Patientes incluses dans un protocole de saignées entre 2004 et 2011 (n=137) - Age moyen au diagnostic plus tardif (52,6 ans) que chez les hommes traités sur la même période (47,4 ans; p = 0,0006)
Recherche de facteurs environnementaux Effet des grossesses? Population d étude - Patientes saignées entre 2004 et 2011 (n=137) Fait d avoir eu une ou plusieurs grossesses non associé à un degré de surcharge en fer moindre Variables Analyse univariée Analyse multivariée e β IC à 95 % p e β IC à 95 % p Nb de grossesses 0 1,00 1,00 1 or 2 1,49 [0,98 ; 2,26] 0,0610 1,41 [0,99 ; 2,02] 0,0581 3 1,51 [0,99 ; 2,31] 0,0583 1,27 [0,89 ; 1,83] 0,1910 Nb de grossesses 0 1,00 1,00 1 1,50 [1,01 ; 2,23] 0,0472 1,35 [0,96 ; 1,90] 0,0830 Ajustement sur l âge au diagnostic, la consommation d alcool, le statut ménopausique
Recherche de facteurs environnementaux Différence hommes/femmes? Souris: démonstration de l effet inhibiteur de la testostérone sur le niveau de synthèse hépatique d hepcidine (Latour et al. Hepatology 2014)
Recherche de facteurs environnementaux Effet d une alimentation riche en fer? Un effet souvent évoqué malgré la pauvreté des données scientifiques disponibles Facteurs inhibant l absorption de fer - Phytates (riz) et acides taniques (thé, café) (Brune et al. Eur J Clin Nutr 1989; Cook et al. Am J Clin Nutr 1997; Samman et al. Am J Clin Nutr 2001) Facteur favorisant l absorption de fer - Vitamine C (Siegenberg et al. Am J Clin Nutr 1991; Hunt et al. Am J Clin Nutr 1994) Un paramètre très difficile à documenter sur la durée - Evolution lente de la maladie - Absorption intestinale en fer limitée à quelques mg/jour q 10% des 15-25 mg de fer contenu dans le bol alimentaire q Contre 1-3 mg de pertes q Contre 2-4 g de fer dans l organisme
Recherche de facteurs environnementaux Effet d une alimentation riche en fer? Population d étude - Patients saignées entre 2004 et 2010 (n=222) - Classification en deux groupes (alimentation plus riche en fer: score >= 2) Nombre de points 0 1 2
Recherche de facteurs environnementaux Effet d une alimentation riche en fer? Evaluation de la surcharge en fer Reference group (n=148) Iron rich diet group (n=74) Median [Q1 ; Q3] Median [Q1 ; Q3] p- value Transferrin saturation (%) 83.0 [65.0 ; 92.0] 82.0 [72.0 ; 91.0] 0.48 Men 86.5 [68.5 ; 92.5] 86.0 [72.0 ; 95.0] 0.62 Women 74.0 [61.0 ; 89.0] 78.0 [67.0 ; 85.0] 0.75 Serum ferritin (ng/ml) 530.5 [361.5 ; 944.0] 749.5 [393.0 ; 1484.0] 0.06 Men 746.0 [497.0 ; 1353.0] 927.0 [682.0 ; 1665.0] 0.01 Women 382.0 [271.0 ; 532.0] 419.0 [252.0 ; 770.0] 0.32 Amont of iron removed (g) 3.1 [1.8 ; 4.6] 3.8 [2.5 ; 6.3] 0.02 Men 3.7 [2.9 ; 6.3] 5.7 [3.3 ; 6.9] 0.07 Women 1.8 [1.2 ; 3.2] 2.6 [1.8 ; 3.6] 0.05
Recherche de facteurs environnementaux Effet d une alimentation riche en fer? Effet modeste qui demeure après ajustement sur le sexe, l âge au diagnostic, l abus d alcool, la supplémentation en fer Variables Analyse univariée Analyse multivariée e β IC à 95 % p e β IC à 95 % p Alimentation riche en fer Non 1,00 1,00 Oui 1,27 [1,05 ; 1,55] 0,0155 1,18 [1,01 ; 1,38] 0,0392
Expressivité du génotype p.[cys282tyr];[cys282tyr] Facteurs protecteurs Facteurs aggravants Sexe masculin Variants fréquents - Gène CYBRD1 (testostérone) Consommation excessive d alcool Variants rares Gènes HAMP/HJV Variants fréquents, alimentation riche en fer Synthèse hépatique d hepcidine Cinétique de surcharge en fer
Remerciements Facteurs génétiques Facteurs environnementaux Contexte physiopathologique Traitement Claude Férec (PU-PH; UBO, CHRU,, EFS) Virginie Scotet (CR1;, EFS) Chandran KA (IR; CHRU) Isabelle Gourlaouen (TR; EFS) Rozenn Jourbrel (TR; CHRU) Marie-Christine Mérour (ARC; EFS) Philippe Saliou (PH; CHRU) Julie Guellec (Thésarde) Jean-Baptiste Nousbaum (PU-PH; CHRU) Brigitte Chanu (EFS) Céline Tripognet (EFS) gerald.legac@univ-brest.fr