Lyon Neuroscience Research Center Revisiter le diagnostic étiologique dans la déficience intellectuelle Damien Sanlaville Service de Génétique, Pr Edery Plateforme ACPA, NGS CHU de Lyon Pas de conflit d intérêt Journée CR DI du 6 juin 2014 1
Pourquoi revisiter le diagnostic? Dans le cadre de la déficience intellectuelle : nombreuses étiologiesmais beaucoup de causes génétiques Progrèscontinus en génétique avec une accélération exponentielle des possibilités d analyse du génome et des connaissances Mettre un terme à l errance diagnostique : pouvoir nommer, essayer de comprendre, adapter les soins Faire un conseil génétique adapté : risque de récurrence, possibilité de diagnostic prénatal Journée CR DI du 6 juin 2014 2
Histoire de la génétique 1751 1871 1956 1980 2000 De Réaumur: Concept de l hérédité dominante 1865 Mendel: bases de l hérédité 1871 Miescher: découverte de l ADN 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1953 Crick et Watson: découverte de la structure en double hélice de l ADN 1956 Caryotype 1977 Techniques de séquençage 1980 Techniques de FISH 1997 ACPA 2003 Séquençage du génome humain 2005 Séquençage de nouvelle génération Journée CR DI du 6 juin 2014 3
Où chercher? Où se trouve notre patrimoine génétique? Journée CR DI du 6 juin 2014 4
Où chercher? Explorer notre patrimoine génétique ADN Noyau Mitochondrie Noyau des cellules Guy Boudenc. L ultraststructure cellulaire, http://www.saint-joseph-gaillac.com Journée CR DI du 6 juin 2014 5 5
ADN nucléaire : localisé dans le noyau Chromosome Support de l information génétique ADN Le code génétique http://www.jesuiscultive.com Journée CR DI du 6 juin 2014 6 6
Comment chercher? Journée CR DI du 6 juin 2014 7
Introduction ADN mitochondrial (dans les mitochondries) Cellules nucléées ADN nucléaire Journée CR DI du 6 juin 2014 8
Introduction ADN mitochondrial (dans les mitochondries) Cellules nucléées ADN nucléaire Génétique moléculaire ADN Séquence Pr Edery Journée CR DI du 6 juin 2014 9
Introduction ADN mitochondrial (dans les mitochondries) Cellules nucléées ADN nucléaire Génétique moléculaire ADN Génétique chromosomique Chromosome Séquence Caryotype Analyse globale du génome : Cytogénétique Journée CR DI du 6 juin 2014 10
Histoire de la cytogénétique 1882 1956 1980 2000 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1956 Premiers caryotypes Tijo et Levan: 46 chr chez l homme 1959 Lejeune, Gautier et Turpin: Trisomie 21 1970 Marquage en bandes 1980 Techniques de FISH 1997 CGH array/acpa 1998 Applications en diagnostic 2010-2012 Première intention Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, W. Flemming, 1882 Journée CR DI du 6 juin 2014 11
Histoire de la cytogénétique 1882 1956 1980 2000 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1956 Premiers caryotypes Tijo et Levan: 46 chr chez l homme 1959 Lejeune, Gautier et Turpin: Trisomie 21 1970 Marquage en bandes 1980 Techniques de FISH 1997 CGH array/acpa 1998 Applications en diagnostic 2010-2012 Première intention Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, W. Flemming, 1882 Lejeune, Gautier et Turpin, Annales de Génétique, 1959 12
Histoire de la cytogénétique 1882 1956 1980 2000 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1956 Premiers caryotypes Tijo et Levan: 46 chr chez l homme 1959 Lejeune, Gautier et Turpin: Trisomie 21 1970 Marquage en bandes 1980 Techniques de FISH 1997 CGH array/acpa 1998 Applications en diagnostic 2010-2012 Première intention Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, W. Flemming, 1882 Lejeune, Gautier et Turpin, Annales de Génétique, 1959 13
Cytogénétique Moléculaire Fin des années 80 Analyse ciblée : importance de la clinique Journée CR DI du 6 juin 2014 14 14
Histoire de la cytogénétique 1882 1956 1980 2000 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1956 Premiers caryotypes Tijo et Levan: 46 chr chez l homme 1959 Lejeune, Gautier et Turpin: Trisomie 21 1970 Marquage en bandes 1980 Techniques de FISH 1997 CGH array/acpa 1998 Applications en diagnostic 2010-2012 Première intention Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung, W. Flemming, 1882 Lejeune, Gautier et Turpin, Annales de Génétique, 1959 15
Du caryotype à l Analyse Chromosomique Puce ADN Remaniements équilibrés et déséquilibrés Limite principale : le niveau de résolution : 10 Mb Journée CR DI du 6 juin 2014 16
Du caryotype à l ACPA Remaniements équilibrés et déséquilibrés Limite principale : le niveau de résolution : 10 Mb Niveau de résolution théorique : 30-50 kb 17 100x plus sensible que le caryotype
L ACPA: une révolution diagnostique 1882 1956 1980 2000 1882 Flemming: découverte des chromosomes 1956 Premiers caryotypes Tijo et Levan: 46 chr chez l homme 1959 Lejeune, Gautier et Turpin: Trisomie 21 1970 Marquage en bandes 1980 Techniques de FISH 1997 CGH array 1998 Applications en diagnostic 2010-2012 Première intention Un chromosome Une bande Un gène 50 Mb 5-10 Mb 30-50 kb + + 18
Chromosome 7 159 Mb (158.10 6 paires de bases) ACPA Étude globale du génome Résolution: 1 kb 1 Mb 5-10 Mb (5-10.10 6 paires de bases) gène gène gène gène gène gène T A C G A T G A C T A G G A G C T A C G A T G C C T A G G A G C ~ 0.03 Mb (30 000 paires de bases) chromosome entier Bande chromosomique sur caryotype standard ~9 gènes / Mb ACPA Gène Valérie Malan Journée CR DI du 6 juin 2014 19
La révolution : l ACPA Terminologie Caryotype moléculaire CGH array CGH sur micro réseau Analyse Chromosomique sur Puce à ADN (ACPA) Début des années 2000 Journée CR DI du 6 juin 2014 20
Niveau de résolution: Dépend du nombre de sondes déposées sur la lame 180 000 oligos : 30-50 kb 100 fois plus sensible que le caryotype Journée CR DI du 6 juin 2014 21 21
21 698 patients 12-15 % Miller AJHG 2010 22
Vissers et al, JMG 2010 22 nouveaux syndromes chromosomiques 23
La question ACPA en première intention? Journée CR DI du 6 juin 2014 24
Passage de l ACPA en 1 intention Etude de Hochstenbach et al, EJMG 2009 36 325 patients ACPA en 1 0,78 % «anomalies» non détectées 0,48 % familiales 0,23 % de novo Si ACPA en 1 intention Prévenir le clinicien et les parents de cette limite Ne pas faire un caryotype (coût) Journée CR DI du 6 juin 2014 25
Indications ACPA Nombreuses:détecteravecunhautniveaude résolution des déséquilibres génomiques (perte ou gain de matériel chromosomique) Pathologieacquise Pathologie constitutionnelle(pré et post natal) Syndrome malformatif(mca) Déficience intellectuelle(di) Troubles envahissants du développement Caractériser des anomalies vues sur le caryotype (marqueurs chromosomiques, ) Journée CR DI du 6 juin 2014 26
Réseau AChroPuce Journée CR DI du 6 juin 2014 27
4 portail Internet 28 (http://www.renapa.univ-montp1.fr/spip.php)
Bilan du réseau national AchroPuce Postnatal 19 % CNV 29 pathogènes
Quelques exemples Journée CR DI du 6 juin 2014 30
Journée CR DI du 6 juin 2014 31
Possibilité de détecter des mosaïques de l'ordre de 10 % 32
wcp1 1qh Journée CR DI du 6 juin 2014 33
Difficultés : à propos d une famille James Lespinasse, Chambéry Journée CR DI du 6 juin 2014 34
Famille N M N O S Cas index : patient O : Déficience intellectuelle sévère Caryotype : duplication Xp22.31p22.12 35
Famille N M N O S P T L Patient P et T : TED Journée CR DI du 6 juin 2014 36
dup Xp22.31p22.12 N M dup Xp22.31p22.12 N O S dup Xp22.31p22.12 DPN : pas de dup Xp P T L Journée CR DI du 6 juin 2014 37
dup Xp22.31p22.12 N M dup Xp22.31p22.12 N O S dup Xp22.31p22.12 P T L Duplication en Xp21.2 de 339 kb 29,336,507 à 29,675,885 pb (Hg19) 38
dup Xp22.31p22.12 11.87 Mb (Biais d inactivation de l X) N M dup Xp22.31p22.12 N O 1.87 Mb (Biais d inactivation de l X) S (Pas de biais d inactivation de l X) dup Xp22.31p22.12 P dup Xp21.2 de 339.37 kb T L IL1RAPL1 : régule la formation synaptique et la modulation de la transmission synaptique (Piton et al., 2008) Délétion, mutation mais également duplication (Honda et al., 2010) 39 Patient Honda et al., : DI modérée retard de langage, troubles autistiques
Mère Duplication en Xp22.31p22.12 de 11 Mb allant de 7,584,633 à 19,464,248 pb (Hg19) Duplication en Xp21.2 de 339 kb allant de 29,336,507 à 29,675,885 pb (Hg19) Courbe rouge : Patient en Cy5 Témoin 1 en Cy3 Courbe verte : Témoin 2 en Cy5 Patient en Cy3 40
dup Xp22.31p22.12 de 11.87 Mb dup Xp21.2 de 339.37 kb (Biais d inactivation de l X) N M dup Xp22.31p22.12 de 11.87 Mb dup Xp21.2 de 339.37 kb (IL1RAPL1) (Biais d inactivation de l X) S N dup Xp21.2 de 339.37 kb (Pas de biais d inactivation de l X) O dup Xp22.31p22.12 de 11.87 Mb dup Xp21.2 de 339.37 kb P dup Xp21.2 de 339.37 kb T dup Xp21.2 de 339.37 kb L Recombinaison méiotique prouvée par microstaellite Sur 2 générations (R. Touraine) 41
Jerome et Florent B Importance de la clinique +++ Journée CR DI du 6 juin 2014 42
Contexte Histoire familiale 1 sœur en bonne santé Parents originaires du même village de Haute Loire ATCD familiaux Aucun ATCD d épilepsie, encéphalopathie, ou handicap Journée CR DI du 6 juin 2014 43
Clinique Nés en 1990 et 1994 Grossesse normale, naissance à terme Développement psychomoteur Normal jusqu à 5-6 mois PC normal à la naissance puis microcéphalie -2,5DS Retard des acquisitions important Acquisition de la marche à 2 ans puis apparition de difficultés motrices (neuropathie sensitive axonale) Évolution vers une spasticité Absence de langage, propreté non acquise Epilepsie Début vers 1 an Crises généralisées tonicocloniques Traitement par polythérapie, arrêt des convulsions vers l âge de 15 ans Prise en charge: IME 44
Particularité faciale Visage long et fin Strabisme Grande bouche ouverte Mâchoire proéminente Nez large 45
Bilan étiologique 1 Entre 2005 et 2008 Bilan métabolique complet CDG syndrome (Congenital Disorders of Glycosylation) Etude génétique UBE3A, Syndrome d Angelman X Fragile MECP2 Journée CR DI du 6 juin 2014 46
Bilan étiologique 2 Etude génétique complémentaire en 2009 MLPA des télomères Gènes PQBP1(Polyglutaminetract bindingprotein1)et ARX(Aristaless-Related Homeobox, X-Linked) Recherche d un biais d inactivation de l X chez la mère à la recherche d une origine liée à l X: négatif Bilan biologique Bilan thyroïdien Dosage du 7-déhydrocholestérol Bilan entièrement normal Indication de ACPA pangénomique Journée CR DI du 6 juin 2014 47
Résultats ACPA Courbe rouge : Patient en Al5 Témoin 1 en Al3 Courbe verte : Témoin 2 en Al5 Patient en Al3 Journée CR DI du 6 juin 2014 48
Résultats ACPA Mise en évidence d une délétion en Xq26.3 de 40.57 kb allant de 135,080,988 à 135,121,564 pb(hg19) Délétion qui emporte une grande partie du gène SLC9A6 Courbe rouge : Patient en Al5 Témoin 1 en Al3 Courbe verte : Témoin 2 en Al5 Patient en Al3 Journée CR DI du 6 juin 2014 49
Journée CR DI du 6 juin 2014 50
Le gène SLC9A6 OMIM Solute Carrier Family 9, Member 6 Code pour un échangeur Na/H + Expression ubiquitaire Mais plus élevée dans les muscles et le cerveau Responsable du Syndrome de Christianson Déficience intellectuelle lié à l X Journée CR DI du 6 juin 2014 51
Microcéphalie Retard du développement neurologique Epilepsie: crises généralisées tonico-cloniques, anomalies à l EEG Ataxie Ophtalmoplégie: mouvements oculaires anormaux, strabisme Atrophie cérébelleuse à l IRM Hypotonie évoluant en spasticité Déficience intellectuelle sévère Dysmorphie faciale Journée CR DI du 6 juin 2014 52
Etude familiale Confirmation de la délétion en qpcr chez Florent Délétion retrouvée chez la mère et le frère, Jérôme Absence de la délétion chez Le père et la soeur On peut rassurer la sœur Journée CR DI du 6 juin 2014 53
ACPA CNV: Variation de Nombre de Copie Polymorphe Pathogène VOUS: variant de signification clinique inconnue Journée CR DI du 6 juin 2014 54
ACPA CNV: Variation de Nombre de Copie Polymorphe Pathogène VOUS: variant de signification clinique inconnue Mais aussi Facteurs de prédisposition (délétion BRCA1) Statut d hétérozygote Journée CR DI du 6 juin 2014 55
Transfert l ACPA en période prénatale Signe d appels échographiques Journée CR DI du 6 juin 2014 56
Détecte ACPA Variations de nombre de copie : CNV Perte (délétion) ou gain (duplication, triplication) Ne préjuge pas de la structure du chromosome Ne détecte pas Réarrangements équilibrés Mosaïques ( < 20%) Triploïdies Anomalies moléculaires (mutation génique) Journée CR DI du 6 juin 2014 57
Problèmes éthiques Oncogène, prédisposition tumorale Statut hétérozygote Facteurs de prédisposition Gestion des VOUS Détection statuts de conductrices (Duchenne, X fra) Information et consentement Journée CR DI du 6 juin 2014 58
Conclusions Outil utile encore en recherche (autisme, épilepsie, ) Intérêt manifeste de l ACPA en diagnostic Taux diagnostic doublé (ID/MCA) : révolution Diagnostic, Conseil génétique, Possibilité DPN Progrès à faire concernant l interprétation des CNVs Base de données Travail de recherche sur les CNVs Notion de prédisposition Ne détecte pas les remaniements équilibrés : intérêt de la cytogénétique conventionnelle Journée CR DI du 6 juin 2014 59
Perspectives Diagnostic sur cellules uniques (DPI), T21 sur ADN fœtal circulant dans le sang maternel Next Generation Sequencing(NGS) Séquençage haut débit Pr Patrick Edery Journée CR DI du 6 juin 2014 60