Insuffisances ovariennes prématurées (IOP)

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1 Insuffisances ovariennes prématurées (IOP)
Pr Sophie Christin-Maitre Endocrinologie de la reproduction Hôpital Saint-Antoine Centre de maladies endocriniennes rares CMERC Université Pierre et Marie Curie, EA 1533 Paris

2 Insuffisance ovarienne prématurée (IOP)
Aménorrhée primaire ou aménorrhée secondaire de plus de 6 mois Avant l’âge de 40 ans Gonadotrophines FSH> 40 mUI/ml

3 NOMBRE DE FOLLICULES PRIMORDIAUX
5ème mois intra-utero 37 50 ans

4 Perte folliculaire physiologique
Gougeon, Ecochard, Thalabard 1994 Biol Reprod

5 Faddy 2000 Mol Cell Endocrinol 163; 43-8

6 Age de survenue de la ménopause
(Torgerson, 1997) > 45 ans : 88% femmes : 9,7% < : 1,9%

7 Le risque de ménopause avant 40 ans
Pas de liaison satistiquement significative avec : âge de la ménarche utilisation de contraception orale le tabagisme l’éducation BJOG, 2003; 110 : 59-63

8 Insuffisance ovarienne prématurée (IOP) :
Etiologie inconnue dans plus de 90% des cas en dehors de la chimiothérapie, de la radiothérapie et de la chirurgie

9 Insuffisance ovarienne prématurée (IOP) :
Origine génétique ?

10 Gènes et ménopause physiologique
Pythagore ( av. J.C) nubilité âge critique puberté 14 7 ans ans perte de la faculté de concevoir

11 Gènes et ménopause physiologique
Corrélation entre l’âge de survenue de la ménopause entre mère et fille Cramer, Fertil Steril 1995 ; 64: 740 Etude de cohorte de jumelles en GB: 628 paires, origine génétique 63% Snieder, J Clin Endocrinol Metab 1998; 83: 1875

12 2004 : 1ère étude du génome Etude de familles hollandaises avec des femmes ayant un âge de ménopause très discordant ou très concordant 165 familles Van Asselt KM Am J Hum Genet 2004; 74: 444

13 Van Asselt KM Am J Hum Genet 2004; 74: 444

14 Liaison : Xp21.3 +++ LOD score 3,1 9q21.3 LOD score 2,6
=> X CHROMOSOME Van Asselt KM Am J Hum Genet 2004; 74: 444

15 dans 5 à 20% des cas selon les différentes études
Cas familiaux d’IOP dans 5 à 20% des cas selon les différentes études

16 Identification d’anomalies génétiques chez des femmes avec IOP

17 MECANISMES DE L’IOP Atrésie > 120 71 14 jours ?? Préovulatoire
Antraux Préantraux Secondaires Primaires Atrésie Primordiaux > 120 71 14 jours ??

18 MECANISMES DE L’IOP Atrésie > 120 71 14 jours ?? Préovulatoire
Antraux Préantraux Secondaires Primaires Atrésie Primordiaux > 120 71 14 jours ??

19 MECANISMES DE L’IOP > 120 71 14 jours ?? Préovulatoire Antraux
Préantraux Secondaires Primaires Primordiaux > 120 71 14 jours ??

20 MECANISMES DE L’IOP Atrésie > 120 71 14 jours ?? Préovulatoire
Antraux Préantraux Secondaires Primaires Atrésie Primordiaux > 120 71 14 jours ??

21 3 exemples à partir de modèles animaux
Kit ligand connexine 37 Nobox

22 Diminution du pool de follicules primordiaux
kit-ligand et son récepteur c-kit

23 Kit ligand (KL) et c-kit
Sl Steel : mutation kit ligand W White spotting : mutation c-kit Anémie, anomalie de développement des mélanocytes Diminution du taux de cellules germinales Cell 1990; 63: 213

24 Kit ligand (KL) et c-kit
Sl Steel : mutation kit ligand W White spotting : mutation c-kit KL agit après liaison à c-kit sur les cellules germinales primordiales pour stimuler leur mitose

25 KIT gene Gène humain chromosome 4q12
Mutation dans le cadre de piébaldisme IOP n=42 Pas de mutation Shibanuma BMC Women’s health 2002; 2: 8

26 Modèle des souris invalidées pour la connexine 37
= ovocytes arrêt entourés d’une seule couche de cellules de la granulosa Simon, Nature 1997; 385: 525 => ROLE DES FACTEURS OVOCYTAIRES DANS LA PROLIFERATION DES CELLULES DE LA GRANULOSA

27 Exemple d’un gène exclusivement ovocytaire : NOBOX
Newborn Ovary Homeobox gene In silico, trancripts de l’ovaire de rat nouveau-né Rajkovic A, Science 2004; 305: 1157

28 Newborn Ovary Homeobox gene = souris invalidées Nobox
Ovaires atrophiques Sans ovocytes Perte ovocytaire après la naissance, disparition à J14 Rajkovic A, Science 2004; 305: 1157

29

30 2 ème mécanisme des IOPs

31 MECANISMES DE L’IOP > 120 71 14 jours ?? Préovulatoire Antraux
Préantraux Secondaires Primaires Primordiaux > 120 71 14 jours ??

32 Blocage de la maturation folliculaire
GDF9 GDF9B ou BMP15 RFSH FOXL2

33 GDF9 Growth differenciation factor 9 membre de la famille du TGF
exprimé dans l ’ovocyte

34 souris invalidées pour GDF9 : ovaires petits
blocage de la maturation au stade de follicule primaire, une couche (3b) Dong Nature 1996; 383: 531 Elvin Mol Endocrinol 1999; 13 :1018

35 Elvin Mol Endocrinol 1999; 13 :1018

36 Elvin Mol Endo 1999 13 : 1018

37 GDF9 souris invalidées GDF9 : anomalie ovocytaire :
croissance plus rapide de l ’ovocyte, augmentation de volume de 70% par rapport aux ovocytes contrôles Carabatsos Dev Biol 1998; 203 : 373

38 TT 5 jours 10 jours Vitt J Clin Endocrinol Metab 2000; 141: 3814
Small preantral Large preantral Vitt J Clin Endocrinol Metab 2000; 141: 3814

39 N=203 Menarche 9,5 Regular menstrual cycles 21 days Amenorrhea 33 FSH = 104 mUI/L Biopsy : absence of follicles EJE 2006, 154: 1-7

40

41 GDF9B GDF9B ou BMP15 brebis Inverdale : 177 sur 3 générations
Galloway, Nat Genet 2000; 25 : Shimasaki S Endocr Rev 2004; 25 : 72

42 GDF9B brebis Inverdale : 177 sur 3 générations Mutation ponctuelle
Hétérozygotes : portée double ou triple Homozygotes : IOP Galloway, Nat Genet 2000; 25 :

43 développement pubertaire Ovaires en bandelette
2 sœurs avec une IOP Absence de développement pubertaire Ovaires en bandelette Di Pasquale Am J Hum Genet 2004; 75

44 Di Pasquale Am J Hum Genet 2004; 75 :

45 N= 203 POF patients SA Laissue P, EJE 2006, 154: 1-7

46 BMP15

47 Rôles de BMP15

48

49 Blocage de la maturation folliculaire
GDF9 BMP15 RFSH FOXL2

50 Blocage de la maturation folliculaire
Familles d’aménorrhée primaire Nord de la Finlande Effet fondateur Etudes de liaison : chromosome 2p Aittomaki K, Cell 1995; 82: 959

51 Doherty, J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 1151

52 Biopsie ovarienne des patientes avec RFSH muté
Aittomäki K 1996 J Clin Endocrinol Metab 81: 3722

53 G Méduri J Clin Endocrinol Metab 2003; 88 : 3491

54 FSH dépendant FSH indépendant 14 jours ?? > 120 71 Préovulatoire
Antraux FSH dépendant Préantraux Secondaires Atrésie Primaires Primordiaux FSH indépendant 14 jours ?? > 120 71

55 Blocage de la maturation folliculaire
GDF9 BMP15 RFSH FOXL2

56 Syndrome de blépharophimose

57 Syndrome de blépharophimose
Autosomique dominant Type I BPES : Anomalies oculaires et infertilité uniquement féminine avec résistance à la stimulation par les gonadotrophines ( Type II pas de trouble de la fertilité) Chromosome 3q22-23

58 BPES blepharophimosis ptosis epicanthus inversus telecanthus
Small et al., Hum Mol Genet, 1996. blepharophimosis ptosis epicanthus inversus telecanthus

59 BALANCED TRANSLOCATION
translocation patient t(3;4) (q23; p15.2) Fukushima et al., Am J Med Genet, 1991.

60 BPES AND FOXL2 Crisponi et al., Nature Genetics, 2001. identification of causal BPES gene FOXL2 by Crisponi et al. (2001) forkhead transcription factor family

61 FOXL2: MUTATIONAL HOTSPOTS
nucleotide position ATG TGA 238 391 693 898 939 1368 2745 1 52 152 221 234 376 amino acid position current study Ramirez-Castro et al. 2002 Kosaki et al. 2002 13 % Yamada et al. 2001 De Baere et al. 2001 30 % Crisponi et al. 2001

62 GENOTYPE-PHENOTYPE CORRELATION
predicted truncated proteins  BPES type I : POF De Baere et al., Hum Mol Genet, 2001. 486C>G 404delC insC delATC 887C>T dup8 delCA 892C>T del23 insT nucleotide change wild type F F1 S BPES type

63 Syndrome de blépharophimose
Gène FOXL2 Facteur de transcription pouvant interagir avec les membres de la famille du TGF Crisponi L, Nature Genet 2001; 27 : 159

64 Expression ovarienne de FOXL2 chez la femme
Follicule mature cellules folliculaires A 40 semaines de développement A l ’âge adulte  pendant le développement et à l’âge adulte  pas d’expression dans les cellules germinales   pas d ’expression détectée dans les testicules Cocquet et al., 2002

65 Generation of a Foxl2lacZ allele by homologous recombination.

66 Eyelid anomalies. (Uda et al)
Defects are apparent in 13.5 dpc Foxl2-/- embryos (B) by histology with hematoxylineosin staining, correlated with overt eyelid hypoplasia and open eyes at 17.5 dpc (D) and birth (F) compared to wild-type animals (A, C, and E).

67 Histologie des ovaires des souris sauvages et Foxl2lacZ homozygous

68 Foxl2-/- activinbA AMH GDF-9 KitL Foxl2wt activinbA AMH GDF-9 KitL

69 Foxl2

70 S Pangas Hum Reprod Update online 2005

71 3 ème mécanisme des IOPs

72 Accélération de l’apoptose
Galactosémie Anomalies du chromosome X Gènes de l’apoptose

73 Galactosémie Galactose-1-phosphate uridyltransferase (GALT)
Anomalies oculaires, rénales, hépatiques Risque d’IOP = 60% à 30 ans J Pediatr 2000; 137: 833

74 Accélération de l’apoptose
Galactosémie Anomalies du chromosome X Gènes de l’apoptose

75 Histoire d ’une vie ... (b) (d) (c) (a) Ullrich O. Z Kinderhkl 1930 :
Première publication du cas d’une fillette de 8 ans atteinte du syndrome d ’Ullrich-Turner (b) Diplôme de fin d ’Études Secondaires à 19 ans (d) 60 ans, hypoacousie, pas de THS, ostéoporose modérée, HVG, HTA, TSH= 9.2mU/l Caryotype…XO (c) Études supérieures de chimie Travaille comme chimiste, Pas de développement pubertaire, otites à répétition, Wiedemann HR et al. Am Med Genet 1991

76 Monosomie X : phénotype le plus sévère

77 Syndrome de Turner : phénotype
Aspect du visage : visage triangulaire FP obliques en bas et en dehors Implantation basse des cheveux Thorax déformé Ecartement exagéré des mammelons Pterygium colli Malformations (1/3 des cas) í coarctation de l ’ aorte Seins peu développés Malformations du squelette anomalies du poignet anomalies de la main anomalies du genou Main Naevi Dysgénésie ovarienne (atrophie des gonades tissu fibreux st é rilit habituelle ) Utérus hypoplasique Pilosité très réduite • Petite taille ++ ( 1,42 m) Malformations rénales (1/2 des cas) Anomalies ORL (troubles de l’audition) Développement intellectuel dans les limites de la normale

78 Turner 50% monosomie X (45X)
5-10% duplication du bras long de l’X= Isochromosome (46 X,i,q (Xq)) 10% délétion partielle du chromosome X 30% mosaïques 45 X/46XX ou 45X/46XY de degré variable

79 Turner Puberté spontanée : 5-30% des cas Fertilité de 5 à 10%
++ en présence de mosaïque En cas de monosomie : 8-10% puberté normale Grossesse exceptionnelle

80 Turner

81 56 enfants et adolescentes : 8-> 19,8 ans
26% des patientes : présence de follicules

82 Infertilité et syndrome de Turner
Dans le syndrome de Turner : Anomalies d’appariement en méiose Atrésie des cellules germinales Haploinsuffisance des gènes qui échappent à l’inactivation car Nécessité de 2 chromosomes X fonctionnels Nécessité de gènes du chromosome X en double dose pour une fonction ovarienne normale

83 Translocations X;autosomes
Anomalies de structure du chromosome X Délétions Translocations X;autosomes => Régions critiques pour l’Insuffisance Ovarienne Prématurée

84 Etude des délétions et des translocations
IOP et chromosome X Etude des délétions et des translocations => Région POF1 en Xq26.2-q28 => Région POF2 en Xq13.3-q22 Fassnacht et al, Cur Med Chem, 2006

85 Microdélétions du chromosome X et IOP ? NON
Portnoï et al, Hum Reprod, 2006

86 A D B C Whole X painting Whole X painting (green) chromosome 1 (red)
(X;1) translocation MF Portnoï et al Hum Reprod 2006

87 Translocations associées à IOP : POF1 et POF2
mais délétions interstitielles associées à IOP, surtout POF2 46,X,t(X;1)(q13.3;q32) 46,X,del(X)(q21.2) 46,X,t(X;9)(q21.31;q21.2) 46,X,del(X)(q21.32) 46,X,del(X)(q22.3) Xq Aménorrhée primaire Aménorrhée à l’âge de 25 ans

88 Rizzolio et al Hum Reprod 2006

89 et mécanismes moléculaires dans l’ IOP
Chromosome X et mécanismes moléculaires dans l’ IOP Majorité des points de cassure au niveau du chromosome X dans l’IOP concerne des régions sans gènes (Xq21) suggère des mécanismes différents de l’atteinte directe d’un gène effet de position sur les gènes autosomiques transloqués sur le chromosome X

90 IOP et gènes candidats sur le chromosome X
Fassnacht et al, Cur Med Chem, 2006

91 FMR1 Xq27.3 Syndrome de l’X fragile Répétitions d’un trinucléotide CGG en 5’ du gène < 50 normal 50 – 199 prémutation > 200 mutation complète

92 FMR1 inactivated gene Mutation (>200) Abnormal méthylation and FMR1 gene inactivation FMR1 gene CGG triplets Normal<40 Intermediate- 41-59 triplets Premutation: triplets

93 Augmentation des transcripts du gène Affinité augmentée des protéines
Gène FMR1 20% des femmes avec une prémutation ont une IOP Sherman Am J Med Genet 2000; 97: 189 Une prémutation est présente chez 3% des cas sporadiques d’IOP Une prémutation est présente chez 13% des cas familiaux d’IOP Conway G Hum Reprod 1998; 13: 1184 Sullivan AK Hum Reprod 2005; 20: 402 Augmentation des transcripts du gène Affinité augmentée des protéines Allen Hum Genet 2004; 114: 439

94 Gène FMR1 Augmentation des transcripts du gène Affinité augmentée des protéines Allen Hum Genet 2004; 114: 439

95 Hagerman Am J Hum Genet 2004; 74: 805

96 Quels sont les gènes impliqués dans l’apoptose ovarienne ?

97 Caspases bax Récepteur TNFa / FAS mitochondrie Bcl2 Ca2++ APOPTOSE
endonucléases PARP noyau

98 sauvages 100 Bax -/- 20 mois 15000 nombre de follicules J42 30 000
Nature genet 1999, 21: 200 primordiaux primaires

99 Bax / bcl2 Invalidation du gène bax
Augmentation du nombre de follicules primordiaux Diminution de l ’apoptose des cellules de la granulosa Science 1995; 270: 96 Invalidation du gène bcl2 Diminution du nombre de follicules primordiaux Endocrinology 1995;136:3665

100 Bax / bcl2 Expression ciblée de bcl2 dans les ovocytes de souris :
Inhibe l’atrésie folliculaire Prévient l’apoptose in vitro, induite par la chimiothérapie Mol Endocrinol 1999; 13: 841

101

102

103 Accélération de l’apoptose
Phénomène impliqué dans la toxicité De la chimiothérapie De la radiothérapie Nature Medicine 2000; 6: 1109

104 GENES IMPLIQUES DANS L ’INSUFFISANCE OVARIENNE CHEZ LA SOURIS
R LH, R progestérone FSH b, R FSH Cycline D2 , IGF R ER a , Follistatine Connexine 37 Bax, Bcl2 GDF-9 , GDF9B Foxl2 Atm, c-kit, Wnt Dazl1

105 (RLH) (FSH b) RFSH FMR1,FMR2 XPNPEP2 Galt1 AIRE Diaph2 BMP15 FOXL2
GENES IMPLIQUES DANS L ’INSUFFISANCE OVARIENNE PREMATUREE CHEZ LA FEMME (RLH) (FSH b) RFSH FMR1,FMR2 XPNPEP2 Galt1 AIRE Diaph2 BMP15 FOXL2 ATM, WnT4

106 Stratégies de découverte des gènes
Gènes candidats : Modèles animaux souris, brebis, drosophile Analyse des points de cassure de translocations Analyse par liaison génétique

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113 Families IOP - France Famille FR1DA Famille FR2BO * ADN disponible *
3 4 6 7 8 9 11 12 13 14 5 10 1 2 * 1 2 3 4 5 6 Cas IOP * ADN disponible

114 Genome scanning (Génopôle)
457 microsatellite markers every 10 cM 441 on autosomes markers on X chromosome

115 CONCLUSION 1

116 Autosomes FSHR FOXL2 GDF9 ATM AIRE NOBOX GALT EIF2B NSB1 DMC1 Parathyroid responsive B1 gene FIGLA Progesterone receptor membrane component-1 SF1 ADAMTS 19? Chromosome X triple X Monosomie X Mosaïque X/XX Délétions X Translocations X FMR1 BMP15

117 LES GENES DE LA MENOPAUSE
Nouvelles cibles contraceptives Nouveaux traitements d ’infertilité

118 DEVANT UNE IOP Taille ? Autoimmunité ? Yeux ? Galactosémie ? Caryotype
TSHus Prélèvement d’ADN TT hormonal substitutif Don d’ovocyte

119 ROLE de l’ ENVIRONNEMENT??

120 Mais… Nature 2004

121 ? + ??? CIRCULATION OVAIRE PERIPHERIQUE (tissu cible) MOELLE (niche) ?
Cellules Progénitrices (CPG) Cellules différenciées (ovocytes) Cellules souches Germinales (CSG) J Johnson Cell Cycle Nov 2005