ACTUALITES DANS LA MALADIE DE CHARCOT-MARIE-TOOTH

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1 ACTUALITES DANS LA MALADIE DE CHARCOT-MARIE-TOOTH
Rencontres franco-chiliennes de neurologie Valparaiso, 14 mars 2008 Dr Odile Dubourg Consultation de pathologie neuro-musculaire, GHPS, Paris, France

2 Introduction La plus fréquente des maladies neuromusculaires héréditaires Groupe de maladies très hétérogènes au plan génétique Le phénotype clinique est relativement homogène Les gènes en cause codent pour des protéines impliqués dans des fonctions cellulaires très diverses La conséquence commune est une perte axonale longueur-dépendante

3 La classification prend en compte…
Le mode de transmission Les résultats de l’examen électroneuromyographique Le gène muté

4 Plusieurs groupes de CMT
Mode de transmission Electrophysiologie Désignation Sous-types en fonction du gène muté AD Démyélinisant CMT1 A - F Axonal CMT2 A – L Intermédiaire DI-CMT A - C D lié à l’X Intermédiaire, axonal ou démyélinisant CMTDX AR CMT4 A - J AR-CMT2 A - B

5 Les difficultés de la classification
Certains gènes sont associés à des formes démyélinisantes, intermédiaires ou axonales Certains gènes sont associés à des formes axonales sensitivo-motrices ou purement motrices Certains gènes sont associés à un mode de transmission autosomique dominant ou autosomique récessif

6 Les CMT démyélinisants autosomiques dominants ou CMT1

7 Classification des CMT1
Gènes Phénotype CMT1A Duplication de la région chromosomique 17p11.2 CMT démyélinisant PMP22 Dejerine-Sottas – Hypomyélinisation congénitale CMT1B MPZ/ P0 CMT1C SIMPLE CMT axonal CMT1D EGR2 CMT1F NF-L

8 Le CMT1A Les patients CMT1A ont 3 copies du gène PMP22
17p (Normal) 17p (Dupliqué) 3 Mb 1,5 Mb PMP22 Effet de dosage génique

9 Modèle murin de CMT1A Lignées de souris transgéniques C22 (7 copies de PMP22) (Huxley et al., Hum Mol Genet, 1996) Phénotype : motricité réduite, tremblement dès l’âge de un mois et demi chez la souris hétérozygote Souris C22 : < 20% des fibres myélinisées à P Contrôles : > 80% (Robaglia-Schlupp et al., Brain, 2002)

10 Effet de l’acide ascorbique sur les souris C22
(Passage et al., Nature Medecine, 2005) Traitement à partir du 2ème mois avec une dose équivalente à 4 g pour un homme de 70 kg Amélioration dès un mois de traitement sur : - mesures de coordination motrice (Rotarod) - mobilité (test de la poutre) - force musculaire (grip test) Nerf sciatique (3 mois): remyélinisation Diminution d’expression de PMP22 chez souris traitées.

11 Le premier essai thérapeutique dans la maladie de CMT
Objectif : - Etudier les effets de l’acide ascorbique sur les symptômes de la maladie de Charcot-Marie-Tooth de type1A Essai clinique de phase III Schéma de l’étude : - Etude randomisée en double aveugle versus placebo sur 180 patients - Etude nationale multicentrique : Paris – Lyon – Marseille - 3 groupes (60/groupe) : placebo, AA 1g/J, AA 3g/J

12 Critère principal de jugement
CMT Neuropathy Score (Shy, Neurology 2005) Score composite de 9 items Fonctionnel (3 items), examen neurologique (4 items) et paramètres électrophysiologiques (2 items) Echelle de 5 points [0-4] Score total entre 0 (asymptomatique) et 36 Validée chez des patients CMT

13 CMT Neuropathy Score (CMTNS)
Paramètre 1 2 3 4 Score Symptômes sensitifs Abs Limités aux doigts/orteils Au niv poignets/chevilles Au niv coudes/genoux Au dessus coudes/genoux Symptômes moteurs : mb inf Steppage Orthèse Canne ou déambulateur, chirurgie Fauteuil roulant Symptômes moteurs : mb sup Difficultés pour boutons et fermetures éclairs Boutons et fermetures impossibles mais peut écrire Ne peut écrire ou utiliser un clavier Symptômes moteurs proximaux Sensibilité à la piqûre Nl Réduite au niv doigts/orteils Jusqu’aux poignets/chevilles Jusqu’aux coudes/genoux Sensibilité aux vibrations Force : mb inf Nle Dorsiflexion du pied : 4 Dorsiflexion du pied ≤ 3 Dorsiflexion et flex. Plant. ≤ 3 Faiblesse proximale Force : mb sup Muscles intrinsèques ou ext des doigts : 4 Muscles intrinsèques ou ext des doigts ≤ 3 Extenseurs poignets < 5 Faiblesse au dessus coude CMAP nerf ulnaire (médian) > 6 mV (>4 mV) 4-5,9 mV (2,8-3,9 mV) 2-3,9 mV (1,2-2,7 mV) 0,1-1,9 mV (0,1-1,1 mV) SNAP nerf ulnaire (médian) 9 µV (> 22 µV) 6-8,9 µV (14-21,9 µV) 3-5,9 µV (7-13,9 µV) 0,1-2,9 µV (0,1-6,9 µV)

14 Le CMT1F/CMT2E Le gène responsable a d’abord été identifié en 2000 dans une grande famille russe avec un CMT2 (Mersiyanova et al, Am J Hum Genet); âge début variable : enfance à 5ème décennie évolution lente et progressive : CMT « classique » Il code pour la protéine NF-L correspondant à la chaîne légère des neurofilaments ; Par la suite, plusieurs familles ont été décrites avec un phénotype CMT1 (Jordanova et al., Brain, 2003); âge de début précoce, toujours < 15 ans parfois retard à la marche correspond à un CMT sévère fréquence : 2% des CMT

15 Les mutations du gène NEFL : plusieurs phénotypes
Mutation de NF-L Phénotype Référence Glu7Lys Non précisé Jordanova et al (2003) Pro8Arg CMT1/2/Intermédiaire De Jonghe et al (2001) ; Jordanova et al (2003) ; Miltenberger-Miltenyi, 2007 Pro8Leu CMT1 Pro8Gln Pro22Thr Yoshihara et al (2002) Pro22Ser CMT1/2 Fabrizi et al (2004) ; Georgiou et la (2002) Gly89Lys L93P CMT Intermédiaire Miltenberger-Miltenyi, 2007 Asn97Ser Jordanova et al (2003); Yoshihara et al (2002) Ala149Val Gln333Pro CMT2 Mersiyanova et al (2000) Leu334Pro Choi et al (2004) Glu396Lys Choi et al (2004) ; Zuchner et al (2004) Glu527Del CMT1/polymorphisme Yoshihara et al (2002) ; Jordanova et al (2003) ; Yamamoto et al (2004)

16 Les neurofilaments : constituants majeurs du cytosquelette axonal
Les neurofilaments font partie des filaments intermédiaires cytoplasmiques. Ils sont formés par la copolymérisation de trois protéines : NF-L (62 kD), NF-M (160 kD) et NF-H (200 kD). Ils sont synthétisés dans le corps cellulaire et transportés dans l’axone. Ils régulent le calibre axonal et la vitesse de conduction des nerfs périphériques. Dans les GDR en culture, les protéines NF-L mutées : - perturbent l’assemblage et le transport axonal des neurofilaments - perturbent le transport des mitochondries vers les segments distaux de l’axone (Brownless et al., Hum Mol Genet, 2002)

17 Les CMT axonaux autosomiques dominants ou CMT2

18 Le CMT2 La plupart des gènes ont été identifiés au cours des 5 dernières années Une forme fréquente se dégage : le CMT2A et les mutations du gène MFN2 Plusieurs gènes sont associés à des phénotypes chevauchants entre CMT2 et neuropathies motrices distales héréditaires Certaines particularités phénotypiques permettent d’orienter l’analyse génétique

19 Classification des CMT2
Gène Protéine Rôle de la protéine Phénotype Particularités CMT2A KIF1B- Kinesin family member 1B Transport axonal CMT2 1 seule famille japonaise MFN2 Mitofusine 2 Fusion mitochondriale Atrophie optique Signes pyramidaux CMT2B RAB7 Ras-associated protein 7 Trafic des endosomes Ulcères, Infections, Amputations CMT2C Inconnu Atteinte des CV, du diaphragme CMT2D GARS Glycyl-tRNA synthetase Accrochage de l’AA glycine sur son ARNt dHMN Atteinte prédominante des mains CMT2E NF-L Neurofilament light chain Cytosquelette axonal CMT1 CMT2F HSPB1 Heat shock protein 27 Chaperonne mitochondriale CMT2G CMT 2H/K GDAP1 Ganglioside-induced differentiation-associated protein 1 Glutathion transférase mitochondriale CMT2 ou intermédiaire Cordes vocales CMT2 I/J MPZ Protéine 0 Myéline compacte Pupille d’Addie CMT2L HSPB8 Heat shock protein 22

20 Le CMT2A Le gène responsable est identifié en 2004 (Züchner et al, Nature Genet) dans 7 familles d’origine géographique diverse ; actuellement, 50 mutations décrites ; Il code pour la protéine MFN2 ; c’est une GTPase mitochondriale transmembranaire qui régule le réseau des mitochondries par fusion des mitochondries Il représente la cause la plus fréquente de CMT2 La neuropathie peut-être associée : à des signes pyramidaux (Zhu et al, Neurology, 2005) à une atrophie optique (Züchner et al, Ann Neurol, 2006)

21 Mutations de MFN2 : les grandes séries
Référence Nb Patients Age de début Évolution Particularités Muglia et al JNNP 2008 10 1 – 5 décennie Variable Clinique et ENMG normaux chez une ♀ de 70 ans porteuse de la mutation Chung et al Brain 2006 26 24% des familles CMT2 testées 1 – 50 ans Sévère (début < 10 ans) Bénigne à modérée (début > 10 ans) Atrophie optique (3) Hypoacousie (3) Voix rauque (2) Engelfried et al, BMC Med Genet 2006 6 8% des individus testés Enfance à 62 ans Non précisée _ Verhoeven et al Brain 2006 29 11% des familles CMT2 testées 1 à 45 ans Sévérité du phénotype liée à l’âge de début 28% en FR Hypoacousie (1) Kijima et al Hum Genet 2005 7/81 patients avec CMT2 ou non classé ≤ 10 ans Lawson et al Neurology 2005 23 23% des familles CMT2 testées 5 – 28 ans

22 Structure de MFN2 GTPase C TM C
S263P V273G R274Q Q276R H277R R280H F284Y E347V K357N H361Y T362M R364W M376I M376T L379_M381del A383V T105M P123L G127V G127D H165D H165R H165Y T206I I213T F223L T236M V244M R250W R250Q P251A V69F L76P L92P R94W R94Q A100G R400X R418X E424G V705I L710P W740S Q751X R468H L753fs GTPase C TM 103 261 408 433 614 646 724 752 757 C Mutation associée à une atrophie optique Mutation associée à des signes pyramidaux

23 Hypothèses physiopathologiques
Mutants MFN2 dans des GDR en culture : agrégation des mitochondries dans les corps cellulaires et les portions proximales des axones Altération de la mobilité des mitochondries Taux d’ATP intracellulaire normal : pas de dysfonction de la chaîne respiratoire La liaison des mitochondries à leur transporteurs pourrait être affectée Ceci explique la susceptibilité des portions les plus distales de l’axone (Baloh et al, J Neuroscience, 2007)

24 Formes chevauchantes CMT2/dHMN :
des formes rares

25 Neuropathie motrice distale héréditaire Amyotrophie spinale distale
« dHMN » Neuropathie motrice distale héréditaire Amyotrophie spinale distale Signes sensitifs cliniques et/ou électrophysiologiques CMT2

26 Le CMT2D Il est localisé sur le chromosome 7 en 1996
Le gène responsable est identifié en 2003 (Antonellis et al, Am J Hum Genet) Il s’agit du gène GARS, codant pour la glycyl-ARNt synthétase, qui lie l’AA glycine à son ARN de transfert 4 mutations faux sens ont été trouvées dans 5 familles avec atteinte sensitivo-motrice : phénotype CMT2 ou atteinte motrice pure : phénotype dHMN Cette forme de CMT est caractérisée par une atteinte inaugurale des mains (muscles 1er IOD et thénariens) une évolution très lente

27 La protéine mutée _ NH2 C O H OH Acide aminé (glycine)
ARN de transfert spécifique de la glycine (ARNtGly) Aminoacyl-ARNt synthétase spécifique de la glycine Acide aminé (glycine)

28 Le CMT2D : mécanismes ? Un modèle murin de CMT2D développe une neuropathie sensitivo-motrice sévère (Seburn et al, Neuron, 2006) Ces souris ont des anomalies des terminaisons nerveuses motrices avec dénervation partielle des sites post-synaptiques Ce processus est dégénératif et prédomine au niveau des jonctions neuromusculaires des muscles distaux Elles ont une perte en fibres myélinisées de grand diamètre au niveau des nerfs moteurs et sensitifs prédominant dans les portions distales Il n’y a pas de diminution de l’activité d’aminoacylation ; les auteurs suggère un nouvelle fonction – pathogène - de la protéine mutante.

29 Le CMT2F Il est localisé sur le chromosome 7q11-q21
Le gène responsable, HSPB1, est identifié en 2004 (Evgarov et al, Nature Genet) Il code pour la protéine HSP27 (small heat-shock protein 27) 5 mutations faux sens sont trouvées : 1 famille avec CMT2 4 familles avec dHMN Les lignées cellulaires neuronales transfectées avec des protéines HSP27 mutées ont une viabilité diminuée ; les cotransfections HSP27 mutée et NF-L WT perturbent l’assemblage des neurofilaments.

30 Le CMT2L Il est localisé sur le chromosome 12q24.3
Le gène responsable, HSPB8, est identifié en 2004 (Irobi et al, Nature Genet) Il code pour la protéine HSP22 (small heat-shock protein 22) 2 mutations décrites (2 familles dHMN, 1 famille CMT2) En culture, les protéines HSP22 mutées favorisent la formation d’agrégats cellulaires.

31 Les petites protéines heat-shock
Elles peuvent former des dimères, des hétérodimères ou des structures oligomériques plus complexes ; Les mutations de HSP22 et HSP27 induisent des interactions anormalement augmentées avec la protéine WT et avec les autres protéines heat-shock ; Ceci pourrait favoriser la formation d’agrégats intracellulaires Et la dégénérescence axonale progressive... (Fontaine et al, FASEB Journal, 2006)

32 Les formes intermédiaires
Pendant longtemps, la notion de CMT intermédiaire a été associée au CMTDX, causé par les mutations de la Connexine 32. Le concept tend à désigner maintenant les familles où le spectre des vitesses de conduction nerveuses est très étendu. D’autres gènes peuvent être responsables de formes intermédiaires : DNM2 YARS MPZ NF-L GDAP1

33 Classification des CMT intermédiaires
Localisation chromosomique Gènes Protéine Autosomique dominant DI-CMTA 10q24 Inconnu DI-CMTB 19p13-12 DNM2 Dynamine 2 DI-CMTC 1p34-35 YARS Tyrosyl-ARNt synthétase DI-CMTD 1q22 MPZ Protein 0 CMT2E 8p21 NF-L Dominant lié à l’X CMTX1 X GJB1 Cx 32 Autosomique récessif RI-CMTA 8q21.1 GDAP1

34 DI-CMTB Initialement localisé sur le chromosome 19 ;
Le gène responsable, DNM2, a été identifié en 2005 (Züchner et al, Nature Genet) dans 4 familles avec CMT intermédiaire (3) ou CMT2 (1) Il code pour une GTPase, la dynamine 2, associée aux microtubules et impliquée dans les phénomènes d’ endocytose et de mobilité cellulaire. Dans des lignées cellulaires transfectées, les mutations de DNM2 diminuent sa liaison aux membranes cellulaires Les mutations du gène DNM2, affectant un autre domaine de la protéine, sont également associées à des myopathies centro-nucléaires de transmission AD.

35 Les mutations du gène DNM2
Mutation de DNM2 Phénotype Référence Glu368Gln Myopathie centro-nucléaire + CMT2 Echaniz-Laguna et al (2007) Gly533Cys CMT2 Fabrizi et al (2007) Asp551_Glu533del;Asp551fs CMT Intermédiaire Züchner et al (2005) Lys558del Lys558Glu Leu566His K599del Bitoun and Stojkovic et al, sous presse

36 Une patiente avec mutation du gène DNM2
naissance à terme Strabisme, ptôsis gauche opérés à 18 mois, 6 ans et 14 ans Cataracte congénitale petite enfance : difficultés pour le saut adolescence : difficultés pour grimper à la corde, se tenir sur les talons et les pointes, entorses de cheville gauche, difficultés pour se tenir sur les talons et les pointes e pieds examinée à l’âge de 17 ans : pieds creux, déficit distal des MI affectant les JA et PL, rétractions achilléennes, discrète atteinte faciale, aréflexie ostéo-tendineuse aux MI, hypoesthésie superficielle distale des MI Neutropénie chronique

37 Un exemple de CMT autosomique récessif

38 Le gène GDAP1 : CMT autosomique récessif et vitesses de conduction variables
Localisé en 1993 sur le chromosome 8q21 Le gène GDAP1 (ganglioside-induced differentiation-associated protein 1 gene) est découvert en dans des familles avec CMT de transmission autosomique récessive : - 4 familles tunisiennes avec CMT démyélinisant (Baxter et al, Nature Genet) - 3 familles espagnoles avec CMT axonal et atteinte des cordes vocales (Cuesta et al, Nature Genet) Par la suite, la plupart des familles décrites ont un mode de transmission autosomique récessif (près de 30 mutations décrites) Mais les vitesses de conduction sont variables, parfois intermédiaires

39 Le gène GDAP1 : un CMT sévère
Age de début : avant 3 ans Atteinte distale des quatre membres sévère, précoce (<10 ans) Atteinte des muscles proximaux (prédominant aux MI) Signes associés : atteinte diaphragmatique atteinte des cordes vocales (plutôt formes axonales ?) diplégie faciale dysphagie Perte de la marche chez l’adolescent ou l’adulte jeune Quelques patients peuvent avoir une évolution plus lente

40 Le gène GDAP1 : Quelques familles avec transmission autosomique dominante
Claramunt et al, Am J Med Genet 2005 Une mutation de novo dominante chez un patient sans antécédent familial et deux familles Le phénotype est moins sévère que dans les formes autosomiques récessives : début vers l’âge de 20 ans, évolution lente, atteinte axonale Chung et al, J Hum Genet 2008 Une famille coréenne de deux patients : début à 16 et 25 ans, évolution lente, atteinte axonale

41 Quel rôle joue la protéine ?
La protéine GDAP1 est exprimée dans les neurones et les cellules de Schwann (Niemann et al, J Cell Biol 2005 ; Pedrola et al, Hum Mol Genet 2005) Elle est ancrée sur la membrane externe des mitochondries C’est un régulateur du réseau mitochondrial qui favorise la fission mitochondriale Une bonne régulation du réseau mitochondrial et des évènements de fusion –fission apparaît indispensable au bon fonctionnement du nerf périphérique.

42 La diversité des processus physiopathologiques
Protéines impliquées dans la synthèse, le triage, la dégradation : DNM2, SIMPLE, GARS Protéines de la myéline périphérique : PMP22, MPZ/P0, Cx32 Facteur de transcription : EGR2 Protéines impliquées dans la dynamique mitochondriale : MFN2, GDAP1 Protéines du cytosquelette axonal : NF-L