Base moléculaire de la mucoviscidose Flashcards
Mode de transmission de la muco ?
Epidémiologie :
Maladie génétique rare autosomique récessive (malades homozygote ou hétérozygote composite).
Incidence de la mucoviscidose :
- En France : 6000 patients atteints, 200 nouvelles naissances par an.
- 70000 individus atteints dans le monde.
- Espérance de vie : en constante augmentation depuis les années 1960 du fait de l’amélioration des traitements de support : 5 ans en 1965, 40 ans en 2020
En France 40% des patients sont majeurs > 18 ans.
Incidence variable selon les régions et les populations :
- Populations caucasiennes: 1/1700 à 1/25000
o Fréquente en Amérique du Nord, Europe, Australie.
o Moins fréquente en Amérique du Sud, centrale et Russie.
- Populations Africaines et Asiatiques : très rares.
o 1/350.000 (Japon), 1/43.000-100.000 (Inde), 1/100.000 (Iran)
Très forte incidence dans de petites populations : Nord Finistère (Plouzévédé) 1/377 ; population Amish de l’Ohio 1/569 ; Saguenay Lac Saint Jean Québec 1/902 ; Sud Ouest de l’Afrique 1/1192.
Comment se définit la forme classique de la mucoviscidose ? (3)
Mucoviscidose atypique ?
Les hétérozygotes sont-ils syptomatiques ?
Formes classiques de mucoviscidose :
o Atteinte multi-organe : voies respiratoires, voies biliaires, voies génitales, glandes sudoripares.
o Test de la sueur > 60 mmol/L
o Deux allèles CFTR mutés avec une mutation de classe A
CFTR related disorder (CFTR RD) : formes non classiques (pas la mucoviscidose à proprement parler)
o au moins une caractéristique phénotypique
Ex. : agénésie bilatérale des canaux déférents isolée chez l’homme
dilatation des bronches ou pancréatites récurrentes isolées.
o test de la sueur normal < 30 mmol/L ou borderline
o mutations autres sur les deux allèles de CFTR ou dysfonction du CFR
Les hétérozygotes sont normalement asymptomatiques.
Gène CFTR :
Quel K ?
Combien d’exons ?
Situé sur le bras long du chromosome 7, région 7q31.2
- 188.703 paires de bases
- 27 exons
- Transcrit de 6132 nucléotides
- Protéine de 1480 aa localisée à la membrane apicale de la cellule épithéliale.
2 nomenclatures pour la dénomination des exons (initialement 24 exons identifiés, puis 27) :
- Ancienne nomenclature 1 à 24.
- Nomenclature actuelle de 1 à 27.
- *La mutation doit être rendue dans les 2 nomenclatures** afin d’éviter le risque de confusion.
A quelle famille appartient la protéine CFTR ?
Quels sont les 5 domaines de la protéines CFTR ?
Superfamille ABC : la protéine CFTR appartient à la superfamille des protéines ABC ou ATP Binding Cassette. CFTR est aussi appelée ABC-C7.
La structure tertiaire et quaternaire de la protéine est très conservée au sein de la famille ABC et chez les différentes espèces animales.
5 domaines différents :
- 2 domaines transmembranaires MSD1 et MSD2 (membrane-spanning domain) chacun composé de 6 hélices alpha transmembranaires (= 12 hélices alpha), connectés par de courtes boucles extracellulaires et par de longues boucles intracellulaires.
- 2 domaines NBD1 et NBD2 (nucleotide-binding domain) capables de lier l’ATP.
- Domaine R cytoplasmique de régulation, qui est phosphorylable par la protéine kinase AMPc -dépendante.
Quel élément permet de fermer le pore ?
La protéine constitue un pore grâce à ses 2 domaines transmembranaires MSD, et la liaison à l’ATP des NBD. Le domaine régulateur obture le pore. Quand celui-ci est phosphorylé, le « bouchon » se déplace et permet l’ouverture du canal.
Structure des domaines NBD 1 et 2 ?
Lequel hydrolyse l’ATP ?
Les domaines NBD : 2 sous-domaines NBD1 et NBD2
o 2 sous unités :
- Centrale ou « head » faite de feuillet bêta stabilisé par les hélices alpha,
- « Tail » en hélice alpha avec boucle liant les sous-domaines, impliquée dans le changement de conformation suite à la liaison à l’ATP.
o Lient chacun une molécule d’ATP (billes jaunes) puis
forment un hétérodimère
o Seul NBD2 hydrolyse l’ATP (site canonique). Le site de liaison de l’ATP de NBD1 est dégénéré.
Domaines transmembranaires MSD :
Passage sélectif de quels ions ?
Les domaines transmembranaires MSD :
o pore ionique de 5,3 Å
o passage sélectif d’anions (Cl- et HCO3-)
Domaine R “regulator” :
Joue quel rôle ?
Quelle modification du Domaine R va permettre la dimérisatin de NBD 1 et 2 ?
Domaine R « regulator » : domaine intracytoplasmique de 195 aa
o Interaction avec les domaines NBD et les extrémités cytosoliques des hélices MDS.
o S’insère entre les NBD1 et 2 et « bloque le canal ».
o Empêche les modifications de conformation des domaines transmembranaires.
o Phosphorylation par les protéines kinases AMPc dépendantes (PKA, PKC, AMPK) : déplacement permettant de nouveau la dimérisation de NBD1 et 2
Décrire le mécanisme d’ouverture du canal : 6 étapes
A l’état basal, le domaine régulateur est présent entre les domaines MBD1 et 2 et ferme le canal. Il n’y a pas d’ATP liée.
1/ Phosphorylation du domaine régulateur (non représenté sur le schéma)
2/ Fixation d’un ATP sur un des 2 domaines NBD1
Fixation d’une 2ème molécule d’ATP sur NBD2
3/ Dimérisation de NBD1 et 2 et réarrangement des domaines transmembranaires
4/ Ouverture du canal ionique et passage des anions chlorure ou bicarbonates
5/ Hydrolyse d’une des 2 molécules d’ATP par NBD2
6/ Perte de la dimérisation et fermeture du canal.
Cycles d’ouvertures - fermetures du canal = bursts : rafales d’ouverture-fermeture, assez caractéristiques de ce canal (mesures électrophysiologiques).
Quelles sont les fonctions du canal CFTR ? (6)
-
Fonction de canal ionique :
o sortie d’anions : chlorure (rôle ++ voies respi) et Bicarbonate (dig++)
o efflux d’anions inorganiques (ex. glutathion ou gluconate. - Transporteur de molécules (APT, glutathion…)
- Inhibe le canal ENaC : donc dans la mucoviscidose, hyperabsorption du sodium et déshydratation du mucus de surface
- Régule d’autres canaux: canaux chlorures ORCC (canal rectifiant sortant), canal potassique ROMK, CaCC, échangeur CL-/HCO3-, AQP9.
- Régulation du pH intracellulaire et du pH du fluide périciliaire (Contrôle de la synthèse des sialyl et sulfotransférases).
- Régulation des mécanismes d’endocytose et d’exocytose (Contrôle de la sécrétion des mucines, du recyclage membranaire).
Transport et marturation (quelle modification ?) de CFTR .?
En Western blot pourquoi y a-t-il deux bandes possibles ?
- La protéine est produite au niveau du réticulum endoplasmique, puis subit une maturation post traductionnelle (glycosylation) au niveau de l’appareil de Golgi, puis est adressée à la membrane pour s’y ancrer.
- Elle peut subir un phénomène d’endocytose : détruite par les lysosomes ou recyclée à la membrane.
Il existe un système de dégradation par le protéasome si la protéine est mal conformée (seulement 20% des protéines CFTR sont de bonne conformation et arrivent à la membrane).
En Western Blot :
- 1 bande de faible poids moléculaire (bande B) : protéine non glycosylée (non mature)
- 1 bande de haut poids moléculaire (bande C) : protéine glycosylée (mature)
Protocole de dépistage néonatal ? (3 étapes)
- Dépistage néonatal de la mucoviscidose (en France depuis 2002) : Se 95%, Sp proche de 100%
- *Test de Guthrie à J3** comprenant le dosage de la trypsine immuno-réactive (IRT).
- Si dépasse le seuil : recherche de mutation CFTR (30 mutations fréquentes).
- Si une ou 2 mutations identifiées : test de la sueur
- Si test de la sueur > 60 mmol/L : diagnostic de mucoviscidose posé.
Permet une PEC précoce en CRMR Mucoviscidose.
Le dosage de l’IRT est recontrôlé à J21 si absence de mutation détectée.
Quelle est la mutation la plus fréquente ?
Autres mutations ?
a. Mutation la plus fréquente : p.Phe508del
- “ΔF508 » terme obsolète : c1521_1523delCTT.
- Perte d’1 seul AA dans la protéine (1479 AA) sans décalage du cadre de lecture
- Gradient Nord-Sud (Danemark 87% DF508, Nord 70-80%, France 60-70%, Espagne et Sud de l’Europe ≈ 50%).
b. Un grand nombre de mutations (très) rares
2ème la plus fréquente p. Gly542* (* = stop) = 2.89% (= fréquente mais reste rare).
5 mutations de fréquence > 1% (fréquentes)
11 mutation de fréquence 0.4% à 1%.
La majorité des mutations sont très rares (parfois propres à une seule famille…).
Quels types d’anomalie génétique sont possibles ?
Notion d’allèle complexe ?
Tous les types d’anomalies sont possibles :
- Substitutions majoritairement
- Délétions, duplications, grands remaniements, répétitions duplications, indels anomalies complexes avec insertions et délétions au même site.
- *Toutes les régions du gène peuvent être mutées** : exons, introns, promoteurs, 3’UTR.
Notion d’allèles complexes : plusieurs mutations sur 1 chromosome ;
Exemple 1 : la mutation V751M identifiée chez des patients muco, mais pas de csq fonctionnelle
Mais en fait elle est associée sur le même allèle à une délétion complexe, et que la pathogénicité de cette mutation est liée à l’association à cette délétion qui crée le problème.
Exemple 2 : 1907V n’est pas pathogène par elle-même mais est associée à DF508.
Des patients présentent a priori les mêmes mutations mais ont des phénotypes différents : pourrait être lié à la présence d’autres mutations associées
L’allèle complexe peut modifier l’effet d’une mutation.
Quelles sont les 6 classes de mutations ?
Lesquelles sont sévères et lesquelles sont modérées ?
Mutations de classe I, II et III : « sévères » (avec atteinte extra-respiratoire grave ex. insuffisance pancréatque exocrine)
Mutations de classe IV, V et VI : « modérées »
