Prsentation PowerPoint

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Philippe ROUSSEAU Maître de conférence LMGM,
IBCG Tel [phone] Mail philippe.rousseau_at_i
bcg.biotoul.fr http//www.iefg.biotoul.fr
La Mucoviscidose et le gène cftr
1) Première Partie - Analyse de lhérédité
de la maladie - Fonction du gène cftr 2)
Deuxième Partie - Conséquences
fonctionnelles des 6 classes de
mutations
2
La Mucoviscidose et le gène cftr
1) Première Partie - Analyse de
lhérédité de la maladie - Fonction du gène
cftr 2) Deuxième Partie - Conséquences
fonctionnelles des 6 classes de
mutations
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Les conséquences de la mucoviscidose
Accumulation de mucus perturbant le
fonctionnement de certains canaux.
Voies aériennes
Atteintes hépatiques 5
Pancréas 85
Intestin grêle 10
Peau glandes sudoripares sueur salée
Appareil reproducteur 95 des hommes stériles
4
Généalogie dune famille atteinte par la
mucoviscidose, 1
I
II
III
IV
Larbre généalogique révèle le caractère récessif
de la maladie La maladie apparaît dans la
descendance de deux individus non malades
5
Généalogie dune famille atteinte par la
mucoviscidose, 2
I
II
mariage consanguain
III
IV
Dans cette famille, les enfants atteints sont
issus dun mariage entre cousins germains.
Chacun des cousins est porteur.
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Généalogie dune famille atteinte par la
mucoviscidose, 3
I
II
mariage consanguain
III
IV
Dans cette famille, un des parents I au moins
était porteur de la maladie.
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La mucoviscidose est lié à la mutation du gène
cftr
digestion tryspsine coloration Giemsa
p, bras court
Bandes sombres appelées G Bandes claires
appelées G négatif
centromère
q, bras long
Le gène cftr localisé en 1985 sur le bras long
du chromosome 7 en position 7q31 analyse de la
liaison avec des marqueurs moléculaires
Chromosome 7
8
Hérédité monogénique de la mucoviscidose, 1
cftr
Gamètes cftr cftr cftr- cftr-
cftr-
½
½
Un hétérozygote produit - 50 de gamètes
normaux - 50 de gamètes porteur de la
mutation
(1ére loi de Mendel)
9
La mucoviscidose est une maladie monogénique, 2
½ cftr , ½ cftr-
25 de chance davoir un enfant malade.
Pour les petits effectifs, la variabilité autour
de ces valeurs est grande
10
La mucoviscidose est une maladie monogénique, 3
I
II
Générations II et III - une chance sur deux
dêtre porteur. - aucune chance dêtre malade.
III

• Générations VI
• - une chance sur deux
• dêtre porteur.
• une chance sur quatre dêtre malade.

IV
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La mucoviscidose épidémiologie
Cest la plus fréquente des maladies autosomiques
récessives graves dans les populations dorigine
européenne. Soit q, la fréquence de lallèle cftr
- dans la population. Soit p, la fréquence de
lallèle cftr dans la population. Les 1/2500
nouveau-nés touchés par la maladie correspondent
à q2 probabilité de rencontre de deux allèles
cftr-, soit q 1/50.
cftr p (1-q) cftr- q
1/50 cftr P (1-q) Sain (1-q)2 Porteur
pq cftr- q 1/50 Porteur pq malade
q2
0,9604
0,0196
0,0196
0,0004
On peut évaluer à 2pq la fréquence de porteurs
hétérozygotes à environ 1/25 (ou 4) de la
population.
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La mucoviscidose le gène cftr
Biologistes Moléculaires et biochimistes ont
collaboré pour isoler le gène cftr et étudier la
protéine CFTR. Le gène de 230 Kilobases,
transcrit en un ARN messager de 6,5Kb, contient
27 exons. La protéine CFTR est composée de 1480
acides aminés et de 5 domaines. Elle constitue
un canal chlore.
13
La protéine CFTR 1480 aa, 5 domaines, canal
chlore,régulée par lATP
fonction de cftr
Cl-
N
ATP
ATP
Chromosome 7
Cftr
C
Cl-
Cftr
3
5
TM1
TM2
R
NBF
NBF
Le gène cftr 230 Kb ARNm 6,5 Kb 27 exons.
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La Mucoviscidose et le gène cftr
1) Première Partie - Hérédité de la
maladie - Fonction du gène cftr 2) Deuxième
Partie - Conséquences fonctionnelles des
6 classes de mutations
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Les mutations de cftr
Il existe 6 classes de mutations qui touchent le
gène cftr. - classe I(A et B) protéine CFTR non
exprimée - classe II protéine CFTR mal
synthétisée - classe III la fonction de la
protéine CFTR est mal régulée - classe IV la
conduction ionique par CFTR est altérée -
classes V et VI moins de protéine CFTR
produite
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Classe I-A de mutant de cftr pas de protéine
exprimée

Chromosome 7
Classe I-A Mutations qui affectent la
production de la protéine CFTR nest pas
produite. A cause dune mutations non sens
cftr-
cftr-
3
5
UGG UGA Trp Stop
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Classe I-B de mutant de cftr pas de protéine
exprimée

Classe I-B Mutations qui affectent la
production de la protéine CFTR nest pas
produite. A cause dune mutation de décalage de
phase. Addition ou délétion dune paire dune
base. La protéine produite sera tronquée.
Chromosome 7
cftr-
cftr-
3
5
5 GAT CGG GGG GAT AGG GAT3 5 GAT CGG GGG GGA
TAG GGA T 3
Asp Ala Gly Asp Glu Asp
Asp Ala Gly Gly stop
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Classe II de mutant de cftr protéine mal
synthétisée

Classe II La protéine na pas sa fonction car
elle nest pas correctementsynthétisée. Exemple
un mauvais ciblage de la protéine vers la
membrane plasmique pour le mutant DF508.
Chromosome 7
cftr-
cftr-
3
5
ATC ATC TTT GGT ATC ATT GGT DF508 La délétion
du triplet CTT dans léxon 10 donne une protéine
plus courte dun acide aminé une phénylalanine.
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Classe III de mutant de cftr la protéine est
mal régulée
N

Classe III mutation des sites de fixation de
lATP. Pas de signal douverture. exemple la
mutation faux sens G551D la glycine en position
551 est remplacée par lacide aspartique.
ATP
ATP
Chromosome 7
C
cftr-
Cl-
cftr-
3
5
GGU GAU Gly Asp
20
Classe IV de mutant de cftr la conduction
ionique est altérée
Cl-
N

Classe IV mutations altérant la conduction et la
sélectivité ionique. ce sont des mutations des
régions transmembranaires.
Chromosome 7
ATP
cftr-
ATP
cftr-
C
Cl- ou autres
Exemple mutations faux sens dans TM1 et TM2
R117H (Arginine en histidine)
R334WArginine en tryptophane Le flux de Cl- est
diminué la sélectivité est modifiée.
3
5
21
Classe V de mutant de cftr moins de protéine
produite
Cl-
N

Classe V Diminution du nombre de canaux chlore
par défaut de synthèse des protéines CFTR. Défaut
dépissage altérant la stabilité de lARN
messager CFTR.
Chromosome 7
ATP
cftr-
ATP
cftr-
C
Cl-
Exemple défaut dépissage entre lintron 8 et
lexon 9, lARN messager est instable.
3
5
22
Classe VI de mutant de cftr moins de protéine
produite
Cl-
N

Classe VI Mutations affectant la stabilité de la
protéine.
Chromosome 7
ATP
cftr-
ATP
C
cftr-
Cl-
Exemple Délétion de la partie C-terminale de la
protéine qui devient instable
3
5
23
Les six classes de mutations de cftr
classe IV la conduction ionique est altérée
classes V et VI moins de protéine produite
Cl-
Cl- ou autres
classe III la fonction de la protéine CFTR est
mal régulée
Cl- ou autre
Cl-
Cl-
classe I protéine CFTR non exprimée
classe II protéine CFTR mal synthétisée
Chrs. 7 gène cftr
cftr-
3
5
cftr-
TM1
TM2
R
NBF
NBF
24
Répartition des mutations de cftr dans la
population, 1

• 900 mutations différentes ont été décrites. La
  mucoviscidose est une maladie multiallélique.
• 67 des mutations sont la délétion DF508
• - 45 faux sens
• - 18 non sens
• - 23 insertions et délétions
• - 14 sont des mutations dépissage

La maladie est récessive le phénotype de la
mucoviscidose sexprime quand les deux allèles
cftr portent des mutations qui entraînent une
perte de fonction de la protéine CFTR. Tous les
malades de mucoviscidose sont donc homozygotes.
La perte de fonction de la protéine CFTR sera
plus ou moins grave, selon la mutation, allant de
labsence complète des canaux, à une moindre
sélectivité ionique ou à une diminution du nombre
de canaux.
25
Répartition des mutations de cftr dans la
population, 1
La mucoviscidose est une maladie multiallélique
comportant 900 mutations différentes avec des
disparités régionales et ethniques. Exemple En
Europe, la délétion DF 508 représente 88 au
Danemark, 81 en Bretagne et 50 en Italie. La
mutation G551D semble spécifique des populations
dorigine celte 5 à 20 (Royaume uni, Bretagne)
26
Répartition des mutations de cftr dans la
population, 2
Toutes les combinaisons entre ces allèles mutants
seront possibles
DF508
Faux sens,1
DF508
DF508
Autre mutation
Faux sens,2
40  hétérozygote  composite DF508
50 homozygotes
10  hétérozygote  composite Autres mutations
27
Pour les mariages consanguins, les malades sont
des homozygotes  vrai  pour la mutation.
I
II
III
IV
28
Espoirs thérapeutiques
Thérapie génique Elle consiste à apporter le
gène fonctionnel aux cellules et permettre la
synthèse dune protéine CFTR. Le gène est
introduit dans les cellules grâce à des vecteurs
dorigine virale (adénovirus) ou synthétique
(liposomes). 26 essais ont été réalisés en Europe
et aux Etats-Unis les résultats sont
encourageants mais modestes. Le gène est
transféré, bien toléré, mais de manière
transitoire. Obstacles à surmonter Trouver un
vecteur capable dinfecter les cellules mais non
détruit par le système immunitaire, et capable de
transférer le gène de manière durable. Cibler les
cellules que le vecteur doit atteindre. Vérifier
que la technique est sans danger pour les
patients et son environnement.