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Thèse Nathalie Dagoneau-Blanchard - EPHE

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THESE DE DOCTORAT DE L’ECOLE PRATIQUE DES HAUTES<br />

ETUDES<br />

Spécialité Génétique<br />

Présentée par<br />

<strong>Nathalie</strong> <strong>Dagoneau</strong>-<strong>Blanchard</strong><br />

pour obtenir le titre de docteur de l’<strong>EPHE</strong><br />

IDENTIFICATIONS DES GENES RESPONSABLES DU<br />

SYNDROME DE STÛVE-WIEDEMANN<br />

ET DU SYNDROME DE WEILL-MARCHESANI<br />

Soutenue le 15 Décembre 2006 devant le jury composé de :<br />

Professeur Andras PALDI Président<br />

Docteur Sophie NICOLE Rapporteur<br />

Professeur Laurence OLIVIER-FAIVRE Rapporteur<br />

Professeur Ravi SAVARIRAYAN Examinateur<br />

Professeur Stéphane RICHARD Directeur de thèse<br />

Professeur Valérie CORMIER-DAIRE Directeur Scientifique<br />

Laboratoire de Génétique oncologique.CNRS FRE 2939.Faculté de Médecine Paris-<br />

Sud. 948276 Le Kremlin Bicêtre<br />

Directeur de thèse : Professeur Stéphane RICHARD<br />

stephane.richard@kb.u-psud.fr<br />

Laboratoire du stage : INSERM U781. Hôpital Necker Enfants Malades. 149 rue de<br />

Sèvres. Paris 15 ème<br />

Directeur Scientifique : Professeur Valérie CORMIER-DAIRE. cormier@necker.fr<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 1


RESUME<br />

Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à deux dysplasies rares : le syndrome de<br />

Weill-Marchesani et le syndrome de Stüve-Wiedemann.<br />

Le syndrome de Weill-Marchesani (WMS) est caractérisé par une insuffisance staturale, une<br />

brachydactylie, une limitation articulaire et des anomalies oculaires caractéristiques comprenant une<br />

microsphérophakie et une luxation du cristallin. Deux modes d’hérédité, autosomique dominant et<br />

autosomique récessif, ont été rapportés. Le gène responsable de la forme dominante est le gène de la<br />

fibrilline-1.<br />

Nous avons identifié dans la forme récessive du WMS localisé en 19p13.3-p13.2 des mutations dans<br />

le gène ADAMTS10 présentes à l’état homozygote ou hétérozygote composite. Nous avons pu<br />

démontrer l’homogénéité clinique de la maladie contrastant avec une hétérogénéité génétique.<br />

Le syndrome de Stüve-Wiedemann (SWS) est caractérisé par une incurvation des os longs, une<br />

hypotonie, des contractures, et des manifestations de dysautonomie souvent responsables du décès<br />

dans les premiers mois de vie. Dix neuf familles nous ont permis de localiser le gène responsable de<br />

la maladie en 5p13 puis d’identifier des mutations dans le gène LIFR (Leukemia Inhibitory Factor<br />

Receptor ou sous unité gp190). Nous avons montré que la perte de fonction du LIFR dans les<br />

fibroblastes des patients SWS entraîne une perturbation de la voie de signalisation JAK/STAT.<br />

Depuis, nous avons étudié vingt deux nouvelles familles et identifié une mutation dans LIFR dans<br />

dix d’entre elles. Dans les douze autres familles, nous n’avons pas identifié de mutations et l’étude de<br />

l’activation de la voie JAK/STAT en présence du LIF montre pour certaines une activation normale.<br />

Ces résultats nous permettent d’affirmer qu’il existe une hétérogénéité génétique dans le cadre du<br />

syndrome de Stüve-Wiedemann.<br />

INDEX DES FIGURES.<br />

INDEX DES TABLES.<br />

SOMMAIRE<br />

SITES INERNET LES PLUS UTILISES.<br />

RESUME..<br />

1 INTRODUCTION.. 8<br />

1.1 Classification des maladies osseuses constitutionnelles 8<br />

1.2 Objectif de la thèse. 8<br />

1.3 La croissance osseuse. 9<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 2


1.3.1 Développement embryonnaire. 9<br />

1.3.2 Histogénèse du squelette et sa régulation. 10<br />

1.3.2.1 La structure de l’os. 10<br />

1.3.2.2 La croissance des os longs. 11<br />

1.3.2.2.1 Généralités. 11<br />

1.3.2.2.2 Histophysiologie de la plaque de croissance, les marqueurs de la matrice<br />

extracellulaire et les marqueurs de la régulation. 11<br />

1.3.2.2.3 La régulation de la chondrogenèse. 13<br />

1.3.2.2.3.1 La superfamille des TGFβs. 13<br />

1.3.2.2.3.2 La famille des FGFs. 14<br />

1.3.2.2.3.3 Autres facteurs. 14<br />

1.3.2.2.4 La régulation de l’ostéogenèse. 15<br />

1.3.2.2.5 L’ossification endoconjoctive ou membranaire. 15<br />

1.3.2.3 Le remodelage osseux. 16<br />

1.3.2.3.1 Les différentes phases du remodelage osseux. 16<br />

1.3.2.3.2 L’ostéoclaste et la résorption osseuse. 17<br />

1.3.2.3.3 L’ostéoblaste et la formation osseuse. 18<br />

1.4 La matrice extracellulaire. 19<br />

1.4.1 Généralités. 19<br />

1.4.2 Les protéines fibrillaires. 19<br />

1.4.2.1 Les collagènes. 19<br />

1.4.2.2 L’élastine. 20<br />

1.4.2.3 Les fibrillines. 21<br />

1.4.2.3.1 La fibrilline-1. 21<br />

1.4.2.3.2 La fibrilline-2. 22<br />

1.4.2.3.3 La fibrilline-3. 23<br />

1.4.3 Protéines d’interaction entre les divers éléments de la MEC.. 23<br />

1.4.4 Les protéines non fibrillaires : les protéoglycanes. 24<br />

1.4.5 Le système enzymatique. 25<br />

1.4.6 Les cellules. 25<br />

2 LE SYNDROME DE WEILL-MARCHESANI. 26<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 3


2.1 Présentation du sujet 26<br />

2.1.1 Définition, signes cliniques et diagnostic différentiel 26<br />

2.1.2 Modes d’hérédité. 27<br />

2.1.3 Données moléculaires. 27<br />

2.1.3.1 Données moléculaires du WMS AD.. 28<br />

2.1.3.2 Données moléculaires du WMS AR.. 28<br />

2.2 Identification du gène responsable du syndrome Weill-Marchesani à<br />

transmission autosomique récessive 29<br />

2.2.1 Localisation génétique. 30<br />

2.2.2 Identification du gène responsable du WMS AR.. 30<br />

2.2.2.1 La famille ADAMTS et ADAMTS10. 30<br />

2.2.2.1.1 Le rôle des ADAMTS dans le développement 31<br />

2.2.2.1.2 ADAMTS10. 32<br />

2.3 Résultats complémentaires non publiés 33<br />

2.3.1 Familles de Weill-Marchesani à transmission autosomique récessive. 33<br />

2.3.2 Familles de Weill-Marchesani à transmission autosomique dominante. 34<br />

2.4 Etude histologique. 35<br />

2.4.1 Immunomarquage anticorps FBN1. 35<br />

2.4.2 Etude ultrastructurale par microscopie électronique WMS AD/WMS AR.. 36<br />

2.5 Discussion et perspectives 37<br />

3 LE SYNDROME DE STUVE-WIEDEMANN OU<br />

LE SYNDROME DE SCHWARTZ-JAMPEL TYPE II. 38<br />

3.1 Définition et signes cliniques 39<br />

3.2 Mise en évidence d’un locus du syndrome de Stüve-Wiedemann par<br />

la méthode de cartographie par homozygotie 40<br />

3.2.1 Les familles de notre échantillon initial 40<br />

3.2.2 Région d’intérêt 41<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 4


3.2.3 Calcul du Lod score. 41<br />

3.3 Identification du gène responsable du syndrome de Stüve-<br />

Wiedemann 42<br />

3.3.1 Exclusion du gène FLJ39155. 42<br />

3.3.2 Etude du gène LIFR. 42<br />

3.3.3 Test d’expression de LIFR. 43<br />

3.3.4 Scatchard. 44<br />

3.3.5 Test fonctionnel : stimulation par le ligand LIF. 44<br />

3.3.5.1 Révélation par Western Blot 44<br />

3.3.5.2 Test d’immunofluorescence. 44<br />

3.4 Résultats complémentaires 45<br />

3.4.1 Le diagnostic prénatal 45<br />

3.4.2 Etude de nouvelles familles Stüve-Wiedemann. 45<br />

3.4.2.1 Identification de nouvelles mutations. 46<br />

3.4.2.2 Les familles sans mutation dans LIFR. 46<br />

3.4.2.2.1 Etude de liaison en 5p13. 46<br />

3.4.2.2.2 Test fonctionnel 46<br />

3.5 Discussion et perspectives 47<br />

4 CONCLUSION.. 49<br />

5 ARTICLES. 50<br />

6 REFERENCES. 50<br />

7 ANNEXES.<br />

7.1 Classification (essai 2006)<br />

7.2 Les techniques<br />

7.2.1 La Stratégie de cartographie par homozygotie.<br />

7.2.1.1 Principe.<br />

7.2.1.2 Méthode.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 5


7.2.2 Extraction de l’ADN génomique.<br />

7.2.3 Extraction des ARNs et transcription reverse.<br />

7.2.4 La PCR..<br />

7.2.5 Le génotypage fluorescent sur ABI 3130.<br />

7.2.6 Le séquençage automatique sur ABI 3130.<br />

7.2.7 Etude d’expression.<br />

7.2.8 Le western Blot<br />

7.2.9 Immunomarquage sur cellules en culture.<br />

7.3 Les marqueurs microsatellites<br />

7.3.1 Les Microsatellites de la région du syndrome de Weill-Marchesani AD..<br />

7.3.2 Les Microsatellites de la région du syndrome de Weill-Marchesani AR..<br />

7.3.3 Les Microsatellites de la région du syndrome de Stüve-Wiedemann.<br />

7.3.4 Taille et fréquence des allèles des microsatellites de la région 5p13.<br />

7.4 Les gènes de la région du WMS AR..<br />

7.5 Les séquences de référence des gènes testés<br />

7.5.1 Séquence FBN1.<br />

7.5.2 Séquence ADAMTS 10.<br />

7.5.3 Séquence LIFR (GP190)<br />

7.6 Code génétique.<br />

7.7 WHO’S WHO..<br />

1 INTRODUCTION<br />

1.1 Classification des maladies osseuses constitutionnelles<br />

Les maladies osseuses constitutionnelles ou chondrodysplasies forment un groupe hétérogène<br />

d’affections responsables d’insuffisances staturales associées ou non à des déformations, ou des<br />

anomalies de la structure de l’os. Il s’y ajoute les dysostoses qui se traduisent par une<br />

malformation d’une ou plusieurs pièces squelettiques, souvent associée à d’autres anomalies<br />

viscérales voire à des retards mentaux.<br />

La classification de ces maladies, d’abord établie sur des descriptions cliniques et radiologiques, a<br />

dû être révisée, car de nombreux gènes responsables ont été identifiés. Ils sont, soit impliqués dans<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 6


la matrice cartilagineuse ou osseuse, soit dans la prolifération cellulaire, soit dans la différentiation<br />

terminale du chondrocyte.<br />

Il faut rendre hommage au Professeur P. Maroteaux qui a individualisé un nombre important de<br />

chondrodysplasies depuis les années 1950 et publié de nombreux ouvrages. Dernièrement, un<br />

groupe d’experts, l’ « International Skeletal Dysplasia Group», a proposé une classification des<br />

chondrodysplasies synthétisant à la fois les caractéristiques cliniques, radiologiques et les données<br />

moléculaires. Cette classification montre que la pathogénie d’un grand nombre d’entre elles reste<br />

encore mal élucidée et que de nombreux gènes sont à identifier.<br />

1.2 Objectif de la thèse<br />

Ce travail comporte deux parties.<br />

Dans la première partie, nous avons poursuivi les travaux de thèse menés dans notre groupe<br />

par le Dr Laurence Faivre sur le syndrome de Weill-Marchesani. Son travail avait permis la<br />

localisation du gène responsable du syndrome de Weill-Marchesani à transmission autosomique<br />

récessive (WMS AR) et l’identification du gène de la fibrilline-1 comme responsable du syndrome<br />

de Weill-Marchesani à transmission autosomique dominant (WMS AD).<br />

Dans la deuxième partie, le travail a consisté à utiliser la stratégie de cartographie par<br />

homozygotie à partir de familles consanguines atteintes du syndrome de Stüve-Wiedemann dans le<br />

but de localiser et d’identifier le gène responsable de la maladie.<br />

Pour ces deux affections, ce travail n’a été possible que grâce à un recrutement local et une<br />

collaboration internationale du fait de la faible fréquence des pathologies étudiées.<br />

1.3 La croissance osseuse<br />

Sur le plan anatomique, le squelette humain comprend deux grandes parties : le squelette axial<br />

: crâne, rachis et côtes, et le squelette des membres, ou appendiculaire.<br />

Le développement des os composant le squelette répond à deux mécanismes histogénétiques distincts<br />

:<br />

§ l'ossification endoconjonctive ou endomembraneuse, dans laquelle le tissu osseux se développe<br />

directement par différenciation du tissu mésenchymateux embryonnaire ;<br />

§ l'ossification endochondrale dans laquelle l'os se forme à partir du mésenchyme indifférencié par<br />

l'intermédiaire d'une maquette cartilagineuse (Larsen. 1993).<br />

1.3.1 Développement embryonnaire<br />

Le rachis et la cage thoracique se développent à partir des somites apparus à partir de la 4 ème<br />

et 5 ème semaine de la vie embryonnaire par clivage tranversal du mésoblaste. (Pansky.<br />

1982)L’ébauche vertébrale est formée d’un tissu mésenchymateux condensé qui, en avant,<br />

emprisonne la chorde, alors qu’en arrière, un anneau (ébauche de l’arc postérieur) entoure la moelle.<br />

Les prolongements latéraux des vertèbres ébauchent dès la 5 ème semaine les futures côtes. Le sternum<br />

apparaît à la fin de la 6 ème semaine à partir de quatre îlots de condensation mésenchymateuse. La<br />

chondrification des vertèbres s’effectue dans le sens céphalo-caudal alors que l’ossification à partir de<br />

la 8 ème semaine débute par le rachis dorsal.<br />

Le crâne comprend deux régions : le neurocrâne base et voûte qui assure la protection du<br />

cerveau et le viscérocrâne voisin de la bouche et des fosses nasales. Le neurocrâne a une composante<br />

cartilagineuse et une autre membraneuse. La première va former les sept os de la base du crâne. Le<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 7


neurocrâne issu de la membrane ectomésenchymateuse formera la voûte. Le viscérocrâne correspond<br />

à la face dont les onze os sont d’origine membraneuse ; les osselets de l’oreille moyenne et l’os<br />

hyoïde dérivent des cartilages branchiaux.<br />

La première ébauche des membres supérieurs apparaît à 26 jours, alors que celle des membres<br />

inférieurs est décalée de 3 à 4 jours. Vers le 36 ème jour une condensation mésenchymateuse, futur<br />

squelette, apparaît au centre de l’ébauche qui possède déjà trois segments. Leur ossfication débute<br />

vers la 7 ème semaine de la grossesse par celle de l’humérus. Elle progresse selon les axes céphalocaudal<br />

et proximo-distal à l’exception de l’ossification des os du tarse qui se développe vers le 5 ème<br />

mois et celle du carpe qui est postnatale.<br />

L’apparition des articulations est conditionnée par celle d’une cavité dans le mésenchyme condensé<br />

séparant deux maquettes cartilagineuses. Elles se développent vers 8 à 10 semaines. L’ébauche de<br />

cavité articulaire apparaît d’abord à sa périphérie et s’étend vers son centre. Le processus initial est<br />

indépendant de toute activité musculaire ; en revanche son extension, son organisation et sa<br />

persistance au cours de la vie intra-utérine est sous la dépendance des mouvements fœtaux.<br />

1.3.2 Histogénèse du squelette et sa régulation<br />

1.3.2.1 La structure de l’os<br />

Chez l’enfant comme chez l’adulte, il y a deux types d’os : l’os compact ou cortical, qui forme<br />

la couche externe de la plupart des os et qui représente 80% du tissu osseux du corps ; et l’os<br />

trabéculaire ou spongieux à l’intérieur de l’os cortical, qui constitue les 20% qui restent. L’os<br />

trabéculaire est composé de travées osseuses ou spicules.<br />

L’os compact est ainsi nommé parce que 80% du volume est occupé par la matrice osseuse. Il forme<br />

une couche fine et dense de tissu calcifié et compose l’essentiel de la diaphyse des os longs ou<br />

entoure les os plats comme les vertèbres. Dans l’os compact, les cellules osseuses reposent dans des<br />

lacunes. Les substances nutritives leur parviennent via un réseau de canalicules qui s’étend à tout l’os<br />

compact. Ces substances sont apportées par les canaux de Havers qui renferment les vaisseaux<br />

sanguins. Chaque canal est entouré de couches concentriques de collagène, l’ensemble formant des<br />

cylindres appelés ostéons ou systèmes de Havers.<br />

L’os cortical et l’os trabéculaire sont constitués des mêmes cellules et de la même matrice<br />

osseuse, ils subissent un renouvellement qualitativement identique mais remplissent des fonctions<br />

différentes. L’os cortical possède une fonction mécanique et protège, tandis que l’os trabéculaire joue<br />

un rôle prépondérant dans les échanges métaboliques, notamment dans l’équilibre phosphocalcique.<br />

1.3.2.2.1 Généralités<br />

1.3.2.2 La croissance des os longs<br />

Durant la croissance, les os longs possèdent à chaque extrémité une région spécialisée<br />

(épiphyse) qui est séparée de la diaphyse par une plaque de cartilage en prolifération active, le<br />

cartilage de conjugaison. Cette plaque dépose de l’os nouveau à l’extrémité de la diaphyse et elle est<br />

responsable de la croissance en longueur de l’os. La hauteur du cartilage de conjugaison est<br />

proportionnelle au taux de croissance. Elle est influencée par un certain nombre d’hormones dont les<br />

plus puissantes sont l’hormone de croissance hypophysaire et l’IGF-I. La croissance en longueur des<br />

os se poursuit tant que les épiphyses demeurent séparées de la diaphyse, mais elle cesse lorsqu’elles<br />

fusionnent avec la diaphyse (soudure des cartilages de conjugaison). Les épiphyses des différents os<br />

se ferment dans un ordre temporel précis, les dernières ayant lieu après la puberté. L’âge normal de la<br />

fermeture de chacune des épiphyses est connu ; une radiographie des os d’un sujet jeune permet de<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 8


déterminer l’ « âge osseux » en notant les épiphyses qui sont ouvertes et fermées.<br />

1.3.2.2.2 Histophysiologie de la plaque de croissance, les marqueurs de la matrice extracellulaire et<br />

les marqueurs de la régulation.<br />

La structure en cinq couches (cartilage de réserve, prolifératif, hypertrophié, calcifié et ligne<br />

d'érosion) de la plaque de croissance reflète l'histoire naturelle des cellules qui la constituent. Ainsi,<br />

chaque zone correspond à une phase de développement chondrocytaire: maintenance et croissance<br />

interstitielle, multiplication, maturation et croissance, disparition ; chaque colonne, qui récapitule le<br />

devenir d'un chondrocyte, apparaît comme une unité histogénétique de la plaque. L'organisation<br />

spatiale et la régularité de la plaque traduit, elle, la coordination du développement des chondrocytes<br />

juxtaposés, et donc l'extrême précision de la régulation loco-régionale du devenir de chaque<br />

chondrocyte. D’un point de vue transcriptionnel, cette voie correspond à un programme génétique<br />

comprenant une succession de « switches », soit d’activateurs de la transcription, soit de répresseurs<br />

de la transcription et d’autres facteurs associés. Certains ont été identifiés car mutés ils sont<br />

responsables d’un dysfonctionnement de cette voie.<br />

Les cellules de réserve qui constituent le cartilage hyalin des épiphyses fœtales apparaissent<br />

comme des cellules souches. Elles assurent la fabrication et la maintenance du tissu cartilagineux<br />

dont le renouvellement est permanent. Elles se multiplient peu.<br />

Le cartilage prolifératif ou cartilage sérié est fait de cellules qui se divisent<br />

perpendiculairement au grand axe de l'os et qui se replacent l'une au-dessus de l'autre pour constituer<br />

les colonnes (chaque colonne correspond donc à un clone cellulaire). Initiallement petites et rondes,<br />

les cellules deviennent plus écrasées. Elles prolifèrent plus rapidement en haut de la colonne et au fur<br />

et à mesure qu’elles atteignent le bas de cette colonne, elles prolifèrent moins vite. Au bas de la zone<br />

proliférative, les cellules perdent leur capacité de se diviser et commencent à s'hypertrophier.<br />

Le cartilage hypertrophié est formé de cellules dont le phénotype évolue de façon continue<br />

jusqu'à leur disparition, au niveau de la ligne d'érosion. Par leur importante augmentation de volume,<br />

elles contribuent fortement à la croissance osseuse. Il apparaît même que la régulation physiologique<br />

de la vitesse de croissance s'effectue, pour des variations inférieures à 20 %, par la simple<br />

modification du degré d'hypertrophie chondrocytaire. Au cours de l'hypertrophie, la matrice se<br />

modifie sous l'action des métalloprotéinases qui la dégradent et des chondrocytes qui la reconstituent.<br />

Sa composition évolue, traduisant l'évolution phénotypique des cellules: à la phase précoce de<br />

l'hypertrophie, les cellules produisent une transglutaminase spécifique et plus tard, du collagène X. A<br />

la fin de l'hypertrophie, la matrice qui entoure les chondrocytes se minéralise : c'est le cartilage<br />

minéralisé. Les protéoglycanes matriciels sont chargés négativement, partiellement dégradés, et<br />

captent des ions calcium. Ce processus non entièrement compris ferait intervenir le collagène X et des<br />

vésicules riches en phosphatase alcaline libérées par les chondrocytes. A ce moment, les chondrocytes<br />

expriment des protéines de la matrice osseuse (bone sialoprotéine, ostéopontine et ostéocalcine). La<br />

minéralisation entraînerait en retour la mort des chondrocytes hypertrophiés qui, en disparaissant,<br />

ouvrent leurs logettes à la pénétration conjonctivo-vasculaire et ostéoblastique. Les bandes de matrice<br />

minéralisée séparant les colonnes servent alors de support à l'apposition osseuse (travées directrices).<br />

Il est classiquement admis que la disparition des chondrocytes hypertrophiés est liée à un phénomène<br />

de mort spontanée, donc d’apoptose, et d’assimiler l’hypertrophie à une dégénérescence cellulaire<br />

(Lefebvre et al, 2005).<br />

1.3.2.2.3 La régulation de la chondrogenèse<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 9


La chondrogenèse est soumise à la régulation de substances locales, généralement des facteurs<br />

de croissance, matriciels ou non, dont l'action est auto et paracrine, et qui servent souvent de relais à<br />

des facteurs humoraux (hormones) ou mécaniques. Certaines hormones ont une action directe sur les<br />

tissus. Les mécanismes moléculaires responsables de l'expression coordonnée et de la régulation de<br />

ces facteurs sont loin d'être connus, mais l’on commence à explorer le rôle potentiel de plusieurs<br />

facteurs de transcription retrouvés dans ces tissus en différenciation.<br />

1.3.2.2.3.1 La superfamille des TGFβs<br />

Outre les TGFβs, cette superfamille de facteurs de croissance comporte les BMPs, le MIF (Mullerian<br />

Inhibiting Factor) et les inhibines. Les TGFβs ont un rôle au cours de l'embryogenèse,<br />

particulièrement dans les interactions épithélio-mésenchymateuses.<br />

Dans l'os humain en développement, ils s'expriment en quantité relativement faible au niveau du<br />

cartilage (Sandberg et al, 1988). Les modèles in vitro soulignent leur rôle stimulant de la<br />

condensation mésenchymateuse préchondrogène (par la stimulation de la synthèse de fibronectine) et,<br />

en synergie avec FGF2, de la prolifération et de la maturation des chrondrocytes (Frenz et al, 1994).<br />

TGFβ1 seul aurait plutôt un effet inhibiteur sur la chondrogenèse.<br />

Les BMPs provoquent l’induction osseuse, mécanisme déclenchant l’ossification, en agissant<br />

sur le recrutement et l’activation des cellules progénitrices, la différenciation, l’hypertrophie, la<br />

minéralisation de tissu cartilagineux, suivie d'une étape d'angiogenèse. Cet effet est potentialisé par<br />

TGFβ.<br />

1.3.2.2.3.2 La famille des FGFs<br />

Cette famille de Fibroblast-Growth Factors compte maintenant 15 membres. Les FGFs sont<br />

des molécules agissant de façon auto-paracrine, impliquées dans la prolifération et la différenciation<br />

de diverses lignées cellulaires, mésenchymateuses ou neuro-ectodermiques. Elles stimulent également<br />

la migration de certaines cellules, et ont en outre un rôle dans l’angiogenèse, sur la cicatrisation et la<br />

réparation tissulaire (Ornitz et Marie. 2002).<br />

1.3.2.2.3.3 Autres facteurs<br />

Certains facteurs de croissance comme les IGFs ont in vivo un rôle majeur dans le<br />

déterminisme de la croissance squelettique : IGF1 en particulier médie l'action de la GH en activant<br />

localement la prolifération et la différenciation des chondrocytes de la plaque de croissance<br />

(Cancedda et al, 1995).<br />

Les facteurs locaux : PTH-rP et Indian Hedgehog (Ihh)<br />

Le Parathormone-related Peptide (PTH-rP) est une molécule proche de la parathormone<br />

(PTH), utilisant le même récepteur cellulaire (PTH/PTH-rP récepteur), mais d'expression et d'action<br />

locales dans le tissu cartilagineux. Son rôle s'exerce à plusieurs niveaux de la chondrogenèse et de<br />

l'ossification endochondrale : il active probablement le recrutement des chondrocytes pour<br />

l'édification des maquettes cartilagineuses, et il favorise la multiplication cellulaire de chondrocytes<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 10


de réserve et prolifératifs. Enfin et surtout, il semble inhiber la différenciation terminale des<br />

chondrocytes vers l'hypertrophie et l'apoptose (Amling et al, 1997).<br />

Le rôle de PTH-rP semble modulé localement par le produit du gène Ihh. Les vertébrés<br />

possèdent trois gènes dérivant du gène de segmentation hedgehog de la drosophile, et codant pour des<br />

protéines solubles et sécrétées : Sonic Hedgehog (Shh), Desert Hedgehog (Dhh), facteur trophique des<br />

spermatozoïdes, et Indian Hedgehog (Ihh) qui s'exprime dans la plaque de croissance de souris. Les<br />

trois protéines diffèrent essentiellement par leur extrémité C-terminale ; elles semblent agir par<br />

l'intermédiaire des mêmes récepteurs cellulaires (codés par les gènes Gli et Patched). Des membres de<br />

la famille TGFβ (BMPs 2 et 4) peuvent intervenir comme signaux secondaires.<br />

Les hormones de croissance<br />

Leur rôle dans la chondrogenèse et l'ossification endochondrale est largement établi, aussi bien<br />

in vivo qu'in vitro et s'étend largement au-delà des étapes du développement squelettique (Cancedda<br />

et al, 1995).<br />

Les facteurs de transcription<br />

Les mécanismes moléculaires responsables de l’expression coordonnée de la régulation de tous ces<br />

facteurs, intervenant aux différents niveaux de la chondrogenèse sont loin d’être connus (Lefebvre et<br />

al, 2005 ; Wagner et Karsenty. 2001).Cependant, certains ont été décrits et leur implication mieux<br />

caractérisée en rapport avec la pathologie humaine.<br />

D’un point de vue temporel, Sox 9 est le premier à être impliqué dans le développement du cartilage<br />

puisqu’il est nécessaire dans la condensation des préchondrocytes.<br />

Pax1, Pax 9 et Barx 2 sont des facteurs activateurs de la transcription. Nkx 3.1, Nkx 3.2 sont des<br />

facteurs répresseurs.<br />

1.3.2.2.4 La régulation de l’ostéogenèse<br />

On retrouve dans l’ostéogenèse (formation du tissu osseux par les ostéoblastes) les principaux<br />

mécanismes de régulation observés dans la chondrogenèse, comme l’action de facteurs hormonaux,<br />

généralement relayés par des facteurs de croissance et des cytokines solubles.<br />

1.3.2.2.5 L’ossification endoconjoctive ou membranaire<br />

Les sites d'ossification endoconjonctive sont de deux sortes : soit ils correspondent à la<br />

formation directe de tissu osseux au sein d'un tissu conjonctif : neurocrâne et viscérocrâne<br />

membraneux (face et voûte du crâne) ; soit ils s'associent à l'ossification endochondrale dans la<br />

formation d'un os : c'est l'ossification à partir du périoste ou de l'endoste (tissu conjonctif intraosseux).<br />

Les deux sites diffèrent essentiellement dans le mode d'initiation de l'ossification : dans le<br />

premier cas, les ostéoblastes se différencient au sein du mésenchyme dont ils transforment la matrice<br />

en matrice osseuse qui, secondairement, se minéralise. Une fois le premier noyau osseux créé, les<br />

ostéoblastes se rangent autour puis édifient de l'os par apposition sur ce noyau. Dans le cas de<br />

l'ossification périostique ou endostique, la substance osseuse sécrétée par les ostéoblastes est<br />

directement apposée sur un support : tout d'abord la maquette cartilagineuse lors de la formation de la<br />

virole périostique, puis l'os formé précédemment. Cette partie ne sera pas détaillée car concerne peu<br />

le sujet de cette thèse.<br />

1.3.2.3 Le remodelage osseux<br />

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Le squelette constitue une charpente indispensable à la protection et au soutien de certains<br />

organes. Outre ce rôle, il constitue également un tissu vivant au sein duquel des échanges importants<br />

sont effectués pour assurer le maintien de l’homéostasie phosphocalcique. Ces échanges sont rendus<br />

possibles grâce à un renouvellement permanent de l’os dans un processus appelé remodelage osseux.<br />

Ce processus implique deux sortes de cellules : les ostéoclastes qui résorbent ou dégradent l’os<br />

ancien, et les ostéoblastes qui sont les cellules en charge de la formation osseuse.<br />

1.3.2.3.1 Les différentes phases du remodelage osseux<br />

Le remodelage osseux se compose de différentes phases identiques et successives tant pour<br />

l’os cortical que pour l’os trabéculaire. La surface de l’os est d’abord recouverte de cellules<br />

quiescentes inactives ou cellules bordantes qui sont d’anciens ostéoblastes. Ces cellules sont les<br />

premières impliquées dans l’engagement de la première phase du remodelage osseux dite phase<br />

d’activation, au cours de laquelle des précurseurs ostéoclastiques mononucléés sont recrutés à partir<br />

de cellules souches hématopoïétiques pluripotentes résidant dans la moelle osseuse. Les ostéoblastes<br />

initient la migration et surtout la différentiation des précurseurs en ostéoclastes matures, qui se<br />

positionnent et s’attachent à la matrice osseuse. Les ostéoclastes sont alors capables de dégrader la<br />

matrice minéralisée, creusant à la surface de l’os trabéculaire ou dans la profondeur de l’os cortical<br />

une lacune de résorption. A la fin de la phase de résorption qui dure approximativement 12 jours, les<br />

ostéoclastes meurent par apoptose. Des cellules mononucléées apparaissent au niveau de la lacune :<br />

c’est la phase d’inversion. Ces cellules sont rapidement remplacées par des précurseurs<br />

ostéoblastiques. Ces derniers prolifèrent et sous l’action de divers facteurs se différentient en<br />

ostéoblastes matures responsables de la synthèse d’une nouvelle matrice osseuse qui sera<br />

secondairement minéralisée. La quantité d’os formée est équivalente à celle que les ostéoclastes ont<br />

dégradée. Le processus de formation permet de combler la lacune de résorption chez l’adulte en 3<br />

mois. Les unités fonctionnelles de remodelage trabéculaire subissent un renouvellement plus fréquent<br />

que celles de l’os cortical en raison d’une plus grande proximité avec le tissu hématopoïétique. Selon<br />

des estimations, 25% de l’os trabéculaire adulte est rénouvellé contre 4% pour l’os cortical. 10% du<br />

squelette serait renouvellé chaque année.<br />

1.3.2.3.2 L’ostéoclaste et la résorption osseuse<br />

L’origine hématopoïétique de l’ostéoclaste est clairement établie. Les précurseurs<br />

ostéoclastiques dérivent de cellules provenant de la lignée des monocytes-macrophages. A partir de la<br />

cellule souche CFU-GM (colony forming unit granulocyte-macrophage), les précurseurs mononucléés<br />

ostéoclastiques prolifèrent rapidement, s’attirent et fusionnent entre eux pour donner des cellules<br />

multinucléées qui acquièrent certaines caractéristiques phénotypiques des ostéoclastes matures telles<br />

que la présence d’une activité phosphatase acide tartrate-résistante (activité TRAP), la présence de<br />

récepteurs à la calcitonine ou encore l’intégrine αvβ 3 ou récepteur à la vitronectine. A la fin de la<br />

différenciation, l’ostéoclaste mature apparaît comme une volumineuse cellule (50 à 100 μm de<br />

diamètre) multinucléée, avec de nombreuses mitochondries et lysosomes, capables de dégrader la<br />

matrice osseuse.<br />

La différenciation ostéoclastique fait intervenir différents facteurs locaux de régulation et<br />

nécessite la présence d’ostéoblastes dans le micro-environnement des précurseurs médullaires. Les<br />

ostéoblastes interviennent par la production de facteurs solubles capables de moduler directement la<br />

différénciation tels que le M-CSF (macrophage colony stimulating factor), NFkB et C-fos mais<br />

également par des interactions cellules-cellules. Après avoir dégradé la matrice, l’ostéoclaste est<br />

détruit par aptose.<br />

Une fois parvenue au site de résorption, l’ostéoclaste activé devient une cellule polarisé, avec<br />

une caractéristique morphologique particulière : la formation de la bordure plissée en regard de la<br />

matrice délimitant une région dite zone claire (Figure 10). L’attachement de l’ostéoclaste à la matrice<br />

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osseuse s’effectue au niveau de cette zone grâce à des interactions entre les molécules de surface de<br />

l’ostéoclaste dont l’intégrine αvβ 3 et d’autres protéines comprenant un domaine RGD, caractérisé par<br />

la séquence arginine-glycine-acide aspartique. La résorption osseuse comporte deux phases :<br />

l’acidification du compartiment extracellulaire permettant la dissolution du minéral, suivie d’une<br />

digestion enzymatique de la matrice protéique.<br />

L’acidification découle de l’activité de la pompe à protons ATP-dépendante présente au<br />

niveau de la bordure plissée. Les protons secrétés proviennent de l’action d’une anhydrase<br />

carboniquecytoplasmique permettant l’hydratation du CO 2 en acide carbonique. La déminéralisation<br />

de la matrice entraîne la libération dans le compartiement d’ions calcium et phosphate. Puis, des<br />

protéases telles que les cathepsines, les MMP (métalloprotéases) sont secrétées et dégradent la matrice<br />

déminéralisée par lyse du collagène. Les produits de dégradation se retrouvent pour certains dans la<br />

circulation générale et peuvent être dosés dans le sang ou les urines.<br />

1.3.2.3.3 L’ostéoblaste et la formation osseuse<br />

L’ostéoblaste provient de la prolifération de cellules souches d’origine mésenchymateuse<br />

présentes dans la moelle, cellules souches qui donnent également naissance aux chondroblastes, aux<br />

fibroblastes, aux adipocytes et aux cellules musculaires. Les précurseurs ostéoblastiques<br />

mésenchymateux se différencient d’abord en cellules pré-ostéoblastiques non fonctionnelles, puis en<br />

ostéoblastes matures capables de former l’os. La différenciation s’accompagne de l’apparition plus ou<br />

moins précose d’un certain nombre de marqueurs phénotypiques caractéristiques de l’ostéoblaste, à<br />

savoir l’expression du gène du collagène de type I, de la phophatase alcaline, de l’ostéocalcine et de<br />

la sialoprotéine osseuse. La différenciation ostéoblastique est étroitement dépendante de facteurs<br />

locaux synthétisés dans le micro-environnement osseux. L’étape d’engagement dans la voie de<br />

différenciation ostéoblastique à partir des précurseurs mésenchymateux nécessite la présence d’un<br />

facteur de transcription spécifique des ostéoblastes : le facteur Cbfa1 (core binding factor α1) capable<br />

de réguler l’expression de gènes caractéristiques du phénotype ostéoblastique.<br />

A la fin de l’étape de différenciation, l’ostéoblaste mature apparaît comme une cellule cuboïdale riche<br />

en réticulum endoplasmique et en mitochondries, avec un appareil de Golgi très développé,<br />

témoignant d’une intense activité de synthèse. Les ostéoblastes sont toujours retrouvés alignés le long<br />

de la matrice osseuse avant que celle-ci ne soit minéralisée. A la fin de la formation osseuse qui dure<br />

environ 3 mois, certains, emmurés dans la matrice, deviennent des ostéocytes, d’autres sont<br />

transformés en cellules bordantes, mais la majorité sont détruits par apoptose.<br />

1.4 La matrice extracellulaire<br />

1.4.1 Généralités<br />

La matrice extracellulaire (MEC) facilite l’organisation des cellules en entités fonctionnelles<br />

beaucoup plus complexes, les tissus et les organes et est en renouvellement constant. Elle influence<br />

également la différenciation, la migration, la prolifération et la forme de la cellule avec qui elle est en<br />

contact. Les macromolécules qui constituent la MEC sont sécrétées localement par toutes les cellules,<br />

à l’exception des cellules matures sanguines. La composition de la matrice sécrétée dépend du type<br />

cellulaire, de son état de différenciation. Les interactions cellules - matrice extracellulaire sont très<br />

importantes dans les processus d’embryogenèse, de différenciation, de croissance, de migration<br />

cellulaire et de réparation.<br />

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Les cellules du tissu conjonctif baignent dans un milieu très riche en eau contenant de petites<br />

molécules dissoutes (sels minéraux, sucres, polypeptides) et de volumineuses macromolécules<br />

protéiques. Certaines s’organisent en fibres facilement visibles en microscopie photonique, alors que<br />

d’autres sont trop fines pour être observées.<br />

Les macrolécules se divisent en deux grands groupes :<br />

- Les fibrillaires avec les collagènes, l’élastine, les fibrillines<br />

- Les non-fibrillaires avec les protéoglycanes anioniques (non sulfatés) comme le hyaluroane,<br />

les sulfatés comme le chondroïtine-sulfate, le kératane-sulfate, l’héparane-sulfate.<br />

1.4.2 Les protéines fibrillaires<br />

1.4.2.1 Les collagènes<br />

Les collagènes représentent les protéines les plus abondantes du corps humain. La famille des<br />

collagènes comprend au moins 30 gènes, avec des produits protéiques divers en ce qui concerne leur<br />

taille, structure, distribution et abondance (Byers. 2000). Chaque gène du collagène code pour une<br />

chaîne précurseur, appelées chaînes proa, contenant des séquences qui permettront l’assemblage à des<br />

partenaires spécifiques, sous forme de molécules comprenant 3 chaînes pour former des domaines de<br />

structure caractéristique (« triple hélice de collagène »), certains sous forme d’homotrimères, d’autres<br />

sous forme d’hétérotrimères (Figure 13). Ces peptides s’assemblent ensuite en agrégats<br />

supramoléculaires dans l’espace extracellulaire. La formation de la triple hélice est rendue possible<br />

par un contenu élevé des peptides en glycine et par l’organisation de la structure primaire en motifs<br />

répétés Gly-X-Y où X est souvent une proline et Y une hydroxyproline.<br />

Le collagène est le composant protéique majeur de l’os, la peau, les tendons, les ligaments, la<br />

sclère, la cornée, les vaisseaux sanguins. Les collagènes servent de trame à la MEC. Ils en assurent la<br />

solidité à l’écrasement. Ils sont impliqués dans la force tendineuse, dans l’acquisition des formes<br />

durant la vie embryonnaire et fœtale, facilitent la transparence, participent à la formation de tissus et<br />

d’organes, séparent les couches cellulaires et confèrent des barrières de filtration entre les organes. Il<br />

existe un grand nombre de collagène qui sont répartis de façon tissu spécifique. Au moins 19 types de<br />

collagène ont été mis en évidence. La plupart des collagènes sont synthétisés par un certain type de<br />

cellules différentiées, mais un type cellulaire peut synthétiser plusieurs collagènes. La classification<br />

actuelle des collagènes comprend neuf classes de molécules Le collagène de type I représente à lui<br />

seul 90% du collagène de l’organisme. Leurs différences structurales associées à des localisations<br />

tissulaires différentes confèrent à chaque type une fonction particulière (Biologie Cellulaire.<br />

Collection Elsevier). La plupart des mutations sont retrouvées de façon dominante (Byers et al, 2000).<br />

1.4.2.2 L’élastine<br />

L’élastine, qui est le constituant principal des fibres élastiques, est une protéine ramifiée,<br />

fortement hydrophobe. Comme les collagènes, elle est particulièrement riche en glycine et proline,<br />

mais elle n’est pas glycosylée. Elle est associée dans les fibres élastiques à la fibrilline. L’élastine est<br />

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synthétisée sous forme d’un précurseur, la tropoélastine, qui, après coupure, est polymérisée par<br />

formation de liaisons covalentes entre des résidus lysine préalablement oxydés. Le gène de l’élastine<br />

est localisé en 7q11.1-q21.1, il comprend 36 exons répartis sur plus de 45 kb.<br />

1.4.2.3 Les fibrillines<br />

Les fibrillines sont des constituants majeurs des microfibrilles associées ou non à l’élastine<br />

(Kielty et al, 2002). Il s’agit de glycoprotéines de haut poids moléculaire (350 kD), riches en résidus<br />

cystéine qui représentent 14% des acides aminés de la protéine. La présence de différents domaines<br />

ultrastructuraux laisse penser que les fibrillines sont des molécules multifonctionnelles. Le processus<br />

de polymérisation des molécules de fibrilline reste sujet à discussion. Il a longtemps été proposé un<br />

assemblage de type tête-queue (Sakai et al, 1991), mais il semble qu’un processus d’assemblage plus<br />

complexe soit maintenant discuté (Kielty et al, 2002). Quoique initialement caractérisées dans les<br />

microfibrilles associées à l’élastine, les fibrillines sont aussi retrouvées dans des structures<br />

microfibrillaires en amas dans des tissus pauvres ou dépourvus d’élastine (os, zonule, ligament<br />

périodontal, jonction dermo-épidermique) et souvent à proximité des membranes basales (Handford et<br />

al, 2000).<br />

1.4.2.3.1 La fibrilline-1<br />

Le gène FBN1 est localisé en 15q21.1 et l’ADNc de la fibrilline a été cloné par 2 équipes en<br />

1991 (Maslen et al, 1991; Lee et al, 1991). Il s’agit d’un très grand gène (environ 230 kb, human<br />

genome sequencing project), comprenant 65 exons codant pour un ARNm de 10 kb et une protéine de<br />

2871 acides aminés. Il existe une structure en multidomaine comportant trois motifs principaux (Biery<br />

et al, 1999 ; Nijbroek et al, 1995).<br />

- Le premier type de motif, nommé Epidermal Growth Factor-like (EGF), est retrouvé 47 fois au<br />

sein du gène FBN1. Ce motif contient six résidus cystéine très conservés, avec formation de ponts<br />

disulfures 2 à 2 selon un agancement 1-3, 2-4, 5-6. Quarante trois de ces 47 motifs contiennent<br />

aussi une séquence consensus de fixation du calcium et sont nommés « calcium binding EGFlike<br />

» motifs (cbEGF) (Handford et al, 2000). La présence de calcium semble stabiliser les motifs<br />

cbEGF contigus sous forme d’une structure linéaire, aider à l’assemblage sous forme<br />

microfibrillaire et protéger la molécule contre la protéolyse (Reinhardt et al, 2000).<br />

- Le deuxième motif présente une forte homologie avec le « Latent Transforming Growth Factor-b1<br />

binding protein (LTBP, aussi nommé TGFb1bp motif ou motif 8 cystéines). Il contient en effet 8<br />

résidus cystéine avec un cluster interne de 3 résidus cystéine consécutifs et formation de ponts<br />

disulfures 2 à 2 selon un agancement 1-3, 2-6, 4-7 et 5-8. Il existe 7 modules LTBP au sein du<br />

gène FBN1. Ces motifs ont une structure globulaire et interrompent des séries de plusieurs<br />

modules cbEGF. Le quatrième module LTBP contient un motif arginine-glycine-acide aspartique<br />

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(RGD), motif d’adhésion tissulaire. Ces domaines semblent être impliqués dans les interactions<br />

protéine-protéine.<br />

- Le troisième motif structural est un motif hybride représenté par la fusion de portions de motif<br />

EGF et LTBP et est nommé motif Fib. Il contient huit résidus cystéine, comme les motifs LTBP.<br />

Ces motifs sont représentés à deux reprises dans la fibrilline et sont spécifiques de cette protéine.<br />

Les domaines N et C-terminaux présentent également des résidus cystéines, 4 pour la région<br />

N-terminale et 2 pour la région C-terminale. Le domaine 4 cystéines de la région N-terminale est<br />

homologue à celui retrouvé dans les LTBPs. Le domaine C-terminal est homologue à celui des<br />

membres de la famille des fibulines, mais non retrouvé dans les LTBPs (Handford et al, 2000).<br />

Des mutations de FBN1 ont été rapportées dans le syndrome de Marfan et plusieurs phénotypes<br />

apparentés, appelés fibrillinopathies de type 1.<br />

Selon la base de données des mutations FBN1 répertoriées dans le Marfan (http://www.umd.be), ce<br />

gène compte plus de 600 mutations avec un faible nombre de mutations récurrentes.<br />

1.4.2.3.2 La fibrilline-2<br />

FBN2 est localisé en 5q23-q31 (Lee et al, 1991). L’organisation de la structure en domaines,<br />

le nombre et l’ordre des différents motifs sont identiques entre FBN1 et FBN2. Il existe également<br />

une identité en terme d’acides aminés allant jusqu’à 80 % dans certains domaines. L’expression de<br />

ces 2 gènes au cours du développement diffère, l’expression de FBN2 étant plus précoce avec<br />

disparition progressive des transcrits après la différenciation tissulaire, alors que les transcrits de<br />

FBN1 augmentent (Zhang et al, 1994). De même, l’expression préférentielle de FBN2 se situe au<br />

niveau des tissus élastiques tels que le cartilage, la média aortique et l’arbre bronchique. Celle de<br />

FBN1 se situe plutôt au niveau de l’adventice aortique, les zonules ciliaires et la peau. Des mutations<br />

au sein du gène FBN2 ont été mises en évidence dans le syndrome Congenital Contractural<br />

Arachnodactyly (CCA ou syndrome de Beals) (Putman et al, 1995).<br />

1.4.2.3.3 La fibrilline-3<br />

La fibrilline-3 est la dernière fibrilline clonée (Nagase et al, 2001). Elle partage 60%<br />

d’homologie avec la fibrilline-1 et la fibrilline-2. Toutes les cystéines entre les trois protéines sont<br />

conservées. Trois transcripts sont identifiés pour FBN3 avec un exon 1 alternatif ; ils codent la même<br />

protéine (Corson et al, 2003). Les tests révèlent un taux d’expression important dans le poumon fétal,<br />

le cerveau et le rein, et plus ubiquitaire dans les autres tissus. Aucune mutation causale n’a été mise<br />

en évidence dans ce gène chez des patients atteints de Marfan (Uyeda et al, 2004).<br />

1.4.3 Protéines d’interaction entre les divers éléments de la MEC<br />

Certaines protéines, associées aux micro-fibrilles, mais ne faisant pas partie intégrante de<br />

celles-ci, ont un rôle de cohésion entre les différentes macromolécules (fibres élastiques, collagènes,<br />

protéoglycanes) et un rôle dans les mécanismes d’adhésion cellulaire.<br />

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Les fibulines 1 et 2 permettent l’interaction entre les protéoglycanes, les microfibrilles et la<br />

Laminine bêta (qui fait partie intégrante de la membrane basale via la fibronectine) (Reinhardt et al,<br />

1996). Les Laminines ont toutes un rôle de cohésion (et/ou de structure) entre la lame basale et la<br />

MEC. La fibuline 5 a un rôle direct dans le développement de la fibre élastique par mise en contact et<br />

orientation de l’élastine sur les protéines de microfibrilles dont elle fait partie (Yanagisawa et al,<br />

2002).<br />

Au cours du développement, la fibronectine joue un rôle capital lors de migration cellulaire,<br />

notamment lors de la mise en place du troisième feuillet (mésoderme). Cette protéine contient de très<br />

nombreux domaines de liaison aux collagènes, protéoglycanes et même des domaines comparables à<br />

ceux des FGF (Fibroblast Growth Factor) faisant supposer par certains auteurs un rôle de facteur de<br />

croissance (Von der Mark et Goodman. 1993).<br />

Les intégrines ont également un rôle d’adhésion cellulaire. Enfin, citons d’autres moléculaires<br />

comme la vitronectine, les thrombospondines, la tenascine, l’entactine et bien d’autres encore qui ont<br />

un rôle d’interaction et de cohésion entre les différentes molécules de la MEC et également entre la<br />

lame basale et la MEC.<br />

1.4.4 Les protéines non fibrillaires : les protéoglycanes<br />

Les protéoglycanes sont des protéines complexes associant de longs branchements de<br />

polysaccharides (GlycosAminoGlycanes ou GAGs) à des corps protéiques. On peut séparer ces<br />

protéoglycanes (PG) en 4 catégories en fonction de leurs tissus spécifiques et de leurs structures disaccharidiques<br />

(Elisabeth. 1991):<br />

- L’acide Hyaluronique<br />

- Les Dermatanes Sulfates<br />

- Les Héparanes Sulfates<br />

- Les Kératanes Sulfates<br />

Ces molécules permettent l’hydratation de la matrice extracellulaire et servent de trame pour le<br />

dépôt des fibres et des microfibrilles et ainsi que de liens entre les différents composants de la<br />

matrice extracellulaire et entre les cellules elles-mêmes, via les protéines d’adhésion cellulaire. Pour<br />

certains auteurs, ces PG auraient également un rôle de régulation des facteurs de transcription.<br />

Nous citerons ici uniquement les PG qui ont fait la preuve de leurs liaisons aux fibres<br />

élastiques. La fibronectine s’associe aux fibres élastiques par l’intermédiaire des fibulines, du<br />

biglycan et de la décorine (Reinboth et al, 2002) (la décorine est également associée aux collagènes).<br />

Ces PG s’associent à la tropoélastine avant sa maturation en élastine par la lysyl oxidase. Enfin, le<br />

versican co-localise avec la fibre élastique (Zimmermann et al, 1994).<br />

Cependant, les autres PG ont probablement un rôle dans la cohésion des différentes structures<br />

de la MEC et dans la cohésion des cellules, qui rappelons-le, synthétisent l’ensemble des composants<br />

de la MEC et notamment la fibre élastique.<br />

1.4.5 Le système enzymatique<br />

La lysyl oxidase permet l’entrecroisement des fibres de tropoélastine sur les microfibrilles en<br />

modifiant les résidus lysine (Smith-Mungo et Kagan. 1998). Il existe d’autres enzymes de maturation<br />

et de dégradation des protéines et d’autres composants de la MEC. Les chondroïtines<br />

sulfotransférases sont indispensables à la maturation des chondroïtines sulfates et les métallo-<br />

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protéinases (ex : collagénases) sont indispensables à la bonne dégradation des collagènes vieillissants.<br />

Ces enzymes sont synthétisées, pour la plupart, par les fibroblastes.<br />

1.4.6 Les cellules<br />

Les cellules de la matrice extra cellulaire sont constituées de deux populations (Elisabeth.<br />

1991) :<br />

® Une population fixe de fibroblastes :<br />

Les fibroblastes représentent le plus important contingent de cellules du derme. Leur rôle est de<br />

synthétiser les différents constituants de la MEC mais ils assument aussi beaucoup d'autres fonctions<br />

(Krueger. 2000):<br />

- Métabolisme des lipoprotéines<br />

- Défense de l'organisme grâce à divers facteurs (interféron alpha et facteurs chimiotactiques<br />

capables de recruter les cellules du compartiment sanguin)<br />

- Renouvellement des fibres de collagène et des fibres élastiques en synthétisant des<br />

enzymes capables d’induire leur maturation et leur dégradation par des collagénases,<br />

élastases, etc.<br />

® Une population de cellules mobiles d'origine hématopoïétique : macrophages, mastocytes et<br />

cellules dendritiques dermiques, plasmocytes, lymphocytes, granulocytes neutrophiles et granulocytes<br />

éosinophiles. Cette population n’a pas de rôle particulier dans la synthèse de la fibre élastique.<br />

2 LE SYNDROME DE WEILL-MARCHESANI<br />

2.1 Présentation du sujet<br />

2.1.1 Définition, signes cliniques et diagnostic différentiel<br />

Le syndrome de Weill-Marchesani (OMIM 277600) est une pathologie rare, décrite pour la<br />

première fois par Weill en 1932, puis par Marchesani en 1939. Elle est caractérisée par une<br />

insuffisance staturale modérée de début postnatal (taille adulte : 1,40 - 1,50 m), une brachydactylie,<br />

une limitation articulaire prédominant au niveau des mains (Haik et al, 1990 ; Beighton. 1993 ;<br />

Young et al, 1986) et des anomalies oculaires caractéristiques comprenant une microsphérophakie et<br />

une luxation du cristallin (Jensen et al, 1974). Des complications à type de myopie sévère, glaucome<br />

et cataracte sont fréquentes. Des cardiopathies congénitales et un retard mental sont rarement décrits.<br />

Plus de 100 observations sont publiées dans la littérature à ce jour. La fréquence de ces différents<br />

signes cliniques et complications n’a pas été étudiée. De même, les critères d’inclusion n’ont pas été<br />

clairement définis.<br />

Ce sont les données ophtalmologiques, et en particulier la microsphérophakie qui<br />

permettent de différencier le syndrome de Weill-Marchesani des autres dysplasies microméliques<br />

avec petite taille et brachydactylie. Celle-ci est le signe le plus spécifique du syndrome de Weill-<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 18


Marchesani. Elle se caractérise par la petite taille et la forme sphérique du cristallin. L’anomalie se<br />

retrouve dans toutes les couches cristalliniennes, du noyau embryonnaire à l’écosse, évoquant donc<br />

un cristallin normal de taille réduite. Le cristallin occupe la portion centrale de la chambre<br />

antérieure dans laquelle il fait saillie. Cette saillie repousse l’iris en avant dans la partie centrale, où<br />

la chambre antérieure est très étroite, alors qu’elle est à l’opposé profonde en périphérie, où l’iris<br />

sans appui cristallinien présente un iridodonésis caractéristique. Les fibres zonulaires sont bien<br />

visibles après dilatation en cas de microsphérophakie.<br />

Les autres signes ophtalmologiques (myopie cristallinienne, glaucome et cataracte),<br />

paraissent secondaires à la microsphérophakie.<br />

Diagnostic différentiel<br />

Les diagnostics différentiels principaux sont le syndrome de Moore-Federman (Moore and<br />

Federman. 1965), la dysplasie acromicrique (Faivre et al, 2001), la dysplasie géléophysique, le<br />

syndrome de Myhre (Burglen et al, 2003) mais se distinguent du syndrome de Weill-Marchesani par<br />

l’absence de microsphérophakie et de luxation du cristallin .<br />

2.1.2 Modes d’hérédité<br />

Deux modes d’hérédité, autosomique dominant et autosomique récessif, ont été décrits (Gorlin et<br />

al, 1974 ; Verloes et al, 1992). La proportion de patients décrits avec un mode d’hérédité autosomique<br />

dominant, autosomique récessif, ou encore sporadique, est inconnue. De façon surprenante, une<br />

brachymorphie (petite taille avec aspect trapu) est fréquemment décrite chez les parents hétérozygotes<br />

d’enfants porteurs d’une forme récessive de syndrome de Weill-Marchesani. A partir d’une étude<br />

réalisée en 1955, des auteurs ont montré que la fréquence de la petite taille était de 91.7% chez les<br />

hétérozygotes, 71.4 % pour la brachydactylie et 40% pour les anomalies gonioscopiques (Kloepfer et<br />

Rosenthal. 1955).<br />

2.1.3 Données moléculaires<br />

En 1959, D. Bowers décrit une très grande famille de six générations d’origine allemande émigrée<br />

au Canada. Cette famille comprend 33 individus atteints du syndrome de Marfan et 2 individus<br />

atteints du syndrome de Weill-Marchesani.<br />

Aucune autre famille rapportant les deux syndromes n’a été rapportée depuis. C’est la présence<br />

d’une petite taille, d’une brachydactylie, des limitations articulaires, ainsi que la présence d’anomalies<br />

ophtalmologiques (luxation du cristallin) qui a permis à Bowers de représenter le Weill-Marchesani<br />

comme le contretype squelettique du syndrome de Marfan.<br />

2.1.3.1 Données moléculaires du Weill-Marchesani autosomique dominant<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 19


Certains auteurs ont testé la liaison avec le gène de la fibrilline-1 (FBN1) sur le chromosome<br />

15q21.1. Ce locus s’est révélé compatible malgré un lod-score maximal insuffisant (2.11) dans deux<br />

grandes familles dominantes de syndrome de Weill-Marchesani (Wirtz et al, 1996). Le gène de la<br />

fibrilline-1 a été étudié dans ces deux familles.<br />

Famille n°1<br />

Le phénotype de cette famille a été décrit par Gorlin en 1974.<br />

Une étude immunohistochimique de la peau réalisée avec un anticorps anti-FBN1 dans cette famille a<br />

montré une fixation diminuée de cet anticorps (Wirtz et al, 1996).<br />

Par séquençage direct, une délétion à l’état hétérozygote de 24 nucléotides sans décalage du cadre<br />

de lecture a été mise en évidence au niveau de l’exon 41 (5074_5097del). Cette délétion, entraînant la<br />

perte de 8 acides aminés (R-S-L-C-Y-R-N-Y) au niveau de l’un des 7 motifs LTBP dans une région<br />

conservée de la protéine, a été retrouvée chez tous les individus atteints et co-ségrège avec la<br />

maladie. Cette mutation ne figure pas dans la base de données des mutations de FBN1 responsables<br />

du syndrome de Marfan. (Faivre et al, 2003).<br />

Famille N°2<br />

Dans cette famille, la deuxième famille rapportée par Wirtz en 1996, une grande<br />

délétion (c.989_1468del), emportant les exons 9, 10 et 11, a été mise en évidence (L Sakaï, 2005,<br />

Gent).<br />

2.1.3.2 Données moléculaires du Weill-Marchesani<br />

autosomique récessif<br />

Le locus de la fibrilline-1 (15q21.1) a été exclu dans une large famille présentant une forme<br />

récessive de syndrome de Weill-Marchesani (Mégarbané et al, 2000).<br />

Un tour du génome, réalisé dans deux grandes familles consanguines de WM AR, l’une<br />

d’origine libanaise (Mégarbané et al, 2000) et l’autre d’origine saoudienne, a permis de cartographier<br />

le locus en 19p13.3-p13.2. Cette région de 12,4 cM est comprise entre les marqueurs D19S905 et<br />

D19S840 (Faivre et al, 2002). Le Lod score maximal est de 5.99 à q=0 pour le marqueur D19SS906.<br />

Le gène COL5A3, non-impliqué dans une pathologie et compris dans l’intervalle, a été exclu<br />

par séquençage dans ces deux familles. Une étude morphologique et ultrastructurale de la peau du<br />

patient IV-8 famille 1, conforte le résultat moléculaire puisque l’organisation du collagène est<br />

superposable à celle des contrôles au niveau du derme, et que les fibres de collagène sont de diamètre<br />

et de striations normales. En revanche, il existe des anomalies histologiques pouvant faire évoquer<br />

une anomalie de la matrice extracellulaire : espace extrafibrillaire trop « vide » autour des fibres de<br />

collagène, présence d’amas de microfilaments et de vésicules larges et vides limitées par une<br />

membrane au sein des fibroblastes.<br />

Le gène de la fibrilline-3 (FBN3), deuxième gène candidat de la région, a été exclu par<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 20


séquençage.<br />

Seules les anomalies histologiques peuvent faire évoquer une anomalie de la matrice<br />

extracellulaire, aucune hypothèse ne peut être faite concernant le gène candidat attendu (Combe,<br />

1971 ; Jouhaud, 1974 ; Bébé, 1983 ; Kunz, 1995 ; Wirtz, 1996)<br />

Certains auteurs ont également rapporté une excrétion augmentée de lysine, cystine, citrulline<br />

et acide glutamique, pouvant orienter vers une anomalie du collagène (Schmidt and Bernth-Petersen,<br />

1981).<br />

2.2 Identification du gène responsable du syndrome Weill-Marchesani à<br />

transmission autosomique récessive<br />

2.2.1 Localisation génétique<br />

Le gène responsable du syndrome Weill-Marchesani AR a été localisé en 19p13.3-p13.2 par<br />

Faivre et al, 2003 dans deux grandes familles consanguines l’une libanaise et l’autre d’Arabie<br />

Saoudite. Il s’agit de la région comprise entre les marqueurs D19S905 (AFMb042zh1) et D19S840<br />

(AFMb022xb1).<br />

La taille de la région est de 6,1 Mb et comprend 192 gènes.<br />

2.2.2 Identification du gène responsable du WMS AR<br />

Nous avons poursuivi la stratégie de gène candidat et un autre gène de la matrice<br />

extracellulaire a retenu notre attention : ADAMTS10. Aucune bibliographie ne décrit ce gène mais, de<br />

par son homologie de séquence, on sait qu’il appartient à une grande famille dont certains membres<br />

codent des protéines avec une activité procollagènase.<br />

Nous avons testé le gène ADAMTS10 (a disintegrin and metalloproteinase with<br />

thrombospondin motifs 10) dans ces deux familles ainsi que dans un cas sporadique. Nous avons mis<br />

en évidence deux mutations à l’état homozygote : une mutation stop (709C>T), une mutation de<br />

splice (1190+1G>A) dans nos familles consanguines. La ségrégation de la mutation au sein de chaque<br />

famille a été testée : les parents sont hétérozygotes, et les enfants sains, hétérozygotes comme les<br />

parents ou homozygotes sauvages.<br />

Le cas sporadique est hétérozygote composite : 709C>T et 810+1G>A.<br />

ADAMTS10 (NM_030957 ; GI:56121814) comprend 24 exons codants et 2 non-codants.<br />

2.2.2.1 La famille ADAMTS et ADAMTS10<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 21


La famille de métalloprotéases ADAMTS (a disintegrin and metalloproteinase with<br />

thrombospondin motif) est connue depuis peu puisque la première décrite est ADAMTS1 en 1997.<br />

Ces protéines sont retrouvées chez les invertébrés et les mammifères. Rapidement, 19 membres sont<br />

identifiés (Apte et al, 2004).<br />

La famille des ADAMTS se distingue de la famille ADAM (a disintegrin and<br />

metalloproteinase), protéines fixées à la membrane. Les ADAMTSs ont la particularité d’être<br />

secrétées dans la matrice extracellulaire. Les ADAMTSs constistuent une sous-famille des<br />

adamlysines, metalloendopeptidases. Elles ont en commun un domaine métalloprotéase qui a une<br />

homologie avec les reprolysines, enzymes du venin de serpent. Les ADAMTS sont des protéines<br />

synthétisées à l’état de précurseurs comme zymogènes, qui après clivage du prodomain peuvent être<br />

activées par d’autres enzymes, convertases comme la furine.<br />

Une sous-famille des ADAMTS a été rapportée et nommée ADAMTSL (pour ADAMTS-like)<br />

comprenant 3 membres : ADAMTSL1, ADAMTSL2, ADAMTSL3 (Apte et al, 2004). Les<br />

ADAMTSL sont aussi des protéines secrétées mais elles n’ont pas d’activité enzymatique (Hall et al,<br />

2003).<br />

2.2.2.1.1 Le rôle des ADAMTS dans le développement<br />

Ces métalloprotéases et les ADAMTS en particulier ont un rôle dans la protéolyse des<br />

protéines de la matrice extracellulaire. Depuis la description, en 1997 du premier membre de la<br />

famille des ADAMTS, ADAMTS1, les ADAMTS sont impliquées dans de nombreux processus<br />

biologiques : organisation cellulaire, coagulation, inflammation, arthrite…<br />

ADAMTS2, ADAMTS3 et ADAMTS14 forment un sous-groupe d’enzymes procollagen Npropeptidases<br />

capables de dégrader le ou les procollagène(s) I, II et III.<br />

ADAMTS1, 4, 5, 8, 9 et 15 sont toutes des protéoglycanases. ADAMTS5 est l’aggrécanase majeure<br />

de l’ostéoarthrite (Glasson et al, 2005 ; Stanton et al, 2005)<br />

Certaines ont des substrats identifiés et leur activité enzymatique caractérisée (Flannery et al, 2006)<br />

ADAMTS10, ADAMTS 13 et ADAMTS2 sont les trois membres de cette famille pour lesquelles<br />

jusqu’alors des mutations inactivatrices sont rapportées et leur implication dans une pathologie<br />

donnée.<br />

ADAMTS2 est une procollagen-N-propeptidase. Des mutations non-sens (Q225X et W795X) et des<br />

délétions génomiques dans ce gène sont responsables du syndrome autosomique récessif d’Ehlers<br />

Danlos type VIIC (Colige et al, 1999 ; Colige et al, 2004). Les souris déficientes pour ce gène<br />

présentent le phénotype d’Ehlers Danlos type VIIC : une peau d’une extrème fragilité du fait d’un<br />

défaut de synthèse des fibrilles de collagène. Les souris mâles sont stériles et présentent une<br />

spermatogenèse diminuée (Le Goff et al, 2006).<br />

ADAMTS13 est de loin l’enzyme la plus étudiée, elle est responsable du purpura<br />

thrombocytopénique. La diminution de l’activité de cette protéase empêche la dégradation du facteur<br />

de von Willebrand (VWF). Un déficit fonctionnel sévère, c'est-à-dire une activité


mutation ancestrale commune dans les populations d’Europe du Nord et d’Europe Centrale<br />

(Schneppenheim et al, 2006)<br />

Aucune corrélation génotype-phénotype n’a pu être mise en évidence. Le phénotype clinique est très<br />

variable comme l’âge de révélation de la maladie, le degré d’atteinte ischémique, la fréqence des<br />

poussées et la réponse aux thérapeutiques.<br />

Le traitement conventionnel de cette affection repose sur l’utilisation des corticoïdes, de la perfusion<br />

de plasma frais congelé et de plasmaphérèse.<br />

2.2.2.1.2 ADAMTS10<br />

ADAMTS 10, jusqu’alors présent dans les bases de données de cDNA, est décrite pour la<br />

première fois par l’équipe de Suneel Apte d’un point de vue biochimique en 2004 dans la même<br />

semaine de publication rapportant des mutations dans le gène. (Sommerville et al, 2004 ; <strong>Dagoneau</strong> et<br />

al, 2004).<br />

La séquence nucléotidique d’ADAMTS10 chez l’homme présente 86% d’homologie avec la séquence<br />

de la souris et 91% pour la séquence protéotidique.<br />

Synthétisée à l’état de proprotéine, elle est ensuite clivée en deux sites Arg 64 -Gly 65 et Arg 233 -<br />

Ser 234 . La protéine est N-glycosylée avant d’être secrétée.<br />

Par hybridation in situ, les auteurs ont montré une expression assez ubiquitaire d’Adamts10 chez la<br />

souris à partir du stade de gestation E12.5 puis une plus grande spécificité d’expression dans le<br />

poumon, le cartilage squelettique et la région cranio faciale avec un niveau maximal entre le 15 ème et<br />

17 ème jour.<br />

2.3 Résultats complémentaires non publiés<br />

2.3.1 Familles de Weill-Marchesani à transmission autosomique récessive<br />

Nous avons étudié 3 nouvelles familles de WMS AR : familles 4, 5 et 6. Nous ne présentons ici que<br />

le cas index de la famille 4.<br />

Famille 4<br />

Cette patiente, âgée de 39 ans, a une taille de 147 cm, présente une myopie, une microsphérophakie<br />

ainsi qu’une brachymétacarpie et une camptodactylie.<br />

De nouvelles mutations ont été mises en évidence dans le gène ADAMTS10 dans les exons 3,<br />

6, 8, 12, 23 et 24. Cinq de ces six nouvelles mutations sont de type faux-sens.<br />

On peut noter que même si les mutations sont distribuées sur tout le gène ; le domaine<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 23


catalytique de la protéine est souvent touché, et que des arginines sont fréquemment mutées. Le<br />

nombre de familles reste insuffisant pour emmettre des hypothèses quant à l’importance des<br />

domaines.<br />

2.3.2 Familles de Weill-Marchesani à transmission autosomique dominante<br />

Nous avons étudié deux familles WMS AD supplémentaires, la première d’origine française et la<br />

seconde d’origine allemande.<br />

Famille WMS AD n°4<br />

Dans cette famille, la mère et son fils présentent une dysmorphie assez caractéristique avec une peau<br />

épaisse, des extrémités courtes et trapues et une ectopie du cristallin.<br />

Famille WMS AD n°5<br />

La patiente, de petite taille est agée de 59 ans chez qui il a été diagnostiqué une ectopie du<br />

cristallin, une myopie, une peau épaisse. Nous ne disposons pas de radiographies, ni de photos.<br />

La transmission autosomique dominante avait été évoquée quand son fils a présenté les mêmes<br />

signes cliniques. La petite fille agée de 12 ans présente la même dysmorphie et une peau épaisse.<br />

Etude de la fibrilline-1<br />

Le gène de la fibrilline-1 a été séquencé sur ADN génomique. Nous disposons pour amplifier<br />

les 65 exons avec les jonctions introns/exons de ce gène de 66 couples d’amorces (Pallares-Ruiz et al,<br />

2006).<br />

Les conditions d’amplification sont :<br />

1) mix réactionnel qui comprend par tube 12,5 μl de Master Mix (Promega), 7,5 μl d’eau, 4 μl des<br />

amorces F+R à 10 pmol. Pour l’exon 1, il faut ajouter 1,25 μl de DMSO.<br />

2) 1 μl d’ADN à 50 ng/ μl<br />

3) programme PCR : dénaturation 5’ à 95°C<br />

35 cycles avec 30’’ à 95°C, 30’’ à 62°C, 30’’ à 72°C<br />

élongation finale 10’ à 72°C<br />

Identification de nouvelles mutations dans le gène FBN-1 dans le WMS AD<br />

Pour la famille WMS AD 4, à la fois chez la mère et son fils, nous avons identifié dans l’exon<br />

6 une mutation faux-sens 640G>A soit G214S, qui touche un domaine EGF-like. Cette mutation est<br />

référencée dans la base des mutations du syndrome de Marfan, mais le phénotype associé n’est pas<br />

décrit.<br />

Pour la famille WMS AD 5, nous avons identifié chez la grand-mère et sa petite fille, une<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 24


mutation faux-sens 1051C>A, soit Q351K. Présente dans l’exon 9, elle touche un domaine riche en<br />

cystéines. Cette mutation n’est pas référencée dans la base des polymorphismes, ni dans la base des<br />

mutations du syndrome de Marfan. Nous ne l’avons pas retrouvé chez 90 témoins caucasiens testés<br />

au laboratoire. Nous ne disposons pas de matériel pour le fils.<br />

Autre cas de WMSAD cité en communication orale<br />

Une délétion en phase de 12 nucléotides dans l’exon 20 de FBN1 est rapportée chez un patient<br />

de 61 ans WMS. Le frère et la sœur sont décédés subitement à 43 et 63 ans. Le fils de ce patient,<br />

chez qui la délétion est retrouvée, est diagnostiqué atteint d’un syndrome de Marfan. (De Backer et al,<br />

2005)<br />

2.4 Etude histologique<br />

L’homogénéité clinique nous a amené à rechercher les éléments histologiques qui diffèrent<br />

entre les deux formes : WMS AR et WMS AD.<br />

2.4.1 Immunomarquage anticorps FBN1<br />

Nous disposions des fibroblastes des familles WMS AR 1 et 2, de la famille AD n° 4 et d’un<br />

patient Marfan pour lequel la mutation FBN1 C1782R a été mise en évidence. Nous avons cultivé les<br />

fibroblastes (6 ème passage) à confluence 48 heures dans du RPMI en chambre de culture de type<br />

Labteck (Falcon). Nous avons fixé les cellules 30’ en paraformaldéhyde (PFA) 4% à 4°C avant de<br />

rincer au PBS 1X (Invitrogen). Après avoir incubé dans une solution bloquante PBS /BSA 3%, deux<br />

dilutions de l’anticorps primaire FBN1 (clone12A5.18. Cell Signaling) : 1/25ème et 1 /50ème ont été<br />

réalisées. L’anticorps secondaire est dilué au 1/400ème (Alexa Fluor TM 488 phalloidin. Molecular<br />

Probes).<br />

Des lames contrôles, avec uniquement un marquage avec l’anticorps secondaire ont été réalisées en<br />

parallèle. Les noyaux sont marqués au DAPI (Vectashield. Vector).<br />

Aucun marquage n’a été optenu pour nos lames test ce qui valide la spécificité de l’anticorps<br />

primaire.<br />

Nous avons observé que chez l’ensemble de nos patients WMS AR, WMS AD et Marfan, le<br />

marquage est sensiblement diminué par rapport au contrôle. Chez le contrôle, nous distinguons très<br />

nettement les cytoplasmes. Aucune différence de marquage n’apparaît entre Marfan, WMS AR et<br />

WMS AD.<br />

2.4.2 Etude ultrastructurale par microscopie électronique WMS AD/WMS AR<br />

Nous avons, dans un premier temps, montré qu’il n’existait pas de différence de marquage<br />

entre les fibroblastes en culture de WMS AR et de WMS AD.<br />

Nous avons observé en microscopie électronique des coupes de peau et des fibroblastes en culture.<br />

Les coupes et l’observation microscopiques ont été réalisées en collaboration avec le Dr L Zylberberg<br />

(Jussieu).<br />

Les observations faites en microscopie électronique pour le WMS AD et le WMS AR sont<br />

identiques, aucune distinction n’a pu être établie.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 25


2.5 Discussion et perspectives<br />

Notre travail a permis d’identifier le gène responsable de la forme récessive du syndrome de<br />

Weill-Marchesani. Nous totalisons sept mutations (3 mutations tronquantes et quatre faux sens) dans<br />

ADAMTS10 dans cinq familles de WMS AR. Pour la forme autosomique dominante, cinq mutations<br />

sont rapportées dans le gène de la fibrilline-1.<br />

La revue de la littérature montre que peu de mutations sont publiées dans le WMS en regard du<br />

nombre d’observations faites par des ophtalmologistes ; notamment aucune publication ne rapporte la<br />

mutation responsable du WMS et du Marfan dans la grande famille de Bowers. L’incidence de ce<br />

syndrome est fort probablement sous évaluée.<br />

Différents axes de recherche dans la poursuite de ce travail pourront être mis en œuvre :<br />

· La connaissance du groupe des dysplasies acroméliques<br />

Dans la classification internationale, le groupe des dysplasies acroméliques, dysplasies<br />

caractérisées par des membres courts, comprend notament la dysplasie géléophysique (DG), la<br />

dysplasie acromicrique et le syndrome de Weill-Marchesani. La dysplasie géléophysique et la<br />

dysplasie acromicrique ont en commun avec le syndrome de Weill-Marchesani la petite taille, la<br />

brachydactylie, la limitation articulaire.<br />

1) La connaissance des bases génétiques des dysplasies acroméliques nous permettra de situer<br />

le rôle de la famille des ADAMTS au sein de ce groupe et sa fonction dans la matrice extracellulaire.<br />

Une stratégie de cartographie par homozygotie, utilisée avec succès pour le syndrome de<br />

Weill-Marchesani, nous permettra de localiser puis d’identifier le gène responsable de la dysplasie<br />

géléophysique. Des familles consanguines sont en cours de recrutement.<br />

2) L’étude comparative histologique de trois dysplasies acroméliques. La présence d’une peau<br />

épaisse dans le WMS, ainsi que dans la DG, nous a conduit à mener cette expérience comparative<br />

d’un point de vue ultra-structural. La collecte des biopsies de peau est en cours.<br />

· L’étude comparative de l’expression de FBN1/ADAMTS10<br />

Il nous parait interressant d’étudier le profil d’expression en hybridation in situ de ADAMTS10<br />

et de la fibrilline-1 au cours du développement, en prénatal et en postnatal, puisque le syndrome de<br />

WMS se caractérise par un retard de croissance postnatal. Nous disposons au sein de notre laboratoire<br />

d’une banque d’embryons humains, ce qui nous permet d’initier cette étude.<br />

· L’étude du rôle de TFGβ<br />

ADAMTS10 est une enzyme dont le subrat est inconnu. Les interactions entre ADAMTS10 et la<br />

fibrilline-1 restent à élucider. D’autres partenaires sont fort probablement impliqués. On ne connait<br />

pas le mécanisme exact du complexe TGFβ : le dimère de TGFβ mature se lie à son propeptide<br />

nommé LAP (latency associated asoociated peptide) formant ainsi le complexe SLC (small latent<br />

complex) biologiquement inactif (Figure 19). Le complexe SLC est lié de façon covalente au LTBP<br />

(latent TGFβ binding protein) pour former à son tour un super complexe LLC (Large latent complex).<br />

Il est secrété dans l’espace extracellulaire et se lie à des protéines de la matrice(Charbonneau et al,<br />

2004).<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 26


L’étude du facteur TGFβ et de ses complexes nous permettra peut être d’établir un lien entre<br />

FBN1 et ADAMTS10 et d’expliquer les phénotypes : la grande taille dans le syndrome de Marfan et<br />

la petite taille dans le WMS.<br />

3 LE SYNDROME DE STUVE-WIEDEMANN<br />

OU<br />

LE SYNDROME DE SCHWARTZ-JAMPEL TYPE II<br />

3.1 Définition et signes cliniques<br />

En 1971, Stüve et Wiedemann décrivent pour la première fois chez deux sœurs et leur cousin<br />

germain un syndrome caractérisé par l’association d’une incurvation des os longs, d’une<br />

camptodactylie, d’une détresse respiratoire et d’accès d’hyperthermie majeure, conduisant au décès<br />

dans la première année de vie (Stüve et Wiedemann, 1971). Il s’agit de deux familles dans lesquelles<br />

les parents sont apparentés : les mères sont sœurs et les pères frères.<br />

Le syndrome de Stüve-Wiedemann (SWS, 601559) fait partie du groupe des chondrodysplasies avec<br />

incurvation des os longs. Il est transmis sur un mode autosomique récessif et caractérisé par une<br />

incurvation des os longs avec épaississement de la corticale interne, anomalies métaphysaires et<br />

camptodactylie. Il s’y associe des manifestations de dysautonomie (détresse respiratoire, accès<br />

d’hyperthermie) responsables le plus souvent du décès dans les premiers mois de vie (Cormier-Daire,<br />

1998).<br />

Par ailleurs, à coté de la forme classique du syndrome de Schwartz-Jampel de type 1 (SSJ1, OMIM<br />

2558000) diagnostiquée dans l’enfance, il a été individualisé une forme néonatale sévère de SSJ<br />

congénitale particulièrement fréquente dans les Emirats Arabes, se manifestant à la naissance par des<br />

contractures, une camptodactylie, des accès de myotonie, des accès d’hyperthermie, un décès précoce<br />

et des manifestations osseuses à type d’incurvation congénitale des os longs. Le gène du SJS1 est<br />

localisé en 1p36, il s’agit du perlecan, glycoprotéine de structure de la matrice extracellulaire (Brown<br />

et al, 1997).<br />

Le chevauchement clinique et radiologique du SWS avec le syndrome de Schwartz-Jampel de type 2<br />

(SJS2) a conduit à suggérer que SWS et SJS2 pouvaient être alléliques (Cormier-Daire et al, 1998,<br />

Superti-Furga et al, 1998).<br />

A ce jour, une vingtaine de cas de SWS a été rapportée dans la littérature dont 12 sont décédés<br />

dans les premiers mois de vie. (Kozlowski et al, 1996, Chabrol et al, 1997, Cormier-Daire et al, 1998,<br />

Superti-Furga et al, 1998, Chen et al, 2001).<br />

Evolution<br />

Certains auteurs rapportent le cas de plusieurs enfants survivants atteints du syndrome de<br />

Stüve-Wiedemann. (Kozlowski et al, 1996, Superti-Furga et al, 1998, Chen et al, 2001, Al-Gazali et<br />

al, 2003 ; Di Rocco et al, 2003 et dernièrement Reither et al, 2006). Depuis le début de cette étude,<br />

nous avons recensé une dizaine d’enfants survivants.<br />

Les manifestations osseuses caractéristiques sont : une incurvation majeure des membres inférieurs,<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 27


une petite taille, une scoliose progressive, des fractures spontanées, une Coxa vara, ainsi que des<br />

grosses articulations. (Di Rocco et al, 2003 ; Chen et al, 2001)<br />

Les manisfestations de dysautonomie associées sont une dysrégulation de la température corporelle,<br />

une langue dépapillée et une aréflexie et une absence de réflexes cornéens.<br />

Le développement neurologique est normal.<br />

Etudes complémentaires<br />

Connaissance moléculaire<br />

En 2001, Chen et al rapportent le cas d’un enfant SWS survivant, âgé de 9 ans pour lequel les<br />

analyses cytogénétiques révèlent un marqueur surnuméraire (SMC) du chromosome 5. Ce dernier est<br />

localisé dans une région proche du centromère (5p12 ou 5q11.2).<br />

Analyse biochimiques : Chabrol et al, en 1997 rapportent 3 cas de Stüve-Wiedemann issus de deux<br />

familles avec des anomalies de la chaine respiratoire, mais l’étude de la chaine respiratoire chez deux<br />

enfants de notre série est normale (Cormier-Daire et al, 1998).<br />

Analyse histologique : L’analyse histologique de la fémorale métaphysaire des patients montre une<br />

ossification endochondrale peu perturbée avec des chondrocytes hypertrophiques normaux mais des<br />

travées osseuses épaisses, irrégulières et désorganisées et de nombreux ostéoclastes suggérant une<br />

anomalie des ostéoblastes et des ostéoclastes ( Cormier-Daire et al, 1998).<br />

3.2 Mise en évidence d’un locus du syndrome de Stüve-Wiedemann par la<br />

méthode de cartographie par homozygotie<br />

3.2.1 Les familles de notre échantillon initial<br />

Notre échantillon comprend 19 familles : 14 consanguines et 5 non-consanguines soit un total de 24<br />

enfants. Les origines ethniques représentées sont les Emirats Arabes Unis (5 familles), la France (2),<br />

Gitan (2), l’Italie (2), Israël (2), le Canada (1), le Portugal (1), le Sénégal (1), la Turquie (1) et la<br />

Yougoslavie (1).<br />

Les enfants pour lesquels un diagnostic clinique de syndrome de Stüve-Wiedemann ou de syndrome<br />

de Schwartz-Jampel de type 2 (SJS2) a été retenu ont été intégrés à cet échantillon.<br />

Parmi les 24 enfants, 16 sont décèdés et 8 sont vivants. Certains ont fait l’objet de publications.<br />

3.2.2 Région d’intérêt<br />

Nous avons au préalable exclu le locus du perlecan (1p36) responsable du syndrome SJS1<br />

pour les familles 1, 2, 6 et 9 (Nicole et al, 2000).<br />

Nous avons ensuite utilisé une stratégie de cartographie par homozygotie dans les 4 premières<br />

familles consanguines en réalisant un tour du génome au CEPH : Famille 1 uniquement avec le<br />

deuxième garçon atteint, famille 2, famille 6 et famille 9.<br />

Dans un premier temps, ces familles nous ont permis d’identifier une région d’intérêt sur le<br />

chromosome 5, très centromérique puisque les grandes régions d’homozygotie de ces familles se<br />

trouvent de part et d’autre du centromère.<br />

Ce sont les familles 1 et 17 qui nous ont permis de définir la région d’intérêt.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 28


Un évènement de recombinaison entre les loci D5S1964 et OSMR-CA chez l’individu atteint<br />

de la famille 1 a permis de définir la borne distale de l’intervalle génétique. Un événement de<br />

recombinaison entre les loci D5S418 et D5S1457 chez les enfants atteints de la famille 17 a permis<br />

de définir la borne proximale de l’intervalle génétique. Ces résultats définissent une région<br />

d’homozygotie de 3,2 Mb.<br />

3.2.3 Calcul du Lod score<br />

Les résultats des haplotypes de 11 familles consanguines et d’une famille non-consanguine<br />

sont reportés dans le tableau 3. Le Lod-score a été calculé pour les marqueurs microsatellites de la<br />

région candidate grâce à la version 5.1 M-LINK du programme LINKAGE. Les fréquences<br />

allèliques, disponibles sur le site du CEPH (Centre d’études du Polymorphisme Humain) sont en<br />

annexe.<br />

Le lod-score maximal a été obtenu pour le marqueur D5S418 (10.66 à q=0), en tenant compte des<br />

boucles de consanguinité et des fréquences allèliques des marqueurs.<br />

3.3 Identification du gène responsable du syndrome de Stüve-Wiedemann<br />

3.3.1 Exclusion du gène FLJ39155<br />

Candidat par sa position, ce gène FLJ39155 dénommé « weakly similar to perlecan » est<br />

apparu comme un gène à tester par sa fonction putative. La protéine possède des domaines EGF-like<br />

et des domaines laminines-G tout comme le perlecan, nom commun de HSPG (Basement membranespecific<br />

heparan sulfate proteoglycan core protein).<br />

Ce dernier est responsable du syndrome de Schwartz-Jampel de type I (Nicole et al, 2000).<br />

D’après la base Unigene, l’expression de ce gène est assez ubiquitaire.<br />

Ce gène comprend 22 exons et plusieurs transcrits sont décrits.<br />

Les probants des familles 1 et 6 ont été séquencés.<br />

Le séquençage génomique du gène FLJ39155 nous a permis de mettre en évidence un polymorphisme<br />

hétérozygote chez le probant de la famille n°1, famille consanguine. Ce résultat nous permet<br />

d’exclure ce gène et ainsi réduire la région d’intérêt.<br />

FLJ39155 exon 4 base 332 polymorphisme: A ou G soit (R111H)<br />

Père : homozygote A/A<br />

Mère : hétérozygote A/G<br />

Enfant Atteint : hétérozygote A/G<br />

3.3.2 Etude du gène LIFR<br />

LIFR (Leukemia Inhibitory Factor Receptor) a été considéré comme un bon candidat par sa<br />

fonction. En effet, les souris homozygotes invalidées pour le gène LIFR présentent une masse osseuse<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 29


éduite avec un nombre d’ostéoclastes augmenté, une diminution du nombre des astrocytes dans le<br />

cerveau et la moelle épinière. De plus, les souris meurent dès le premier jour de vie (Ware et al,<br />

1995). LIFR code une sous-unité aussi appelée gp190, qui, associée à la sous-unité gp130, compose<br />

un récepteur capable de fixer le ligand LIF et de transduire le signal via la voie Jak/Stat.<br />

Le gène LIFR, cloné en 1996 s’étend sur 70 kb et comprend 20 exons (Tomida et Gotoh, 1996).<br />

Nous avons donc entrepris le séquençage génomique et choisis les couples d’amorces permettant<br />

d’obtenir les jonctions intron-exon.<br />

Par séquençage direct, nous avons identifié 14 mutations. Ces mutations sont des mutations<br />

responsables de l’apparition prématurée d’un codon stop (5 non-sens et 9 splices).<br />

Ces mutations ségrègent avec la maladie. Deux mutations sont récurrentes : 1789C>T et 653_654ins<br />

T, ce qui suggère pour ces mutations un effet fondateur.<br />

Nous avons identifié 10 polymorphismes dont 1 marqueur microsatellite:<br />

3.3.3 Test d’expression de LIFR<br />

Le profil d’expression de LIFR est d’après la base de données UNIGENE très ubiquitaire.<br />

Nous avons testé l’expression de ce gène dans les chondrocytes et les ostéoblastes en raison du<br />

phénotype du syndrome de Stüve-Wiedemann et obtenu un fragment spécifique dans ces deux types<br />

cellulaires.<br />

Le fragment de PCR obtenu après RT est spécifique du gène LIFR.<br />

Amorce sens : CCTCATCTTAGATGTGTCTC<br />

Amorce anti-sens : TTCTCCTCACCTGGCATTAC<br />

La taille du fragment obtenu est de 397pb. La température d’annealing est de 56°C.<br />

Une amplification du gène ubiquitaire GAPDH sert de contrôle :<br />

Amorce sens : AGACAGCCGCATCTTCTTGT<br />

Amorce anti-sens : CCACAGTCTTCTGAGTGGCA<br />

La taille du fragment obtenu est de 587 pb. La température d’annealing est de 58°C.<br />

Par ailleurs, l’analyse comparative chez 3 de nos patients mutés LIFR montre une diminution du<br />

signal. Ceci suggère un phénomène de mRNA decay.<br />

3.3.4 Scatchard<br />

Ce test a été réalisé en collaboration avec le Dr Anne Godard de Nantes.<br />

L’analyse de liaison ligand-récepteur par la méthode de scatchard a été réalisée avec les fibroblastes<br />

des patients 1, 4, 7, 10 et deux contrôles. La courbe déterminée par les points noirs correspond à celle<br />

obtenu avec les témoins. Plus on ajoute du ligand marqué et plus on sature les sites de liaison au<br />

récepteur. Les 4 analyses réalisées avec les fibroblastes de malades sont identiques et montrent qu’il<br />

n’y a aucune fixation du ligand. Les témoins ont 1500 sites de fixation par cellule.<br />

3.3.5 Test fonctionnel : stimulation par le ligand LIF<br />

Ce test fonctionnel permet de tester la transduction du signal après fixation du ligand à son récepteur<br />

spécifique (Figure 11). En effet, après fixation du LIF au récepteur, il y a activation des voies<br />

JAK/STAT (Janus kinase/signal transducer and activator of transcription) et MAPK (mitogenactivated<br />

protein kinase). STAT 3 est phosphorylé, s’homo-dimérise et peut alors transloquer dans le<br />

noyau et activer des gènes cibles.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 30


3.3.5.1 Révélation par Western Blot<br />

En ce qui concerne les détails expérimentaux, nous nous sommes servis des données de la littérature<br />

(Hiragun et al, 2000).<br />

Les fibroblastes patients et contrôles, déplétés au minimum 12h heures dans un milieu sans sérum<br />

sont stimulés 15 minutes avec le LIF (20 ng/ml) à 37°C. Les extraits protéiques totaux sont déposés<br />

sur gel de protéines NuPAGE®. Les protéines STAT3P, STAT3 et actine comme contrôle sont tour à<br />

tour révélés par des anticorps spécifiques. On met en évidence que, dans les fibroblastes témoin C1 et<br />

C2, il y a présence de la protéine STAT3P après stimulation par le ligand LIF ; de ce fait le récepteur<br />

est fonctionnel. Par contre, dans les fibroblastes de nos patients mutés LIFR, la voie STAT n’est pas<br />

activée.<br />

3.3.5.2 Test d’immunofluorescence<br />

Sur fibroblastes en culture, la même expérience de stimulation est réalisée. La révélation est possible<br />

par l’anticorps STAT3P immuno-fluorescent (protocole en annexe). On remarque que chez le malade<br />

la localisation du STAT3P marqué reste cytoplasmique après stimulation avec le ligand ; l’image est<br />

identique à celle du temps T0 (sans stimulation) et à celle du témoin à T0. Dans les fibroblastes<br />

témoin, après stimulation avec le LIF, le STAT3P est concentré uniquement dans le noyau. Il y a eu<br />

activation de la voie Jak/Stat.<br />

3.4 Résultats complémentaires<br />

3.4.1 Le diagnostic prénatal<br />

L’identification de mutations dans LIFR chez les patients Stüve-Wiedemann a permis<br />

d’aborder la question du conseil génétique dans le cadre du diagnostic prénatal (DPN). Très<br />

rapidement et avant même la publication de l’article, des familles déjà touchées ont été demandeuses.<br />

Deux approches combinées permettent de rendre un résultat sûr : l’une est indirecte par l’étude de la<br />

ségrégation dans la famille, l’autre est directe par le séquençage du gène.<br />

Méthode indirecte<br />

Nous testons les 7 microsatellites flanquants le gène LIFR : D5S2021, D5S1964, LIFR-CA, OSMR-<br />

CA, FYB-CA, DAB2-CA et D5S2022 afin de constituer un haplotype. Comme ces marqueurs sont<br />

peu informatifs, il est souvent nécessaire de tester la totalité.<br />

Méthode directe<br />

Le séquençage du ou des exons permet de connaître immédiatement le statut du fœtus : sain,<br />

hétérozygote (porteur sain) ou atteint.<br />

Les résultats<br />

Les tests nécessaires sont simples à mettre en place.<br />

Trois demandes de diagnostic prénatal ont pu être satisfaites.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 31


3.4.2 Etude de nouvelles familles Stüve-Wiedemann<br />

Quarante nouvelles familles Stüve-Wiedemann ont été recrutées, dont 12 sont consanguines.<br />

3.4.2.1 Identification de nouvelles mutations<br />

Parmi les nouvelles familles, 10 ont des mutations dans LIFR et 6 nouvelles mutations sont<br />

identifiées : 167-170delTAAC, 875T>C, 1105_1106insT, 1438-4A>G, 1865C>T et 2074C>T. Elles<br />

touchent les domaines CRH1, Ig-like, CRH2, FNIII. La protéine synthétisée est tronquée.<br />

3.4.2.2 Les familles sans mutation dans LIFR<br />

Les douze nouvelles familles que nous avons collectées nommées de A à L, sont sans<br />

mutation dans le gène LIFR après séquençage génomique.<br />

3.4.2.2.1 Etude de liaison en 5p13<br />

Une étude de liaison en 5p13, au locus LIFR a été réalisée dans certaines familles (Figure 14).<br />

Nous montrons que les familles C, D, I, J ne présentent pas de région d’homozygotie au locus ce qui<br />

est un argument permettant d’exclure LIFR.<br />

3.4.2.2.2 Test fonctionnel<br />

Lorsque nous disposions de fibroblastes, nous avons réalisé le test fonctionnel de stimulation par le<br />

LIF.<br />

Chez les patients des familles A, E, F et J, on met en évidence que STAT3 est phosphorylée après<br />

stimulation par le ligand LIF. Le profil obtenu est identique au contrôle (Tableau 12).<br />

Chez les patients des familles B, L, il n’y a pas d’activation de la voie STAT ; le profil est identique à<br />

celui obtenu pour un patient muté dans LIFR .<br />

L’activation de la voie Stat après stimulation par le LIF chez des patients Stüve-Wiedemann<br />

nous permet de mettre en évidence deux groupes : ceux qui possèdent une activation normale de la<br />

voie et ceux pour lesquels cette voie est inactive.<br />

3.5 Discussion et perspectives<br />

Dans un premier temps, une stratégie de cartographie par homozygotie nous a permis de<br />

localiser le locus responsable du syndrome de Stüve-Wiedemann en 5p13, puis dans un second temps<br />

nous avons identifié des mutations dans le gène LIFR. Nous totalisons dans vingt neuf familles, deux<br />

mutations faux-sens et dix neuf mutations tronquantes « perte de fonction ». Douze familles restent<br />

sans mutation. On peut déjà affirmer que le gène LIFR est le gène majeur du syndrome de Stüve-<br />

Wiedemann.<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 32


Aucun argument ne nous permet d’établir une corrélation génotype/phénotype. Les enfants<br />

survivants n’ont pas de mutation particulière que l’on pourrait qualifier de mutation modérée.<br />

Des familles SWS sans mutation dans LIFR ont été l’objet d’une nouvelle étude clinique,<br />

celle-ci ne nous permettant pas d’identifier des caractéristiques cliniques distinctes confirme le<br />

diagnostic ; nous affirmons que le SWS est homogène cliniquement et génétiquement hétérogène.<br />

Notre projet est maintenant centré sur l’identification d’un second gène impliqué dans le SWS.<br />

Pour cela, nous disposons de 6 familles consanguines pour lesquelles LIFR a été exclu, soit par le test<br />

fonctionnel, soit par l’absence d’homozygotie en 5p13.<br />

Les gènes candidats<br />

Une stratégie gènes candidats peut dans un premier temps être testée. LIFR appartient à un<br />

système extrêmement complexe . Tous les acteurs de cet ensemble : ligands / récepteurs / molécules<br />

de la cascade /gènes cibles sont de potentiels candidats.<br />

Nous étudierons en priorité les loci de CRLF1, en 19p12 et de CLC en 11 q13.3. En effet, ce<br />

gènes sont responsables du Cold-induced sweating syndrome, proche du SWS, caractérisé par une<br />

dysrégulation de la température corporelle, une kyphoscoliose, une limitation des mouvements des<br />

épaules, des difficultés alimentaires et respiratoires néonatales (Knappskog et al, 2003 ; Rousseau et<br />

al, 2006).<br />

Un tour du génome<br />

Après exclusion des gènes candidats par leur fonction, une stratégie de cartographie par<br />

homozygotie sera adoptée chez les probants de nos 6 familles consanguines.<br />

La société DECODE (www.decode.com), prestataire de service, fournit en 3 mois les résultats du<br />

génotypage. En fonction du panel choisi, le tour du génome comprend soit 2000 marqueurs distants de<br />

2 cM, soit 1000 marqueurs distants de 4 cM. Dans un deuxième temps, d’autres marqueurs<br />

supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les régions d’intêret.<br />

Tests de nouvelles cytokines<br />

Les résultats obtenus par Western Blot après stimulation au LIF nous ont montrés que cet<br />

unique test est insuffisant dans les cas où :<br />

Il y a activation de la voie Stat, c'est-à-dire que la sous-unité gp190 est fonctionnelle.<br />

Il n’y a pas d’activation de la voie Stat, et le séquençage du gène LIFR ne révèle aucune mutation.<br />

C’est la raison pour laquelle nous devons élargir notre échantillon de cytokines de la famille de l’IL-6<br />

afin d’évaluer la fonctionnalité de leurs récepteurs.<br />

IL-6, le CNTF, l’OSM nous permettent de tester les récepteurs hétéro-dimériques respectifs :<br />

GP130/IL-6R, CNTFR /GP190/GP130, GP190/GP130/OSMR.<br />

Il s’agit d’une première sélection qui peut être complétée par d’autres cytokines telle que<br />

IL-11, CT-1, CLC/CLF-1 ou IL-31.<br />

Nous disposons actuellement pour cela d’un panel de 6 lignées de fibroblastes. (Familles A, B,<br />

E, F, J et L /Tableau 12)<br />

Tests de complémentation fonctionnelle<br />

Dans cette expérience, on émet l’hypothèse que la complémentation de deux souches de<br />

fibroblastes de patients SWS déficientes chacune de gènes différents permet d’obtenir la restauration<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 33


d’un phénotype normal. Le test de stimulation par différentes cytokines nous permet de mettre en<br />

évidence l’activation de la voie Jak/Stat.<br />

Etude du rôle de LIFR dans l’os<br />

Nous disposons de coupes d’os de deux patients SWS nous permettant de réaliser des études<br />

histologiques. Nous pouvons montrer soit la colocalisation de deux protéines par marquage<br />

immunofluorescent, soit étudier l’expression par hybridation in situ d’un gène d’intêret dans ce<br />

syndrome.<br />

Etude du syndrome de Crisponi<br />

Un nouveau syndrome, rare, proche du syndrome de Stüve-Wiedemann a été rapporté, il s’agit<br />

du syndrome de Crisponi. Ce syndrome se caractérise dès la naissance par des contractions<br />

musculaires caractéristiques du visage, des accès d’hyperthermie, une hypotonie des muscles du cou,<br />

une camptodactylie, un décès précoce dans les premiers mois de vie (Crisponi, 1996). Nous avons<br />

étudié deux cas index diagnostiqués atteints de ce syndrome.<br />

Nous n’avons pas mis en évidence de mutation dans LIFR chez ces patients. Seule une lignée de<br />

fibroblastes était disponible pour le test fonctionnel et nous avons montré qu’il existe une<br />

transduction du signal après stimulation avec le LIF.<br />

Etude d’une famille consanguine<br />

Cette grande famille de gitan avec deux boucles de consanguinité et deux enfants atteints vient d’être<br />

recrutée.<br />

Une stratégie de cartographie par homozygotie sera mis en œuvre afin d’identifier le locus morbide.<br />

Nous effectuerons une étude de liaison en 5p13, afin d’exclure le gène LIFR avant de réaliser un tour<br />

du génome.<br />

L’approche fonctionnelle sera possible et la voie STAT sera testée par stimulation des fibroblastes des<br />

deux patients par le ligand LIF.<br />

.<br />

4 CONCLUSION<br />

La stratégie de cartographie par homozygotie a permis pour ces deux syndromes rares de mettre<br />

en évidence le locus morbide. Le travail moléculaire a été un travail de recherche clinique permettant<br />

la constitution d’échantillons homogènes. Ces deux syndromes ont une incidence très faible, et notre<br />

travail a été possible grâce à des collaborations internationales. A ce titre, il faut remercier tous les<br />

médecins collaborateurs et les familles, sans qui ces études n’auraient pas existées.<br />

Tant pour le syndrome de Weill-Marchesani que pour le syndrome de Stüve-Wiedemann,<br />

l’homogénéité clinique a été confirmée, contrastant avec une hétérogénéité génétique. Dans le<br />

syndrome de Weill-Marchesani, on a montré que la fibrilline 1 est responsable de la forme dominante<br />

et que ADAMTS10 est responsable de la forme récessive. Dans le syndrome de Stüve-Wiedemann,<br />

seul le gène LIFR est identifié.<br />

L’identification de ces deux nouveaux gènes : ADAMTS10 et LIFR contribuera à la<br />

compréhension de l’ossification endochondrale. Ces deux gènes sont impliqués dans deux processus<br />

différents : ADAMTS10 est une nouvelle enzyme avec un ou plusieurs substrats encore inconnus et<br />

LIFR est un récepteur aux cytokines. C’est le premier récepteur de ce type identifié muté dans une<br />

chondrodysplasie.<br />

Les interactions FBN1/TGFβ/ADAMTS10 restent à élucider pour comprendre la<br />

<strong>EPHE</strong> Banque de Monographies SVT 34


physiopathologie du syndrome de Marfan et celle du syndrome de Weill-Marchesani. Ceci sera<br />

possible par la connaissance de la fonction d’ADAMTS10 au sein de la matrice extracellulaire.<br />

La mise en évidence d’un autre gène responsable du syndrome de Stüve-Wiedemann permettra le<br />

mieux comprendre le rôle de la sous-unité gp190 (LIFR) dans l’os et d’expliquer le défaut de<br />

remodelage osseux. Quel est le rôle de LIFR sur l’ostéoblaste ? Comment expliquer la double action<br />

sur les ostéoblastes et les ostéoclastes ? Quels sont les gènes cibles de STAT3P dans le noyau ? Pour<br />

l’étude de ce syndrome, le test fonctionnel est un outil précieux qui nous permet de coliger les<br />

familles et pour la suite des recherches, d’appréhender l’efficacité de molécules thérapeutiques.<br />

5 ARTICLES<br />

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