Diabètes monogéniques - Diabète de type 2 Déterminants Génétiques Gilberto Velho Inserm U695 Déterminants Génétiques du Diabète de Type 2 et de ses Complications

Diabètes monogéniques - Diabète de type 2

Déterminants Génétiques

Inserm

Institut national

de la santé et de la recherche médicale

Gilberto Velho

Inserm U695Déterminants Génétiques du Diabète de Type 2 et de ses Complications

VasculairesFaculté de Médecine Xavier Bichat, Paris

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Le diabète sucré

• Définition – "une affection métabolique d'étiologie multiple,

caractérisée par une hyperglycémie chronique avec perturbation du métabolisme des hydrates de carbone, des lipides et des protéines, et résultant des défauts de la sécrétion d'insuline, de l'action de l'insuline, ou de leur association.." (OMS.1998)

• Critères de diagnostic– glycémie à jeun (plasma) ≥ 7,0 mmol/l ou– glycémie 2 heures après charge orale en glucose

supérieure à 11,1 mmol/l

Classification des diabètes sucrés - OMS 1998

Diabète de type 1 : 2 à 5% des diabètes

Diabète de type 2 : 85 à 95% des diabètes Absence processus auto-immun Début tardif (> 40 ans) Souvent associé à une obésité

Autres types spécifiques de diabète : 1 à 5% des diabètes

Anomalies génétiques impliquant l'insulinosécrétion Mody (maturity onset diabetes of the young) Diabète néonatal Diabète d'origine mitochondriale

Endocrinopathies, infections, autres syndromes génétiques .. .

Diabète gestationnel : chez 2 à 5 % des femmes enceintes

Le diabète sucré, problème majeur de santé publique

WHO 2004 - http://www.who.int/entity/diabetes/actionnow/en/mapdiabprev.pdf

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)

sont requis pour visionner cette image.+ 102 %

+ 160 %

+ 180 %

+ 44 %

+ 130 %

Global2000: 171 million2030: 366 million

+ 114 %

http://www.who.int/entity/diabetes/actionnow/en/mapdiabprev.pdf


WHO 2004 - http://www.who.int/entity/diabetes/actionnow/en/diabprev.pdf


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Nombre estimé de personnes diabétiques

Diabète


Antidiabétiques oraux, insuline, régime ...

TraitementsNon curatifs

Coûts importants

+ de 1000 €/ patient / an

Complications micro- et macro-vasculaires

Cécité, insuffisance rénale, amputations membres inférieurs,

maladies cardio-vasculaires ...

~2,9 millions de diabétiques en France (prévalence : ~4,4%) en 2009

Fréquent et en augmentation

Plan

Diabètes monogéniques x Diabète

polygénique

(mutation causale x allèles de susceptibilité)

Déterminants génétiques des diabètes : voies

physiopathologiques

Quelques donnés cliniques

Un peu de méthodologie

Diabète de Type 2

Syndrome multifactoriel

Susceptibilité génétique: ~100% de concordance chez des jumeaux

identiques prévalence variable dans différents groupes

ethniques

Des facteurs d'environnement (choix alimentaire, obésité, sédentarité) modulent l’expression de la susceptibilité génétique

DietPhysical Activity

ObesityStress

GENES

Interaction of genes and environment in T2DM

Obésité : problème majeur de santé publique

QuickTime™ et undécompresseur TIFF (LZW)










MICROALBUMINURIEMICROALBUMINURIE

Lien épidémiologique(physiopathologie en grande

partie méconnue)

Lien épidémiologique(physiopathologie en grande

partie méconnue)

GLYCÉMIEGLYCÉMIE HÉMOSTASEHÉMOSTASEOBÉSITÉOBÉSITÉ

PRESSION ARTÉRIELLEPRESSION

ARTÉRIELLE LIPIDESLIPIDES

Le DT2 et les autres facteurs de risque cardiovasculaires sont intimement liées

Hyperglycémie du DT2 : physiopathologie complexe

Diminution de la sensibilité à l’insuline- muscles, foie, adipocytes

Défaut insulino-sécrétoire (absolu ou relatif) Défauts primaires inconnus Hyperglycémie chronique : 60 syndromes

Insulino-

sécrétion

Insulino-résistance

DT2

GÉNÉTIQUE

ENVIRONNEMENT

Maladie polygénique : combinaison de plusieurs défauts génétiques ou de l’action simultanée de plusieurs allèles défavorables

Différentes combinaisons de défauts génétiques d'un sujet diabétique à l'autre

Le nombre de loci de susceptibilité n’est pas connu

Formes monogéniques : ~5% des diabètes ? MODYs

Diabète Mitochondrial

Diabète Néonatal

Diabètes associés à certains syndromes raresDiabètes associés à certains syndromes rares

(Lipodystrophies, Wolfram, Wollcott-Rallison…)(Lipodystrophies, Wolfram, Wollcott-Rallison…)

Hétérogénéité génétique du Diabète de Type 2

Diabète de type 2 : maladie multifactorielle polygénique

Plusieurs variants génétiques

fréquents ayant des effets individuels mineurs

expressiondu diabète

Facteurs d'environnement

Controls(n=3065)

T2D subjects(n=4472)

Frequency of rs10010131 genotypes (%)

Cheurfa et al. Diabetologia 2011

GG

37.1

41.4

WFS1 gene and type 2 diabetes

GA

47.5

46.0

AA

15.4

12.6

Odds Ratio (95% C.I.): 1.48 (1.24 - 1.76) p<0.0001for G in a codominant model

unseulgène

Mutations rares à effet majeur

Diabète

A

A

C

C T

G

Formes monogéniques de diabète

diabète

ND

Diabète monogéniqueà hérédité autosomique dominante

+/- +/- +/-

+/- +/- +/- +/- +/- +/-

+/-+/-+/-+/-

-/-

-/- -/- -/-

-/- -/--/-

+/- M / WT

-/- WT / WT

Plan


polygénique



physiopathologiques



1 - Phosphorylation du glucose

- GCK

2 - chaîne respiratoire

mitochondrial

- mtDNA, UCP2

3 - Canaux potassiques

dépendants de l'ATP

- Kir6.2, SUR1

4 - Facteurs de transcription

- HNF1A, HNF1B, HNF4A, TCF7L2 …

5 - Stress du réticulum

endoplasmique

- Pancreatic EIF2-a kinase (PERK),

Wolframine, Insuline

Sécrétion d'insuline en réponse au glucose

Déterminants génétiques de la sécrétion d'insuline :

voies impliquées dans les diabètes

Bell et al. Nature, 2001

1

2

3

4

5

GLUCOKINASEGLUCOKINASE

glucose

G-6-P

Insulin release

glycolysis

ATP

K’

Km glucose

enzymatic activity

metabolic flux

ATP production

insulin release

[ glucose ]

Glucokinase activity and regulation of insulin secretion

Phénotypes cliniques associés aux mutations de la glucokinase

• Hyperglycémie familiale de l'enfance (Mody2) : mutations hétérozygotes

• Diabéte néonatal : mutations homozygotes (ou deux mutations hétérozygotes en allèles différents)

• Hypoglycémie avec hyperinsulinisme : mutations activatrices hétérozygotes

Km glucose

activité enzymatique

flux métabolique

production d'ATP

sécrétion d'insuline

[ glucose: 7 mM ]

Graded glucose infusion in glucokinase-deficient (Mody2) subjects

Byrne et al.: J Clin Invest 93:1120-1130, 1994

controls

mody2

1413121110987654

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

INS

UL

IN S

EC

RE

TIO

N R

AT

E (

pm

ol/

min

)

PLASMA GLUCOSE (mM)

Dose-response curve

9.08.58.07.57.06.56.05.55.04.50

20

40

60

80

100

GLUCOSE (mM)

Glucose sensitivity of -cells

RE

LA

TIV

E S

LO

PE

OF

CU

RV

E (

% /

mM

)

A10fsIVS1A+1G>T

Q26XL30PV33_K39dupR36WQ38PE40KR43HG44SG44DG44fsH50YH50RA53S

V62MV62AE70K

G72RD73GD78HD78EG80SG80AG81SV89fsE93del10

Q98XW99XV101MT103NK104fsY108HY108CY108FY108XI110TP111LA119DIVS3+1G>AIVS3+1G>T

G162fsL164PT168PK169fsK169NF171LA173SG175R

G175EG175VG178RN180KV181AV182MR186XA188TA188ER191WR191QG193RIVS5+1del33

V203AT206MT206RT209MM210KM210TC213RY215XE216XE220XE221KG223SM224T

I225FI225MV226MV226fsG227CIVS6+2T>A

IVS6-2A>TT228AT228RT228MN231fsM235TM238fsQ239RE248XM251VM251IC252RC252YE256K

W257RG258CA259TG261RG261ES263PG264SE265XE268XL271del22R275CD278EE279QE279XS281F

IVS7-1G>AQ286XG294DG295fsM298KG299RE300QE300KL304PL309PV310fs

G318RF334fsS336LE339GIVS8+2T>G

T342PR358XS360XV367MR369PR377CA378VH380Q

C382YS383fsS383LS383XA384TG385VA387TA387VR392CE395_R403delV401fsI404fsI404SG407SS411FK414EL415VIVS9+1G>CIVS9+1G>T

IVS9-7del11IVS9-1G>CV427fsS433_I436delC434YS441WS445fsG446RR447fsR447Q

S453LS453XA454VA460fs

IVS3-2A>GIVS3-1G>TL122VY125delY125_D132dupC129YI130TS131PL134PH137RQ138PL146RT149P

T149IF150delF150SF150LS151fsV154fsH156YE157KK161NIVS4+2del10IVS4+2del15

-cellpromoter

Liverpromoter

1a 1b 1c 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Glucokinase mutations associated with hyperglycemia

Velho et al. 2004


- GCK


mitochondrial

- mtDNA, UCP2



- Kir6.2, SUR1




endoplasmique







1

2

3

4

5

100 à 1000 mitochondries / cellule 2 à 10 chaînes d'ADNmt / mitochondrie

ADNmt• Double brin• 16 569 paires de bases• 37 gènes

Complèxes I, III, IV et V de la chaîne respiratoire (13 gènes) ARN de transfert (22 gènes) ARN ribosomiaux (2 gènes)

Mitochondries et ADN mitochondrial

• Transmission maternelle

• Ségrégation aléatoire dans les tissus foetaux

• Risque élevé de mutations• Absence de protection par les histones

• Absence de mécanismes nucléaires de réparation

• Chaîne en totalité codante

• Hétéroplasmie• Présence dans les mitochondries d'une même cellule de l'ADNmt natif et

muté

• Augmente avec l'âge

• Conditionne la pénétrance, le phénotype et la gravité de certaines maladies

ADN mitochondrial

m.3243 A>G tRNALeu(UUR)

• Mutation ponctuelle (A>G) en position 3243 de l'ADN mitochondrial, dans le gène de l'ARN de transfert de la leucine

• Deux phénotypes :• MELAS (Mitochondrial Encephalomiopathy Lactic Acidosis

Stroke-like episodes)

• MIDD (Maternally Inherited Diabetes ans Deafness) (Van den Ouweland et al. Nature Genetics 1992)

• Déficit oxydation/phosphorylation (chaîne respiratoire)

• Déficit énergétique (insulaire)• se manifeste principalement dans les tissus les plus métaboliquement

actifs : pancréas, cochlée, muscles, reins, myocarde...

• Insulinopénie d'aggravation progressive(Kadowaki et al. NEJM 1994; Velho et al. Diabetes 1996)

• Corrélation positive entre le taux d'hétéroplasmie (lymphocytes) et l'HbA1c (Laloi-Michelin et al. JCEM 2009)

• Sensibilite à l'insuline normale(Kadowaki et al. NEJM 1994; Velho et al. Diabetes 1996)

MIDD : Physiopathologie du diabète




- GCK


mitochondrial

- mtDNA, UCP2



- Kir6.2, SUR1




endoplasmique





1

2

3

4

5

La fermeture des canaux potassiques dépendants de l'ATP des cellules β-pancréatiques (IKATP) est une étape clé de la régulation de la sécrétion d'insuline

IKATP est composé de deux sous-unités :

Un élément de la famille des canaux ioniques qui forme le pore (Kir6.2) Un élément régulateur, le récepteur des sulfamides de type 1 (SUR1)

Les gènes codant pour SUR1 (ABCC8) et Kir6.2 (KCNJ11) sont proches (4.5 kb) sur le chromosome 11p

Les canaux potassiques dépendants de l'ATP des cellules β-pancréatiques

(IKATP)

GLUCOSE

Voltage-dependentCa++ channel

insulin

ATP

G-6-P

GLUCOSE

K+

Ca++

pyruvate

ATP-sensitiveK+ channel

K’

SUR1

Kir6.2K+

tolbutamide

diazoxide

PANCREATIC -CELL KATP

S S

S S

K K

K K

NBD2NBD1

SUR1 Kir6.2

Ashcroft and Gribble, 1999

outside

inside

GLUCOSE


insulin

ATP

G-6-P

GLUCOSE

K+

Ca++

pyruvate

ATP-dependentK+ channel

K’

SUR1

Kir6.2K+

tolbutamide

diazoxide

• Mutation C42R (rare)Diabète autosomique dominant

• Polymorphismes (fréquents)• DT2 polygénique

• Mutations (rares)• Hyperinsulinisme-Hypoglycémie néonatal persistent. Transmission

autosomique récessive. Hyperplasie diffuse des cellules pancréatiques.

• Diabète néonatal: formes transitoires et permanentes. Transmission autosomique dominante

Phénotypes associés aux variants moléculaires de

Kir6.2 (KCNJ11)

GLUCOSE


insulin

ATP

G-6-P

GLUCOSE

K+

Ca++

pyruvate


K’

SUR1

Kir6.2K+

tolbutamide

diazoxide

Yorifuji et al. JCEM 2005

Kir6.2 mutation and autosomal dominant diabetes

*Cys42Arg

6 wk22 yr

26 yr

3 yr

age at diagnosis of diabetes

T2DM

CONTROLS

p

Glu/Glu Glu/Lys Lys/Lys

35% 45% 20%

44% 45% 11%

0.001

Glu 23 Lys (E23K)

Hani et al. Diabetologia 41: 1511-1515, 1998Inoue et al. Diabetes 46: 502-507, 1997Sakura et al. Diabetologia 39: 1223-1236, 1996Hansen et al. Diabetes 46: 508-512, 1997

Kir6.2 (KCNJ11) gene and type 2 diabetes

Van Dam et al. Diabetic Medicine 2005

Meta-analysis: KK vs EE genotype

Relationship between phenotype, genotype and functional severity of Kir6.2 (KCNJ11) mutations and

polymorphisms

Hattersley et al. Diabetes 2005

• Polymorphismes (fréquents)• DT2 polygénique

• Mutation E1506K

• Hyperinsulinisme Hypoglycémie et/ou diabète autosomique dominant

• Mutations activatrices (rares)• Hyperinsulinisme-Hypoglycémie néonatal persistent. Transmission

autosomique récessive. Hyperplasie diffuse des cellules pancréatiques.

• Mutations activatrices dans l'allèle paterne + perte focale de l'allèle materne• Hyperinsulinisme-Hypoglycémie néonatal persistent. Forme sporadique.

Hyperplasie focale des cellules pancréatiques.

Phénotypes associés aux variants moléculaires de

SUR1 (ABCC8)

GLUCOSE


insulin

ATP

G-6-P

GLUCOSE

K+

Ca++

pyruvate


K’

SUR1

Kir6.2K+

tolbutamide

diazoxide

ABCC8 exon 18 :ABCC8 exon 18 :ACC>ACTACC>ACTThr775ThrThr775Thr

Reis et al. 2002

Graded glucose infusion in non diabetic subjects

0

2

4

6

8

0 60 100 140 180 220 260 300

TEMPS (min)G

luco

se(m

g/k

g/m

in)

450400350300250200150100500

1

2

3

4

5

INSULIN (pM)

GL

UC

OS

E C

LE

AR

AN

CE

(ml

/ K

g b

.w.

/ m

in)

Insulin sensitivity

CC

CT

0

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

3 5 7 9 11 13 15

GLUCOSE (mM)

INS

UL

IN S

EC

RE

TIO

N R

AT

E (

pm

ol/k

g/m

in)

CC

CT

p<0.03

Allelic variation of SUR1 and insulin-secretion

0

2

4

6

8

0 60 100 140 180 220 260 300

TEMPS (min)




- GCK


mitochondrial

- mtDNA, UCP2



- Kir6.2, SUR1




endoplasmique





1

2

3

4

5

3'5'

CIS elements

Nuclear Factors

Expression of Target Genes:Glucose transport

Glucose metabolismInsulin secretionIslet development

insulin release

Glucose

Transcription factors and beta-cell function

Hepatocyte nuclear factor-1a

• Homeodomain-containing transcription factor

• Encoded by TCF1 gene (chromosome 12q)

• Structurally related to HNF-1 (MODY5)

• Function as a homodimer or as a heterodimer with HNF-1

• Expressed in liver, pancreatic -cells, kidney

dimerisationdomain(1-31)

DNA-binding domain(184-280)

POU motif Homeodomain

proline richactivationdomain II(281-318)

serine richactivationdomain I(547-628)

21 aa loop

Mutations and polymorphisms in HNF1A (Mody3) gene

7 8 9 10Exon1 2 3 4 5 6

IVS5nt-2A>GP379fsdelCTP379fsdelTP379fsinsCT392fsdelAQ401fsdelCI414G415fsTCG>CCG415RS432CT433I

IVS7nt-6G>AH514RP519LR537T

S594II618ME619KT620IM626K

Promoter

C241GC241RS247fsinCL254MV259DT260MR263CW267XR271WR272HR272CR272fsdelGCP291fsinsCP291fsdelCG292fsdelGA301TA301fsinsA

W113XK117ES121fsdelCY122CDN127I128NP129TR131QR131WG132KV133MS142FH143YK158NR159QR159WA161TR171XV173fsdelTG

T547E548fsdelTGA559fsinsAG/S574R583QR583GL584S585fsinsTCIVS9nt+1G>A

Q7XL12HG20RI/L27G31DG42P43fsCC>AR55G56fsdel GAGGGA/V98L107R

IVS2nt-1 G>AG191DR200WR200QR203HR203CK205QR229QR229X

A443fsdelCAP447LS/N487T492IS498R

IVS5nt+2T>A

-267G>AHNF-4a siteHNF-3 siteC/EBP site

Graded glucose infusion in Mody subjects

Byrne et al. 1994, 1996

1413121110987654

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

controls

nondiabetic MODY3

Insu

lin s

ecr

etio

n r

ate

(pm

ol/m

in)

Plasma glucose (mM)

MODY-2

Pontoglio et al. J Clin Invest 101: 2215-2222, 1998

glucose perfusion

3025201510500

300

600

900

PERFUSATE GLUCOSE CONCENTRATION (mM)

INS

UL

IN (

pM

)

-/-

+ / -

+ / +

26260

5000

10000

15000

PERFUSATE GLUCOSECONCENTRATION (mM)

+ / ++ / -

- / -

20 mM arginine

INS

UL

IN (

pM

)

In situ perfused pancreas

Insulin secretion in response to glucose and arginine in HNF1A deficient mice

mRNA level of target genes in islets of HNF-1a deficient mice

Shih et al. Diabetes 2001

Hprt +RT

Hprt -RT

HNF-1

HNF-1

HNF-4

SHP-1

DCOH

PDX-1

Neuro-D1

GCK

GLUT2

NBAT

L-PK

M2-PK

Glucagon

INS-1

INS-2

+/+ +/- -/-wt / mut

0.7

1.0

3.9 *

1.3

1.6 *

2.4 *2.5 *

0.7

3.9 *1.4 *3.4 *

0.9

0.7

1.7 *

1.3

+/+ +/- -/-wt / mut

0.9

1.0

11.5 *1.9 *

1.7 *

2.9 *2.1 *1.8 *

17.6 *

3.9 **31.6 *

1.1

1.8 *2.5 *

1.5

newborn pancreas adult pancreas

HNF-1

HNF-4

HNF-1

IPF-1

NEURO-D1

HNF-3

GCK

Transcription factors associated with MODY and their target genes

SHP-1(small heterodimer partner 1)

Aldolase-B

L-Piruvate KinasePCD/DCoH

(pterin-4-carbinolamine dehydratase)

IAPP

GLUT-2

INS-2

INS-1

Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase

NBAT(neutral and basic amino acid transporter)

Other unknown target genes

Kir6.2

TCF7L2 (ou TCF-4) regulates the transcription of proglucagon TCF7L2 (ou TCF-4) regulates the transcription of proglucagon gene that encodes GLP-1gene that encodes GLP-1

GLP-1: peptide released from enteroendocrine cells of the small GLP-1: peptide released from enteroendocrine cells of the small intestine in response to food intake.intestine in response to food intake.

TCF7L2 & GLP-1 (Glucagon-Like Peptide 1)



Actions of GLP-1Actions of GLP-1

It acts on a specific receptor on pancreatic It acts on a specific receptor on pancreatic beta cells, stimulating insulin formation and beta cells, stimulating insulin formation and releaserelease

This action is glucose-dependent, occurring This action is glucose-dependent, occurring when blood glucose levels are high and when blood glucose levels are high and decreasing as they dropdecreasing as they drop

It inhibits the release of glucagon from It inhibits the release of glucagon from alpha cells, reducing glucose output from alpha cells, reducing glucose output from the liverthe liver

It It improves insulin sensitivityimproves insulin sensitivity

It slows the emptying of the stomachIt slows the emptying of the stomach and and produces a feeling of fullness, reducing the produces a feeling of fullness, reducing the desire to eat.desire to eat.

TCF7L2 & T2DM

Zhang et al. Diabetes 2006

TCF7L2 variants and insulin secretion (OGTT)

Florez et al. NEJM 2006




- GCK


mitochondrial

- mtDNA, UCP2



- Kir6.2, SUR1


- HNF1A, HNF4A, HNF4A TCF7L2 …


endoplasmique





1

2

3

4

5

Stress du Réticulum Endoplasmique

• Situation où la surcharge sécrétoire épuise dans le temps la machinerie de maturation des protéines de sécrétion

• Une réponse dite UPR, permet à la cellule de retrouver un état physiologique :

– Répression de la synthèse protéique par

atténuation de la traduction

– Induction de la transcription des gènes

codant pour les protéines de la machinerie

de maturation au niveau du RE et pour des

enzymes de dégradation.

• SRE non compensé conduit à l'apoptose• Base biochimique de maladies

monogéniques associées à un diabète :– Syndrome de Wolfram

– Syndrome de Wolcott-RallisonF.Foufelle & P.Ferré, MEDECINE/SCIENCES 2007

W

• Syndrome de Wolfram : atteinte neuro-dégénérative autosomique récessive :

– diabète insipide + diabète sucré + atrophie optique + surdité (DIDMOAD) + anomalies du tractus urinaire + ataxie + neuropathie périphérique + troubles psychiatriques.

• Mutations du gène WFS1 codant pour la Wolframine, glycoprotéine de la membrane du réticulum endoplasmique

• Augmentation de la prévalence du diabète sucré chez les apparentés de premier degré des patients : possible effet hétérozygote des mutations.

• Gène candidad du diabète de type 2

• Délétion conditionnelle de WFS1 au niveau des cellules bêta-pancréatiques chez la souris :

– RE dilaté avec augmentation des marqueurs du stress du RE

– Apoptose avec perte des cellules bêta-pancréatiques

– Diabète sucré

Wolframine et Diabète

Abs

ence

of

DM

(%

)

Kaplan-Meier (disease-free) curve according to genotype

Cox Proportional Hazards Survival Regression Analyses:

Hazard Ratio: 1.4395% C.I. 1.09-1.48

p=0.008

Recessive model (GX vs CC), adjusted for sex, age and BMI

Wolframin and T2DMWolframin and T2DM

Association of the major G-allele of R228R (rs7672995) with the incidence of DM in the DESIR cohort during

follow-up

Cheurfa et al. Diabetologia 2011

Des variants dans des gènes modulateurs de l'action de l'insuline contribuent à la susceptibilité au diabète de type 2

Adiponectine, dépense énergétique et sensibilité à l'insuline

Fasshauer et al. Biochimie 2004

Regulation of Adiponectin in adipocytes

Adiponectin and type 2 diabetes

Prospectif study of 5200 French Caucasian subjects: 3 year follow-up Allelic associations (odds ratio 1.5 - 4.8)

Increased BMI Increased abdominal fat Hyperglycemia

Low adiponectin levels: predictive of IFG/T2DMFumeron et al. Diabetes 2004

PPAR Pro12Ala polymorphism and risk of T2DM

• PPAR

– Nuclear hormone receptor

– Regulator of adipogenesis

– Target for thiazoladinediones

• The rare 12Ala allele (2-10%):

– Decreased receptor activity

– Lower BMI

– Improved insulin sensitivity(Deeb et al. Nature Genetics, 1998)

– Decreased risk of type 2 diabetes(Altshuler et al. Nature Genetics, 2000)

Meta-analyses

Plan


polygénique



physiopathologiques



Hétérogénéité clinique des diabètes monogéniques

• Sévérité et évolutivité du défaut d'insulinosécrétion

• Degré d'hyperglycémie

• Présentation clinique et complications du diabète

• Anomalies associées au diabète

• Pénétrance de la maladie

• Traitement et prise en charge

Classification clinique des diabètes monogéniques

(défauts primaires d'insulinosécrétion)

• Hyperglycémie / Diabète familial précoce(enfance / puberté / adulte jeune)

• Diabètes avec manifestations extra-pancréatiques

• Diabète néonatal ou très précoce (avant 6 mois)



• Hyperglycémie / Diabète familiale précoce

– Hyperglycémie familiale de l'enfance ou Mody2 (GCK)

– Diabète familial précoce (enfance/puberté/adulte jeune) : Mody3 (HNF1A)• Autres facteurs de transcription : HNF4A (Mody1)…

• Diabètes avec manifestations extra-pancréatiques




• Hyperglycémie / Diabète familial précoce


– Diabète familial précoce (enfance/puberté/adulte jeune) : Mody3 (HNF1A)

• Autres facteurs de transcription : HNF4A (Mody1)…

• Diabètes avec manifestations extra-pancréatiques– Mody5 / RCAD (Renal Cysts and Diabetes) : HNF4A

– Diabète Mitochondrial (MIDD) : m.3243A>G

– Syndromes rares : Wolfram ou DIDMOAD (WFS1), Wolcott-Rallison (EIF2AK3), TRMA "thiamine-responsive megaloblastic anemia" (SLC19A2)…




• Hyperglycémie / Diabète familial précoce


– Diabète familial précoce (enfance/puberté/adulte jeune) : Mody3 (HNF1A)

• Autres facteurs de transcription : HNF4A (Mody1)…

• Diabètes avec manifestations extra-pancréatiques– Mody5 / RCAD (Renal Cysts and Diabetes) : HNF4A

– Diabète Mitochondrial (MIDD) : m.3243A>G

– Syndromes rares : Wolfram ou DIDMOAD (WFS1), Wolcott-Rallison (EIF2AK3), TRMA "thiamine-responsive megaloblastic anemia" (SLC19A2)…

• Diabète néonatal ou très précoce (avant 6 mois)– Transitoire : chr 6q24, KCNJ11, ABCC8, (INS, GCK)

– Permanent : KCNJ11, ABCC8, (INS, GCK)

Plan


polygénique



physiopathologiques



Colecte et phénotypage des cohortes Choix (ou non) des gènes à étudier Génotypage Analyses statistiques

Etapes d'une étude génétique

Types d'études génétiques

Etudes de population/association

Linkage

Sib-pair

Etudes familiales

Transmission Disequilibrium Test

Gène candidat Fonction biologique connue : p/ex. sécrétion ou action de

l'insuline Locus associé à un syndrome qui inclus une hyperglycémie Locus impliqué dans une pathologie associée au diabète Locus associé au diabète dans un modèle l'animal Aucun des précédents; intuition; mon petit doigt me dit, ….

Exploration systématique du génome

Deux approches d'étude génétique

Séquençage d'un gène candidat

1a 2 3 4 5 6 7 8 9 10b c

Met Val GlnATG GTC CAA

TAAstop

codon

Basées sur la comparaison des fréquences alléliques chez des individus non-apparentés, atteints ou non-atteints d'une maladie donnée, au sein d'une population.

Méthode appropriée pour détecter des contributions mineures ou faibles d'un allèle à la susceptibilité génétique dans un contexte polygénique

Leur fiabilité dépend, néanmoins, du respect d'un certain nombre de conditions : homogénéité génétique entre patients et témoins et analyse statistique rigoureuse.

Etudes d'Association

Une association positive entre un allèle et une maladie (ou un phénotype) peut intervenir pour trois raisons:

1. L'allèle A cause directement la susceptibilité à la maladie M.

2. L'allèle A est en déséquilibre de liaison avec la cause réelle de la maladie M. Le gène impliqué devrait être découvert près du locus A.

3. Un artefact de mélange de populations (stratification de population).

Etudes d'Association

Association studies:sample size according to allele frequency and effect

size

Hattersley et al.: Lancet, 2005

Association studies:sample size according to statistical significance

Hattersley et al.: Lancet, 2005

Limites de l'approche gènes candidats

Etude systématique du génome

DMT2 •Etude d'une région restreinte

•Gènes inconnus

•Gènes à priori non candidats

•Grand nombre de genes candidats

Analyses génétiques:-Linkage-Sib-pairs-Association (GWAS)

SNPs : n>500.000

Etude systématique du génome

Genome wide association studies for type 2 diabetes

Frayling TM: Nature Genetics 2007





Hakonarson et al. Diab Metab Res Rev, 2011

Intérêts de l'étude génétique du DMT2

Dépister les sujets porteurs de la

susceptibilité génétique

Adopter précocément des mesures hygiéno-

diététiques adaptées

Développer de nouvelles thérapeutiques

Mieux comprendre les mécanismes

physiopathologiques en jeu

Mettre en œuvre des stratégies thérapeutiques

adaptées à chaque groupe étiologique

Etablir une classification plus étiologique du DTMT2

Documents

Diabètes monogéniques - Diabète de type 2 Déterminants Génétiques Gilberto Velho Inserm U695 Déterminants Génétiques du Diabète de Type 2 et de ses Complications