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Encéphalopathie épileptique précoce avec “suppression-burst”:
Déficit du transporteur de glutamate mitochondrial SLC25A22
Florence Molinari
INMED, INSERM U901 Parc Scientifique de Luminy, Marseille
Molinari et al., Am J Hum Genet, 2005 Molinari et al., Clin Genet, 2009
Evolution très défavorable
Suppression Bursts (SB) « Alternance de bouffées d’activité paroxystique avec des périodes de silence ou d’hypo-activité »
Encéphalopathie épileptiques précoces avec « suppression-bursts »
• Début < 3 mois de vie
• Pas de lésion cérébrale évidente
• Bilan métabolique normal
Encéphalopathie Epileptique Infantile précoce
Description en 1976 par Ohtahara
Encéphalopathie Myoclonique Précoce
Description en 1978 par Aicardi & Goutières
Famille S
Famille Israélienne Cousins germains
Clinique : Encéphalopathie épileptique néonatale EEG dit de “suppression-bursts” Microcéphalie ERG anormal
Famille S
Principe de la cartographie par homozygotie
Haplotype homozygote
mutation Génotypage du génome : Marqueurs microsatellites CGH Array SNPs
Région homozygote chez les enfants atteints et génodifférente chez les autres membres de la famille
Région 11p15.5 – 3 MB
Région 11p15.5 – 3 MB
SLC25A22
D11S1363
D11S4177
D11S4046
D11S1318
D11S4088
1,1
0,4
0,3
0,5
0,5
Mb
R
PTDSS2 RNH
TOLLIP STK29
SIRT3 PSMD13
MRPL23 CTSD SYT8
D11S1363
D11S4177
D11S4046
D11S1318
D11S4088
1,1
0,4
0,3
0,5
0,5
Mb
PTDSS2 RNH
TOLLIP STK29
SIRT3 PSMD13
MRPL23 CTSD SYT8
Régi
on c
andi
date
CII CIII CIV
Glu
Glu + H+
α-KG + NH4+
GDH NAD+
NADH
CV
Gdh CI UQ
C H+
Glycerol-3P DuQH2 DCPIP C
H+ H+ H+
O2
Malate
Pyruvate
Succinate ATP ADP
GC
ext
int
SLC25A22
SLC25A22 or GC1 Transporteur de glutamate mitochondrial
Mutation c.617C>T
TACTTCCCGCTCTTT
Exon 8 - Contrôle Exon 8 - mutant c.617C>T p.Pro206Leu
Patient
Homo sapiens SLC25A22 Homo sapiens SLC25A18 Mus musculus SLC25A22 Rattus norvegicus SLC25A22 Mus musculus SLC25A18 Drosophila melanogaster Zebra Fish C. elegans XP620 Saccharomyces cerevisiae Xenopus laevis
F S V V Y F L L F A N L N Q L G
F S V V Y F P L F A N L N Q L G F S I I Y F P L F A N L N N L G F S I I Y F P L F A N L N Q L G F S I V Y F P L F A N L N Q L G F S I I Y F P L F A T L N D L G F S I V Y F P L F A N L N K L G F S V I Y F P L F A Y L D S L F S A I Y F P T Y A H L K K F S V I Y F P F T L I S N L
TACTTCCTGCTCTTT
A la recherche d’une nouvelle famille
Analyse de GC1 (6 fragments) et de GC2 (9 exons codants)
30 enfants (21 non consanguins et 9 consanguins)
1 NOUVELLE MUTATION dans GC1
Génotypage et séquençage de GC1 et GC2
• EEG de SB dans le 1er mois de vie
• Microcéphalie progressive
• ERG anormal
Famille C
Clinique EEG de “suppression-bursts”, convulsions à J5
Microcéphalie
ERG éteint
Famille algérienne
En collaboration avec Anna Kaminska et Perrine Plouin
3 3 3 6
Hypotonie néonatale axiale et périphérique
Difficultés de succion
Réflexes archaïques : Grasping +/ Moro incomplet Pas de marche automatique
ROT non retrouvés
Crises: fixité du regard, hypertonie et clonies des membres à J5
EEG à J8: suppression bursts
Fam C
Période néonatale
Electro-encéphalogramme
1 mois
Suppression bursts
6 mois
Hypsarythmie
Persistance de crises (pharmacorésistance +++)
Explorations génétiques/métaboliques –
Microcéphalie
ERG éteint / PEV et PEA nuls
Hypotonie majeure
Aucune acquisition
Syndrome pyramidal sans spasticité
Evolution de la clinique (8 ans)
IRM Cérébrale - 8 ans
Myélinisation anormale des deux pôles temporaux Absence de différenciation matières grise et blanche
IRM Cérébrale - 8 ans
Giration anormale des deux régions temporo-pariétales
IRM Cérébrale – Fam S et Fam C
Fam S – 3 ans Fam C – 8 ans
Corps calleux dysmorphique : hypoplasie et splenium anormal
Famille C –Séquençage de GC1
Patient F L A G C V A W S A A A V A V
Homo sapiens SLC25A22 F L A G C V A G S A A A V A V Homo sapiens SLC25A18 F V S G C V A G S I A A V A V Mus musculus SLC25A22 L L A G A I A G M P A A S L V Rattus norvegicus SLC25A22 G V F G A V A G A A S V F G N Mus musculus SLC25A18 F V A G C T A G S V A A V A V Drosophila melanogaster L A A G A I A G V P A A S L V C.elegans F L A G L T S G A A S S F C V S.cerevisae L T A G A I A G M P A A F L T
Exon 8 - mutant c.706G>T p.Gly236Trp
Exon 8 - WT
TGTGGCTGGGAGTCCGCC TGTGGCTTGGAGTCCGCC
Etude de la respiration mitochondriale
Ratios des activités d’oxydation
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
GOx/CR SOx/CR GOx/SO
C+ Patient
En collaboration avec Pierre Rustin (U 393, France)
Etude in-vitro de la protéine GC1
Protéine sauvage + glutamate
Protéine sauvage + NaCl
Proteine mutée + glutamate
Proteine mutée + NaCl
Mesure du transport (triangles) et de l’échange (circles)
En collaboration avec Ferdinando Palmieri (Bari, Italie)
Expression de GC1 chez l’Homme
kb
9.5
7.5
4.4
2.4
1.35
Cerv
eau
foet
al
Poum
on fo
etal
Fo
ie fo
etal
Re
in fo
etal
Expression de GC1 pendant l’embryogenèse humaine (1)
PC
Couche Moléculaire
Cortex
Hippocampes
Fœtus Humain de 15 semaines En collaboration avec Tania Attié (U781, Paris)
Complexe olivaire
Noyau des olives supérieures
Fibres Pontocérébelleuses
Fœtus Humain de 22 semaines
Protubérance
Pédoncule Cérébrale
Bulbe Rachidien
Noyaux Rouges Locus Niger
Acqueduc de Sylvius
Expression de GC1 pendant l’embryogenèse humaine (2) En collaboration avec Tania Attié (U781, Paris)
Conclusions
SLC25A22, gène autosomique récessif impliqué dans une encéphalopathie épileptique précoce avec SB
Patient 1ère crise
EEG avec SB
PC ERG PEV IRM cérébrale Hypotonie
Famille S,
Am J Hum Genet, 2005
II.1 J 0 N/A 32,5 cm à la naissance (-2 DS) normal (2a 6m)
faibles (2a 6m)
Atrophie cérébrale Corps calleux dysmorphique +
II.2 J 0 N/A 32 cm à la naissance (-2 DS) N/A N/A N/A + II.4 J 0 + 33 cm à la naissance (-1 DS) alteré
(7sem) alterés (7sem) N/A +
II.7 J 0 + 45,5 cm à 3a 9m (-2 DS) N/A N/A N/A + Famille C,
Clin Genet, 2009
IV.3 J 5 + 50 cm at 10 ans (-2 DS) Faible (7m)
Signal absent (8a) Signal absent (7m)
Atrophie cérébrale Corps calleux dysmorphique Myelinisation anormale (pôles temporaux) Giration anormale (régions temporo-parietales)
+
Conclusions
Forte expression dans le cerveau au cours de l’embryogenèse humaine (complexe dento-olivaire ; locus niger; noyaux rouges ; noyaux pontocérébelleux)
Nouveau Mécanisme Physiopathologique
SLC25A22, gène autosomique récessif impliqué dans une encéphalopathie épileptique précoce avec SB
Astrocyte
PRE-SYNAPTIC
POST-SYNAPTIC
SYNAPTIC CLEFT
Signal Transmission
Récepteurs NMDA
Glutamate
P.A
[Ca²+]
Neuron GluT
Récepteurs AMPA
Neuron Astrocyte
PRE-SYNAPTIC
POST-SYNAPTIC
SYNAPTIC CLEFT
Signal Transmission
Récepteurs NMDA
Glutamate
Glutamine
1 Glutamine synthase
2 Glutaminase
2
NH3, ATP
ADP, Pi
1
EAAT
SLC25A22
H+ 3Na+
K+
Récepteurs AMPA
3
H+
TCA
3 GDH
Neuron Astrocyte
PRE-SYNAPTIC
POST-SYNAPTIC
SYNAPTIC CLEFT
Signal Transmission
2
NH3, ATP
ADP, Pi
1
H+ 3Na+
K+
Glutamate
Glutamine
1 Glutamine synthase
2 Glutaminase
GluT
SLC25A22
Récepteurs NMDA
Récepteurs AMPA
Pertinence du modèle : TBOA
L’inhibition des transporteurs membranaires du glutamate par le TBOA génère un EEG avec SB et des crises partielles chez le rat nouveau né
Control (injection ACSF) : Pointes d’activité
récurrente
Mihl et al., Epilepsia, 2007
Pertinence du modèle : TBOA
L’inhibition des transporteurs membranaires du glutamate par le TBOA génère un EEG avec SB et des crises partielles chez le rat nouveau né
Control (injection ACSF) : Pointes d’activité
récurrente
DL-TBOA: Bouffées bilatérales de pointes d’ondes
rapides espacées par des périodes de
silence
Mihl et al., Epilepsia, 2007
Hôpital Necker-Enfants Malades, Paris
Neuropédiatres
Anna KAMINSKA Pierre LANDRIEU
(Hôpital St V. de Paul, Paris) (Hôpital Kremlin-Bicêtre)
Service de neurologie pédiatrique (Hôpital Necker, Paris) Perrine PLOUIN Olivier DULAC
Centre National de Génotypage, Evry Delphine BACQ
Dep. of Human Genetics, Jerusalem Annick RAAS-ROTHSCHILD
Department of Pharmaco-Biology, Bari
Giuseppe FIERMONTE Ferdinando PALMIERI
Luigi PALMIERI
Hôpital Robert Debré, Paris Pierre RUSTIN
Service de génétique et l’U781
Marlène RIO Ferechté ENCHA-RAZAVI Laurence COLLEAUX Tania ATTIE-BITACH Arnold MUNNICH Michel VEKEMANS
Service de radiologie pédiatrique
Nathalie BODDAERT François BRUNELLE
