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Génétique des anomalies congénitales de l’appareil urinaire (CAKUT)
Rémi Salomon
Centre de Référence des Maladies Rénales Héréditaires de l’Enfant et de
l’Adulte
Service de Néphrologie Pédiatrique
Hôpital Necker-Enfants Malades, Paris, France
Unité Inserm U983
Université Paris Descartes
Journées Parisiennes de Pédiatrie2 et 3 Octobre 2015
Cet intervenant :
a déclaré ses liens d’intérêt
estime qu’ils ne peuvent pas influer sur cette présentation
Tous les orateurs ont reçu une déclaration de liens d’intérêt.
CAKUT
Hydrouretère
Rein multikystique
Reflux vésico-urétéralAgénésie rénale
Hydronéphrose
Hypoplasie
Dysplasie
Système double
Obstruction
Rein en fer à cheval
• 1/500 naissances • Cause majeure d’insuffisance rénale chronique chez l’enfant
• Décès 1/2000 naissances
Hyp
od
ysp
lasi
es
rén
ale
s (H
DR
)
CAKUT : cas familiaux
RécessifDominant
Hérédité mendelienne
218 cas index, anomalies chez les apparentés 1er degré : 23%
Bulum et al Ped Nephrol 2013
CAKUT : cas familiaux
Pénétrance incomplète
et
Expressivité variable
Hérédité complexe:
plusieurs évènements génétique (chez un même patient) ?
autres facteurs ?
Décès avec insuffisance rénale
Hypodysplasierénale sévère
JPUReinsnormaux
Larssen
Développement du métanephros
5ème à 35ème semaine de gestation500 000 à 1 000 000 de
néphrons par rein
Développement du metanephros: gènes impliqués
GDNF
PAX2
RET
PAX2
SIX2
GATA3
CTNNB1
Intégrinea8b1
FGFR1/2
BMP7
FGF9
Maintenance des progéniteurs rénaux
DifférenciationMésenchyme-Epithélium
Wnt9b
Wnt4
SALL1EYA1SIX1
Branching
Canaux collecteurs
Néphrons
FGF20
Bourgeon urétéral
VR
Can
al d
e W
olf
f
CITED1
BMP4
FGF9
HNF1B
WT1 Mésenchymemétanéphrique
condensé
Bardet-Biedl → BBS1-12
Beckwith-Wiedmann → p57KIP2Cat-Eye
Rena cysts and diabetes → TCF2 (HNF1b)EECFanconi
Fraser → FRAS1FrynsJeune (thoracic dystrophic)Johanson-BlizzardKlippel-Feil (sequence)Lateral (sequence)Meckel-GrubelMelnick-Fraser (BOR) → EYA1, SIX1, SIX5MURCS (association)
Oral-Facial-Digital → OFD1Pallister-HallPeter’s-Plus
Renal-coloboma → PAX2Rubinstein-TaybiSchinzel-GiedonTuberous sclerosisSaldino-NoonanMajewski
Townes-Brokes → SALL1VATER (association)
Zellweger → PAF1
AarskogAcrodysostose
Apert → FGFR2Baller-GeroldBranchio-Oculo-Facial
Campomelic dysplasia→ SOX9CHARGE (association)Chondroectodermal dysplasiaElhers-DanlosGorlin
HDR → GATA3Kabuki
Kallmann → KAL1, FGFR1, PROK2Langer-Giedon
Nail-patella sd → LMX1BOpitzRobinowRussel-SilverSaethre-Chotzen
Simpson-Golabi-Behmel →GPC3
Smith-Lemli-Opitz → D(7)HCRVon Hippel Lindau
Williams → elastineDélétions 3p, 4p, 5p, 9p,13q, 18qDuplications 4p, 9pTrisomies 9 mosaïque, 13, 18
Optic disc dysplasiaOptic disc pit
Syndrome rein colobome
Defective closure of the optic fissure in Pax2knock-out mouse
Torres et al. Development 1996
Front views
Back views
Opticfissure
Optic fissure at 6th weeks gestation in human
Family R.
EDD
EDD
Severe renal hypodysplasiaESRD 6 yrsDOB 1973
Kidney normal sizeHypomagnesemiaNo colobomaDOB 1976
GoutCl(Creat) = 72 ml/minNo colobomaDOB 1941
Severe renal HypodysplasiaFocal retinal papilla dysplasiaAnamniosMedical termination of pregnancy
PAX2 mutation detected ontrophoplast Termination of pregnancy
R252XR252X
R252XR252X
R252X
Renal Cysts and Diabetes Syndrome
Hypodysplasie rénale
Kystes corticaux
Kystes glomérulaires
et
+/- malformations utérusDéfauts canaux déférents
Mutation ou délétion TCF2 (HNF1beta) hétérozygote
Diabetes
(MODY type 5)
(hypoplasie du pancréas)
HyperuricemiaHypomagnésémieCytolyse hépatique
Reins hyperéchogènes de taille normale
en fin de grossesse Aspect de PKD
JASN 2007
Mutation de HNF1B dans 75 cas (19.9%)
• deletion : 42 (66% de novo)
• deletion d’un exon : 1
• mutations : 32, dont 18 nouvelles mutations (40% de novo)
Diabetes 4 cas entre 17 et 42 ans
Hyperuricemie et hypomagnésémie souvent associées aux mutations
HNF1B (pas tjs recherchées)
Sévérité rénale très variable entre et dans les familles
Analyse du gène HNF1B dans une cohorte de 377 patients
(étude multicentrique nationale)
Heidet et al. CJASN 2010
Anténatal
Phénotype rénal associé aux mutations du gène TCF2 (HNF1-b)
Heidet et al. CJASN 2010
(62%)
PostnatalAnténatal
Phénotype rénal associé aux mutations du gène TCF2 (HNF1-b)
Heidet et al. CJASN 2010
Renal Cysts and Diabetes Syndrome
• Gros reins hyperéchogènes chez le fœtus
• Histoire familiale ins. Rénale, diabète, goutte … (ou pas)
• Gravité rénale variable
• Risque de diabète
• Anomalie génitales
• Troubles autistiques chez qq patients (vigilance mais prudence dans l’information donnée …)
Cohorte HDR de Necker - diagnostic
HNF1B
PAX2
EYA1
SIX1
pas de mutationidentifiée
N = 716
Pas de mutation identifiée dans les cas d’agénésie rénale bilatérale
79%
dominant
récessif
complexe
Avec antécédents familiaux
N = 176 (24%)
Madariaga et al, 2013
Recherche de nouveaux gènes
Séquençage d’exome total pour 18 familles (9 avec données de liaison)
- Atteintes extra-rénales (4 familles)cœur, cerveau, os
- Agénésie rénale bilatérale (9 familles)- Dysplasie rénale multikystique (6 familles)
Phénotype sévère
- Formes récessives (11 familles)
- Formes dominantes
(3 familles)
- de novo (2 familles)
Génétique
Fœtus avec :
Stratégie
Séquençage d’exome
Analyse BioinformatiqueAnalyse de liaison
Variants d’intérêt
FiltresPolyweb
Exon 2
Exon 3
R G V D S G L Y L G M
R G W T V V S I L E X
*
Contrôle
foetus
Exon 1
Protéine sauvage
* Protéine mutée
22-/-
+/-
-/- -/-
+/-
+/+
c.337delG, p.V113Wfs*9
Validation de la mutation du gène FGF20(fibroblast growth factor 20)
Barak et al, 2012
FGF20 est exprimé au niveau du mésenchyme condensé et permet le maintien des progéniteurs rénaux Six2+
Barak et al, 2012 Culture organotypique E11.5
Identification de mutations du gène ITGA8 (intégrine a8) dans deux familles avec agénésie rénale bilatérale
ExomeExome Exome
Exon 28c.2982+2 T>C
Exon 17c.1622-1626delAGGTG
Exon 13c.1219 G>A
+
Famille 2 Famille 3
-/-+/+
Souris Itga8 -/-
Müller et al, 1997
Analyse de liaison + séquençage de l’exome >> identification d’une mutation DSTYK
Screening sur 311 patients CAKUT >> 7 variants (2.3%)
Fréquence des mutations CAKUT
• Screening de 17 gènes sur 650 familles
– Hypodysplasie rénale: 120
– Reflux vésico-urétéral: 288
– Agénésie rénale unilatérale: 90
>> 37 mutations dans 41 familles (6.3%)
HNF1b: 6, PAX2: 5
ROBO2: 4; SALL1: 9; RET: 3; EYA1: 3
GATA3: 2; CHDL1: 5; SIC2: 1; SIX5: 1
Hwang et al Kidney Int 2014
Human genome (3 x 109
bp)
90% of sequence is
anonymous
10% of sequence encodes for proteins=genes
(approx. 30 000 genes)
23 pairs of chromosomes:
22 pairs of autosomes
1 pair of gonosmes (XY or XX)
Caryotype standard (5Mb) FISH (500 Kb)
CGH-array (jusqu’à 500 pb)
Remaniements génomiques et malformations congénitales de l’appareil urinaire (CAKUT)
• Recherche de Copy Number Variation
• 522 hypodysplasie rénale
• 4733 contrôles
CNV dans 16.6% des cas
CAKUT syndromiques : 22.5%
CAKUT isolés: 14.5%
Sanna-Cherchi 2012
CAKUT et remaniements génomiques
Sanna-Cherchi 2012
Wilkinson et al, Kidney international 2015
L’hypoxie pendant la gestation induitune réduction de la néphrogénèse
L’épigénétique
Méthylation de l’ADN
Modifications des histone
Micro-ARN
Un test génétique pour quoi faire ?
• Peu de chance de trouver une mutation si CAKUT isolé en sporadique
• Si familial et/ou syndromique : se discute
– Quelle valeur pronostique ?
– Quelle implication sur la prise en charge post-natale ?
– Intérêt pour la famille de connaître l’origine de la malformation …
• On ne trouve que ce que l’on cherche …
• La génétique n’explique pas tout …
Hérédité complexe
Facteurs de l’environnement
Facteurs génétiques
Epigénétique
CAKUT: une maladie multifactorielle
PAX2oligogénique
Conseil génétique difficile !
Prudence !
Laboratoire des Maladies Rénales Héréditaires
Camille HumbertFlora LegendrePhilippine GarretOlivier NielOlivier GribouvalMarie-Claire GublerAlexandre BenmerahRémi SalomonCorinne AntignacSophie SaunierCécile Jeanpierre
Néphrologues Pédiatres
Jelena MartinovicMarie-José PerezBrigitte Leroy
Patricia BlanchetYuliya PetrovPhilippe Khau Van KienJoëlle Roume
Généticiens
Foetopathologistes
Centre de référence Marhéa
Laurence HeidetRémi Salomon
Diagnostic génétique
Vincent MorinièreRaphaëlle Campait
Plateforme de Génomique
Christine Bole-FeysotMélanie ParisotMohammed ZarhrateSolenn Pruvost
Plateforme de Bioinformatique
Patrick NitschkéFrédéric ToresCécile Masson
Remerciements
Et bien d’autres…
Collaborations internationales
Raphael Kopan, St Louis, Mo, USAL Kalaydjieva, Perth, Australie
(IC Rémi Salomon)