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Véronique PAQUIS-FLUCKLINGER
Service de Génétique Médicale, Nice
Centre de Référence des Pathologies Mitochondriales
IRCAN, UMR 7284 / INSERM U1081 / UNS
Centre de Référence
des Maladies Mitochondriales
Sud Méditerranée
Le diabète dans
les maladies mitochondriales héréditaires
6ème colloque du Réseau MeetOchondrie
Soustons 26 – 29 septembre 2012
Dysfonctionnement mitochondrial et diabète
Dans les cellules , rôle majeur de la mitochondrie dans le couplage de la glycolyse
et de la sécrétion d’insuline
Supale et al.; Trends Endocrin Metab, 2012
Toute modification dans cette voie de signalisation est susceptible d’altérer
la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose (GSIS)
ADNmt et diabète
KO conditionnel de Tfam dans les cellules
diabète à 5 semaines de vie avec déplétion de l’ADNmt, déficit de la chaîne
respiratoire (déficit en COX), anomalies morphologiques des mitochondries dans les
cellules
Silva et al; Nat Genet, 2000
- 2 phases de progression
1. Perturbation de la sécrétion
d’insuline stimulée par le glucose
(GSIS)
2. Perte des cellules et une
réduction de la sécrétion d’insuline
Insulin tolerance test - augmentation de la sensibilité à l’insuline
Maternally Inherited
Diabetes and Deafness (MIDD)
- décrit pour la première fois en 1992
- fréquence variable: 2% en France, 16% au Japon, fréquence des porteurs de la
mutation 3243 estimée à 16.3/100 000 en Finlande et 1.4/100 000 en Angleterre
m.3243A>G
- Perturbation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose (GSIS), qui pourrait être
initiale
- Perte des cellules
- Mécanisme complexe incluant défaut de production d’insuline, toxicité du glucose et
résistance à l’insuline, en fonction du stade de progression et des patients
Physiopathologie complexe
- Diabète: pénétrance 85%, début précoce, sujets minces, 2 phénotypes différents :
diabète de « type 1 »: DID avec acidocétose inaugurale (17%)
diabète de « type 2 »: DNID (83%)
- Surdité: dans 90% des cas,
début précoce, neurosensorielle,
prédominant sur les fréquences aigües
Forme clinique « particulière »
Maternally Inherited
Diabetes and Deafness (MIDD)
MIDD, forme la plus fréquente de diabète mitochondrial
Forme clinique « particulière »
- Atteinte oculaire: « pattern macular
dystrophy », dans 80% des cas en France,
AV normale, rôle protecteur contre la
rétinopathie diabétique (3.7 fois moins
fréquente que dans les diabètes non mito)
- Atteinte rénale: sévère++, 4 à 6 fois plus
fréquente que dans les diabètes non mito
- Atteinte musculaire: dans 43% des cas à type d’intolérance à l’effort
- Atteinte cardiaque: insuffisance cardiaque, troubles du rythme et de la conduction
- Autres: digestives et neuro (MELAS)
Comparaison des patients MIDD appartenant à la série du GEDIAM et à une série japonaise
d’après Meas et al., 2010
Diabète et mutations rares de l’ADNmt
Autres mutations de l’ADNmt?
- Délétions de l’ADNmt : Syndrome de Kearns-Sayre ou syndrome de Pearson
- > 20 mutations ponctuelles décrites: dans la moitié des cas, le diabète n’est pas
le signe prédominant
- Screening exhaustif de l’ADNmt à la recherche de mutations rares hétéroplasmiques
dans les leucocytes de patients
Recherche de mutations de l’ADNmt chez 50 patients MIDD (3243 -)
I J
Designing sequencing primers.
B
Day 2
Sequencing of PCR products.
Identification of a heteroplasmic
mDNA mutation.
O
N
M
L
K
J
I
H
F
E D
C
B
A H’
P
G
PCR amplification of the
entire mtDNA with
17 amplicons
Surveyor Nuclease
Day 1
+
- + - + - + - + B I J C
Digestion of 17 amplicons
with Surveyor Nuclease Analysis of Surveyor digestion
DNA products on agarose gel.
M
Heteroduplex
= mtDNA mutation
Homoduplex
Cleavage of Heteroduplexes
Analyse de 50 patients MIDD par Surveyor
• Bannwarth et al., Nature Protocols, 2006
• Bannwarth et al., Hum Mut, 2005
Sur 50 patients MIDD
analysés, aucune
mutation de l’ADNmt
identifiée
Identification d’une mutation de l’ADNmt
(+)
Recherche de mutations
dans les gènes nucléaires
(-)
Critères d’inclusion
- Forte suspicion de maladie mitochondriale sur des
critères cliniques, radio, métaboliques, histologiques
- ET absence de délétion de l’ADNmt
- ET absence des mutations communes (MELAS, MERFF, NARP)
Place du diabète dans les MM?
Fibres ragged-red
Syndrome de Leigh
Analyse exhaustive de l’ADNmt par Surveyor
(variants hétéroplasmiques)
Identification d’une mutation de l’ADNmt
(+)
Mitochip
(variants homoplasmiques)
(-)
743 patients
inclus
Cohorte: 743 patients
< 1 an
48% 1-16 ans
26%
> 16 ans
24%
ND
75% des cas:
début des signes avant 16 ans
Diabète retrouvé chez 45 patients sur les 743
- 2 patients avec diabète et surdité
- 43 patients avec atteinte multisystémique
2%
Identification d’une mutation chez 5 patients sur les 45 avec diabète
4 patients avec atteinte multisystémique
- m.3395 A>G (MTND1), à l’état homoplasmique dans les fibroblastes
- m.7472insC (MTTS1), à l’état hétéroplasmique dans le muscle
- m.8362 T>G (MTTK), à l’état hétéroplasmique dans les leucocytes
- M.14724G>A (MTTE) , à l’état hétéroplasmique dans le muscle
Début après 16 ans
1 patient avec MIDD
MIDD et mutation instable de l’ADNmt
- 77 ans, diabétique depuis l’âge de 45 ans
- BMI 22.5kg/m2
- Introduction de l’insuline à 69 ans
- Surdité neurosensorielle bilatérale
- Pas de « macular pattern dystrophy »
Patient avec MIDD
Déficit en CI sur fibroblastes
MIDD et mutation instable de l’ADNmt
Surveyor et séquençage ADNmt
- m.14535_14536insC (F46fsX61)
- m.14535_14536insCC (F46fsX53)
dans MT-ND6
Mutation instable de l’ADNmt
favorisée par le polymorphisme
m.14530T>C (G48G)
homoplasmique
dans tous les tissus
Bannwarth et al., Diabetes Care 2011
45% 68% 74%
Difficulté du diagnostic
Conclusions
• problème de l’hétéroplasmie
• intérêt des fibroblastes
• prise en charge spécifique (metformine, sévérité des complications
rénales…)
• conseil génétique
Intérêt du diagnostic
Mécanisme exact ? Place des gènes nucléaires?
3243 prépondérante dans les MIDD, autres mutations rares
Centre de référence des Pathologies Mitochondriales Service de Génétique Médicale Hôpital Archet 2
IRCAN, CNRS UMR 7284/INSERM U1081/UNS Faculté de Médecine
Bernard VIALETTES Pierre Jean GUILLAUSSEAU
Sylvie BANNWARTH Konstantina FRAGAKI
Réseau « MITOCHONDRIES » GEDIAM