B - GÉNÉTIQUE MOLÉCULAIRE EN DERMATOLOGIE :

La recherche en génétique moléculaire s’est bien sûr focalisée essentiellement sur les « grandes » génodermatoses, mais d’autres types d’affections, sporadiques et notamment tumorales, ont bénéficié de progrès majeurs ces dernières années dans la compréhension de leurs mécanismes étiologiques intimes.

1- Maladies bulleuses :

Elles ont tout particulièrement intéressé les chercheurs, comme en témoigne le nombre très important de publications qui leur ont été consacrées.

Ce sont surtout les épidermolyses bulleuses congénitales (EBC) qui ont été étudiées avec des données moléculaires particulièrement bien corrélées aux modifications structurales antérieurement mises en évidence.

Par ailleurs, ces études ont fait considérablement progresser les connaissances sur la structure et la fonction des différents éléments de la jonction dermoépidermique.

2- Épidermolyses bulleuses simplex (EBS) :

Elles sont autosomiques dominantes en général, surtout liées à des mutations des kératines basales 5 et 14 qui s’associent en tandem pour former les filaments intermédiaires de kératine.

Les mutations en cause ont été bien étudiées dans les différents sous-types et il existe une certaine corrélation entre génotype et phénotype : mutations des extrémités des domaines hélicoïdaux dans les formes de Dowling-Meara, assez sévères, avec un point chaud particulier sur le codon 125 (de la kératine 14 surtout) et des difficultés à l’élongation des filaments ; mutations des régions de liaison entre les éléments du tandem (région « linker » L1-2) avec difficultés d’association entre kératine 5 et 14 dans les formes de Cockayne-Weber palmoplantaires ; mutations assez variables pour les formes généralisées de type Koebner, sur les linkers, les extrémités ou le centre de la région hélicoïdale, avec des mutations surtout faux sens dont certaines sont récurrentes ; mutations du domaine V-1 de la kératine 5 dans les EBS acrales avec pigmentation en motte du tronc et des racines des membres associée à une kératodermie palmoplantaire ponctuée.

Une forme particulière associant EBS et dystrophie musculaire est liée à des mutations du gène codant pour la plectine, molécule impliquée dans l’ancrage des filaments intermédiaires à la membrane plasmique.

* Épidermolyses bulleuses jonctionnelles :

La forme létale de type Herlitz autosomique récessive est en général due à des mutations homozygotes ou hétérozygotes composites (deux mutations différentes d’un même locus) d’une des chaînes du trimère formant la laminine 5, élément essentiel des filaments d’ancrage.

Chacune des trois chaînes alpha, bêta ou gamma, codées respectivement par les gènes LAMA3, LAMB3 et LAMC2 peut être en cause. Les mutations sont en général de type non sens avec codon stop prématuré et protéine tronquée non fonctionnelle.

Elles sont généralement « privées » (c’est-à-dire particulières à une famille donnée) avec toutefois des profils mutationnels voisins dans un même pays (effet « fondateur » ?).

Un diagnostic prénatal est possible.

La forme associée à une sténose du pylore est liée à des mutations des gènes codant pour la chaîne alpha ou bêta de l’intégrine alpha 6-bêta 4 des kératinocytes basaux, cette intégrine étant le ligand kératinocytaire de la laminine 5.

La forme dite généralisée « bénigne » (pour la différencier du Herlitz) ou GABEB (generalized atrophic benign epidermolysis bullosa) est due à des mutations du gène codant pour le collagène XVII, protéine qui n’est autre que l’antigène 2 (BPAG2, 180 kDa) de la pemphigoïde bulleuse.

Ce gène est situé en 6p11-12 et comprend 56 introns répartis sur 48 kb d’ADN génomique.

La protéine a un domaine globulaire intracellulaire et un domaine C-terminal extracellulaire alternant séquences collagéniques et non collagéniques.

Une dizaine de mutations différentes ont été retrouvées chez les patients européens, toutes situées sur le domaine extracellulaire, ce qui entraîne la perte du signal en immunohistochimie.

D’autres formes non létales d’EB jonctionnelles sont dues à des mutations des gènes codant pour une des chaînes de la laminine 5.

* Épidermolyses bulleuses dystrophiques :

Les formes dominantes et récessives habituelles sont dues à des mutations du gène codant pour la chaîne alpha 1 du collagène VII, protéine majoritaire des fibrilles d’ancrage du derme superficiel et qui joue bien sûr un rôle majeur dans la solidité de la jonction dermoépidermique. Il s’agit du gène le plus riche en exons connu à ce jour (118 exons) s’étendant sur environ 32 kb sur la région 3p21.1.

Plus de 50 mutations ont été décrites, de différents types : mutations non sens, faux sens, notamment substitutions de glycine dans le domaine collagénique central, petites délétions ou insertions avec déplacement du cadre de lecture, anomalies de l’épissage.

Le type, la position sur la molécule et la combinaison éventuelle (si les deux allèles sont mutés) de ces mutations détermine la sévérité du phénotype pathologique et le mode de transmission.

Ainsi, une mutation monoallélique avec une molécule tronquée précocement n’affectera pas l’assemblage de l’autre version, normale, de la protéine ; cette mutation ne s’exprimera donc que si l’autre allèle est également muté et la transmission sera donc récessive.

En revanche, une mutation monoallélique aboutissant à une molécule de taille normale mais dont la séquence et la fonction sont modifiées, affectera l’assemblage de toutes les fibrilles de collagène VII.

C’est ce caractère « dominant négatif » qui explique la transmission dominante dans ce cas.

Un diagnostic prénatal est possible mais souvent long car il n’existe pas de mutation prédominante en termes de fréquence.

Les formes prétibiales sont également dues à des mutations de ce gène, dont les anomalies semblent donc en cause dans l’ensemble des formes cliniques des EB dystrophiques.

* Maladies bulleuses acquises auto-immunes :

Elles ont également bénéficié de l’application des techniques de biologie moléculaire, qui ont permis par exemple l’identification précise des antigènes-cibles du pemphigus et des diverses formes de dermatoses bulleuses de la jonction dermoépidermique, par le criblage de banque d’expression d’ADNc par les anticorps circulants des patients.

Le gène correspondant est ensuite localisé et étudié en criblant une banque d’ADN génomique.

La fonction physiologique de la protéine correspondante peut alors être mieux étudiée, ce qui peut apporter des informations intéressantes concernant la physiopathologie de la maladie bulleuse auto-immune correspondante.

3- Troubles de la kératinisation :

* Ichtyoses :

Il s’agit probablement, avec les épidermolyses bulleuses, des génodermatoses les plus étudiées par les biologistes moléculaires.

Pourtant, un grand nombre d’inconnues demeurent, nettement plus que pour les maladies mécanobulleuses, probablement en raison d’une plus grande hétérogénéité génétique.

Les ichtyoses vulgaires autosomiques dominantes ne sont pas encore clairement identifiées sur le plan génétique, mais il est possible qu’il s’agisse dans certains cas d’un déficit en enzymes permettant la desquamation (mécanisme « par rétention »). Il reste à identifier les gènes en cause, codant probablement pour une ou plusieurs protéases.

L’ichtyose « noire » liée à l’X est bien connue et est due à des mutations (délétions essentiellement ; mutations ponctuelles moins fréquemment) du gène de la 3-bêta-stéroïde sulfatase situé en Xp22.3 ; des anomalies d’un autre gène non encore identifié sont possibles. Les érythrodermies ichtyosiformes récessives sont très hétérogènes sur les plans clinique et génétique, ce qui ne facilite pas leur étude.

Dans un sous-groupe de patients atteints d’ichtyose lamellaire, des anomalies du gène codant pour la transglutaminase 1 situé en 14q11 ont été retrouvées.

Cette enzyme lie entre elles les protéines de l’enveloppe cornée, notamment la loricrine, par leurs résidus glutamine.

Les mutations sont surtout des substitutions sur une région très conservée de la protéine, notamment sur des arginines, mais des mutations non sens sont également possibles.

Toutefois, ces mutations sont loin de résumer la physiopathologie de ces troubles de kératinisation puisqu’au moins deux autres locus, dont l’un situé en 2q33-35, ont été identifiés, les gènes en cause restant à préciser.

Le syndrome de Sjögren-Larsson, autosomique récessif, qui associe une érythrodermie ichtyosiforme sèche congénitale à des troubles neurologiques avec tétraparésie spastique et retard mental, est lié à des mutations du gène codant pour un aldéhyde gras déshydrogénase, situé en 17p11.2.

Cette enzyme intervient dans le métabolisme oxydatif des aldéhydes aliphatiques à longue chaîne et son déficit entraîne une accumulation d’alcools gras dont le pouvoir pathogène n’est pas encore compris.

Les mutations sont surtout de type faux sens portant sur une région hautement conservée et cruciale pour la fonction de l’enzyme.

Les érythrodermies congénitales bulleuses sont elles aussi hétérogènes sur le plan génétique mais la situation est plus claire que pour les formes « sèches ».

En effet, l’érythrodermie bulleuse de type Siemens, autosomique dominante, est liée à des mutations dominantes négatives du gène codant pour la kératine de type 2e, gène situé en 12q11-13.

Ces mutations sont avant tout des substitutions, portant notamment sur l’acide glutamique en position 117 qui apparaît comme un véritable « point chaud » de cette molécule. Quoi qu’il en soit, les mutations déstabilisent les interactions entre les chaînes de kératine et le couplage, obligatoire, entre kératine de groupe I et II ne peut se faire correctement pour le couple comprenant la kératine 2e, ce qui explique la fragilité du corps muqueux et l’acanthokératolyse.

L’érythrodermie ichtyosiforme congénitale bulleuse est liée, de façon assez similaire, à des anomalies des gènes codant soit pour la kératine 1 soit pour la kératine 10 qui font partie du même « couple » caractéristique des régions épidermiques suprabasales.

Les mutations sont bien connues pour la kératine 10 et sont surtout des substitutions portant sur l’arginine 156 dans la région hautement conservée du domaine hélicoïdal 1-alpha, là encore sorte de point chaud moléculaire.

Les perturbations engendrées dans l’une ou l’autre molécule de kératine perturbent profondément la formation du couple, dont l’absence est responsable de la fragilité cutanée.

De façon très intéressante, des mutations des mêmes gènes sont retrouvées dans les nævus épidermolytiques ; il s’agit alors de mutations postzygotiques dites en mosaïque, qui affectent seulement certaines cellules de l’organisme.

Si les cellules germinales sont également touchées par la mutation, les individus atteints de ce type de nævus peuvent donner naissance à des enfants atteints d’érythrodermie congénitale bulleuse classique.

Certains cas d’érythrokératodermie variable sont dus à des mutations du gène codant pour la loricrine, gène situé en 1q21, la protéine représentant environ 75 % des protéines de l’enveloppe cornée des cornéocytes.

La mutation dans la famille étudiée est une insertion d’une base entraînant un déplacement du cadre de lecture et addition de 65 acides aminés.

Dans d’autres cas, des mutations d’un gène codant pour une connexine hératinocytaire (G31) ont été incriminées.

La maladie de Darier, autosomique dominante, est liée à des anomalies d’un gène déjà localisé depuis quelques années sur la région chromosomique 12q23-24.1.

Très récemment ce gène a été précisément identifié (Sakuntabhai A, Ruiz-Perez V, Carter S et al. Nat Genet 1999 ; 21 : 271-277) : il code pour une protéine du réticulum endoplasmique qui se comporte comme un canal calcique, permettant au calcium de pénétrer dans le réticulum contre un gradient de concentration en maintenant donc une concentration faible de calcium dans le cytosol ; ce processus consomme de l’énergie fournie par l’ATP (« pompe » à Ca++-ATP-dépendante ou ATPase Ca++-dépendante).

Cette protéine est hautement exprimée dans les kératinocytes comme on pouvait s’y attendre.

Les mutations mises en évidence sont de types divers selon les familles et intéressent très généralement des régions de la molécule qui sont fonctionnellement importantes et hautement conservées entre les espèces.

Le mode de transmission autosomique dominant de la maladie s’explique probablement par un mécanisme d’haplo-insuffisance.

* Kératodermies palmoplantaires (KPP) :

Les formes diffuses sans lésions associées de type Thost-Unna sont encore mal connues sur le plan génétique et probablement hétérogènes ; toutefois, on a pu identifier une mutation faux sens du codon 73 de la région V1 de la kératine 1 dans un cas.

Plus généralement, ces KPP pourraient être liées aux régions contenant les gènes codant pour les kératines du groupe I acides (17q) ou II basiques (12q). Les formes liées à un cancer de l’oesophage ou syndrome de Howell-Evans semblent sous la dépendance de lésions d’un ou plusieurs gènes localisés en 17q23-qter (soit vers l’extrémité du bras long du chromosome 17), qui restent à découvrir.

La KPP épidermolytique de type Vörner est due à des mutations du gène codant pour une kératine exclusivement exprimée sur les régions palmoplantaires, la kératine 9, gène situé en 17q12-21 ; les mutations sont surtout faux sens, assez différentes selon les malades avec toutefois un point chaud en position 162 modifiant la région 1A du domaine alpha-hélicoïdal de la molécule.

La sclérotylose ou maladie de Huriez, autosomique dominante, n’a toujours pas été identifiée sur le plan génétique ; la liaison avec le groupe sanguin MN n’a pas été confirmée.

La maladie de Vohwinkel ou KPP mutilante avec pseudo-aïnhum et surdité, autosomique dominante à pénétrance incomplète, est liée, au moins dans certains cas, à des mutations du gène de la loricrine, mais il semble que la mutation identifiée (insertion avec déplacement du cadre de lecture du gène et création d’une protéine mutante ayant 22 acides aminés supplémentaires) soit différente de celles qui sont responsables de l’érythrokératodermie variable. Une hétérogénéité génétique est possible sinon probable.

La KPP autosomique récessive de type Méléda est génétiquement liée au groupe sanguin MN, dont le locus est situé en 4q28-32.

La maladie de Clouston ou dysplasie ectodermique hidrotique autosomique dominante associant KPP, onychodystrophie et alopécie est génétiquement liée à un locus situé dans la région péricentromérique du chromosome 13q, ce qui exclut la responsabilité des gènes des kératines.

Les KPP intégrées dans le cadre des différents types de pachyonychies congénitales (PC) ont été liées à des mutations précises : kératine 6a et 16 pour la PC de type 1 (microdélétions ou substitutions dans le domaine IA hautement conservé), de type 17 pour la PC de type 2 (surtout substitutions dans le domaine IA) ; de façon intéressante, des anomalies de ce dernier gène sont retrouvées chez des patients atteints de sébocystomatose isolée, la sébocystomatose faisant partie du tableau de la PC de type 2.

La KPP linéaire de type Brünauer-Fuhs-Siemens, autosomique dominante, est génétiquement liée au locus 18q12, c’est-à-dire proche de celui des cadhérines desmosomiales, desmogléines et desmocollines.

La KPP du syndrome de Richner-Hanhart, tyrosinose de type 2 autosomique récessive, est bien sûr liée à des mutations portant sur le gène codant pour la tyrosinase, enzyme-clé du métabolisme de la tyrosine, gène situé en 16q22.1-3.

* Psoriasis :

Pathologie pourtant génétique à l’évidence dans son type 1, de survenue précoce, le ou les gènes du psoriasis n’ont toujours pas été identifiés avec certitude, pas plus bien sûr que les mécanismes pathogéniques fondamentaux.

Pourtant, des associations génétiques existent très clairement. Certaines sont connues de façon assez ancienne, telle l’association avec certains groupes HLA notamment HLA Cw6 et Cw7, qui ne diffèrent des autres molécules Cw que par la présence d’une arginine en position 71.

Cette différence minime de séquence pourrait permettre une présentation antigénique particulière, par exemple d’un autoantigène, mais l’explication de cette liaison est pour l’instant encore à découvrir.

On ne sait notamment pas avec certitude si cette liaison est avec le gène HLA Cw6 lui-même ou avec une version anormale d’un autre gène, situé à proximité et en déséquilibre de liaison avec Cw6.

D’autres groupes HLA sont impliqués tels B13, B57, B27 dans les formes avec rhumatisme, DR7, et Cw2 dans les formes d’apparition tardive (type 2) mais la liaison est moins forte.

De façon plus récente et plus systématique, une véritable « chasse au gène » a été organisée en criblant l’ensemble du génome, pour rechercher une liaison entre un site de restriction polymorphe ou un microsatellite particulier et la transmission de la maladie dans une famille donnée.

Les résultats ne sont malheureusement pas univoques, puisqu’une équipe ne retrouve pas forcément les résultats de l’équipe concurrente. Ainsi a été mise en évidence une liaison avec les chromosomes ou régions 1, 2, 4q, 6p21 (zone du CMH), 8, 16q, 17q et 20 p.

La région 16p en cause chevauche la zone où a été localisé un locus de susceptibilité pour la maladie de Crohn, qui est d’ailleurs nettement plus fréquente chez les patients psoriasiques. L’identification de gènes candidats sur ces régions est en cours mais promet d’être longue et difficile.

Les études ciblées sur l’expression de certains gènes, notamment gènes suppresseurs de tumeurs et proto-oncogènes, dans les lésions psoriasiques ont donné des résultats variables.

Il existe une baisse de l’expression de c-fos et c-jun et une élévation de l’expression du TGFá (transforming growth factor) par rapport à la peau normale.

Toutefois, on ne sait toujours pas si ces variations d’expression font partie intégrante des mécanismes primordiaux de la maladie ou s’ils ne sont qu’un simple témoin des anomalies de la balance prolifération-différenciation.

Les souris transgéniques ont été utilisées pour tenter de répondre à ces questions ; ainsi, les souris exprimant les intégrines alpha 2, alpha 5 et bêta 1 dans les couches suprabasales de l’épiderme (car sous contrôle d’un promoteur de l’involucrine), là où elles sont en principe absentes, développent des anomalies histologiques très proches du psoriasis, ce qui privilégie l’hypothèse « kératinocytaire » concernant la pathogénie de la maladie.

* Affections diverses :

Le monilethrix, autosomique dominant, est lié à des mutations de gènes codant pour les kératines pilaires corticales de type II hHb1 et hHb6 avec un point chaud sur un acide glutamique particulier apparemment indispensable à la stabilisation du filament de kératine.

La kératose folliculaire spinusolique décalvante de Siemens est liée au locus Xp22.13-p22.2 le plus souvent mais une hétérogénéité génétique est très probable.

La maladie de Hailey-Hailey, autosomique dominante, et caractérisée par des anomalies de l’adhésion interkératinocytaire a été liée au locus 3q21-24, sans gène candidat identifié pour l’instant.

Le nævus blanc spongieux (white sponge naevus) intrabuccal est dû à des mutations du gène de l’une ou l’autre des kératines exprimées dans la bouche, les kératines 4 (délétion) et 13 (mutations ponctuelles faux sens portant sur le domaine 1A de la région hélicoïdale hautement conservée et critique pour la stabilité du filament intermédiaire).

4- Maladies tumorales et apparentées :

Elles font souvent intervenir des anomalies de gènes appelés suppresseurs de tumeurs, car leur fonction normale est de s’opposer à une prolifération cellulaire excessive, par exemple en inhibant des enzymes clés de l’entrée en mitose.

Habituellement, une copie normale d’un gène de ce type suffit pour maintenir la fonction antiproliférative.

Celle-ci reste donc normale ou peu altérée si une copie sur les deux que possède la cellule subit une mutation inactivatrice (mutation germinale ou génétiquement transmise).

Toutefois, si la copie normale est ensuite délétée (perte d’hétérozygotie), la fonction tumeur-suppressive disparaît et un phénotype tumoral peut apparaître.

C’est la théorie des « deux événements » de Knudson qui remonte au début des années 1970.

Elle explique la prédisposition aux tumeurs chez les patients héritant d’un allèle muté sur les deux, les modifications de l’autre allèle apparaissant au cours de la vie de façon aléatoire, certains tissus étant plus à risque que d’autres selon le gène en cause.

* Hamartomes et tumeurs bénignes :

Le gène impliqué dans la maladie de Cowden (syndrome des hamartomes multiples) a été identifié ; il s’agit d’un gène suppresseur de tumeur appelé MMAC ou PTEN, localisé en 10q23 et qui code pour une protéine à activité tyrosine-kinase, proche de la tensine ; les mutations sont toutes situées dans le domaine présomptif tyrosine-kinase.

Le même gène est impliqué dans deux autres syndromes hamartomateux proches, la maladie de Lhermitte-Duclos où se surajoutent des anomalies neurologiques, notamment une ataxie cérébelleuse, et dans un certain nombre de cas familiaux du syndrome de Bannayan-Riley (associant lipomes sous-cutanés multiples, malformations vasculaires, lentigines du pénis, acanthosis nigricans, macrocéphalie, retard psychomoteur, anomalies squelettiques, polypose intestinale et tumeurs de la thyroïde).

Les phacomatoses ont bien sûr été un domaine de choix pour les biologistes moléculaires.

On sait ainsi que :

– la neurofibromatose 1 est liée à des mutations très diverses du gène NF1, gène suppresseur de tumeurs particulièrement complexe, situé en 17q et qui code pour la neurofibromine.

La neurofibromine a une activité RAS-GAP putative, c’est-à-dire qu’elle inhiberait la transduction par la protéine membranaire RAS de signaux, notamment promitotiques, en activant la fonction GTPase de RAS (d’où le nom de RAS-GAP signifiant RAS-GTPase activating protein), activation qui se traduit par l’hydrolyse du GTP (guanosine triphosphate) en GDP (guanosine diphosphate).

Cette hydrolyse interrompt finalement la transmission du signal par RAS.

Toutefois, il ne s’agit pas là de sa seule fonction biochimique mais les autres sont encore hypothétiques.

De même, l’activité suppresseur de tumeur ne résume pas l’activité biologique de la molécule qui intervient aussi dans la différenciation tissulaire.

La très grande diversité des mutations en cause selon la famille étudiée rend difficile le diagnostic prénatal, qui impose la recherche de marqueurs informatifs, voire le diagnostic précis de la mutation en cause, travail fastidieux vu le grand nombre d’exons du gène.

De toute façon, ce diagnostic prénatal n’a pas forcément un grand intérêt, étant donné la variabilité importante de l’expression de la maladie, une interruption thérapeutique de grossesse n’est pas indiquée ;

– la neurofibromatose de type 2 est liée à des mutations du gène codant pour la schwannine, gène également impliqué dans la neurilemmomatose ; il s’agit là encore d’un gène suppresseur de tumeur très probable mais sa fonction n’est pas encore clairement identifiée ;

– la sclérose tubéreuse de Bourneville est liée à des anomalies d’au moins deux gènes très probablement suppresseurs de tumeur, l’un en 9q34 et l’autre en 16p13 ; le premier code pour une protéine de130 kDa appelée hamartine, sans fonction définie pour l’instant et sans homologie avec d’autres protéines dans le génome des mammifères.

Le deuxième code pour une protéine de 1 784 acides aminés nommée tubérine qui présente des analogies avec la neurofibromine avec notamment un probable domaine de type RASGAP.

Des pertes d’hétérozygotie du gène codant pour la tubérine ont été retrouvées dans des hamartomes rénaux de patients atteints de cette maladie, ce qui est un argument en faveur du rôle tumeursuppresseur de ce gène ;

– la maladie de von Hippel-Lindau est due à des anomalies du gène VHL situé en 3p25, long d’environ 50 kb et codant pour une protéine de 284 acides aminés largement exprimée dans tous les tissus et se liant à deux facteurs d’élongation transcriptionnelle, les élongines B et C.

Il s’agit là encore d’un gène suppresseur de tumeurs et différents types de mutations ont été identifiés qui correspondent pour une part aux deux sous-types de malades, avec notamment des mutations portant exclusivement sur l’extrémité carboxyterminale de la protéine dans le type 2 de cette maladie (avec phéochromocytome mais sans anomalies du rein ou du pancréas) ; à noter que des anomalies de ce gène sont très souvent rencontrées dans les tumeurs sporadiques à cellules claires du rein ;

– la maladie de Rendu-Osler, parfois considérée comme proche des phacomatoses, est hétérogène sur le plan génétique : le type 1 est lié à des mutations du gène codant pour l’endogline, situé en 9q33 tandis que le type 2 est dû à des anomalies du gène codant pour une kinase ressemblant au récepteur à l’activine (gène ALK-1 pour activin receptor-like kinase 1) ; ces deux gènes font partie de la super-famille des récepteurs au TGFbêta ;

– des mutations du gène codant pour la ménine, gène lésé dans les néoplasies endocriniennes multiples de type 1, ont été découvertes dans des tumeurs bénignes cutanées fibroblastiques ;

– le gène, dont les anomalies sont responsables des trichoépithéliomes familiaux multiples, a été localisé sur la région 9p21 qui comprend plusieurs gènes suppresseurs de tumeurs tels p16 et p15 ; le gène n’a pas encore été précisément identifié ;

– la cylindromatose familiale (tumeurs en turban du cuir chevelu) est liée à la région 16q12-13 et est probablement liée à des anomalies d’un gène suppresseur de tumeur qui reste à identifier.

* Tumeurs malignes :

+ Familiales hors « réparatoses » :

Les mélanomes familiaux sont liés en partie à des mutations du gène suppresseur de tumeurs p16 situé en 9p21 avec toutefois une fréquence variable suivant les études, probablement en raison d’un recrutement ethnique différent (fréquence importante en Angleterre et en Australie) ; ces mutations sont fréquemment accompagnées dans les tumeurs d’une perte d’hétérozygotie en accord, là encore, avec le modèle de Knudson. p16 se comporte comme un inhibiteur de la kinase cycline dépendante de type 4 qui joue un rôle majeur dans la progression du cycle cellulaire vers la mitose.

Les mutations de p16 sont associées à la survenue de cancers du pancréas et sont de type faux sens le plus souvent.

Dans quelques cas, c’est le gène qui code pour la cible moléculaire de p16, la cycline D kinase dépendante 4 elle-même, qui est muté avec disparition des possibilités de liaison avec la protéine P16.

Toutefois, ces anomalies ne résument pas la génétique des mélanomes familiaux puisqu’il existe un autre locus situé en 1p, voire un autre encore en 6p.

De plus, il existe dans certaines familles une liaison avec la région 9p21 mais sans mutation de p16, laissant supposer qu’il existe d’autres gènes suppresseurs de tumeurs sur ce locus.

Des cas de mélanomes ont été enfin décrits chez des patients atteints de NF1.

L’épithéliomatose familiale multiple de Ferguson-Smith est également liée au locus 9p21 mais le gène n’a pas encore été identifié.

Un progrès très important a été accompli récemment dans la compréhension de la nævomatose basocellulaire ou syndrome de Gorlin, liée à des mutations du morphogène homologue humain du gène patch de la drosophile et appelé lui aussi patched ou ptc.

La protéine PATCHED fait partie d’un système complexe faisant intervenir un signal extracellulaire appelé sonic hedgehog dont le récepteur membranaire est PATCHED.

L’interaction entre les deux lève l’inhibition permanente exercée par PATCHED sur une molécule membranaire voisine, smoothened, qui peut alors induire un message intracellulaire qui va aboutir au noyau, activant l’expression de certains gènes.

Les mutations de PATCHED aboutissent le plus souvent à une protéine tronquée ayant perdu sa fonction inhibitrice de smoothened, avec surexpression constitutive des gènes régulés en aval.

Il est possible que dans l’avenir, des mutations des gènes de toute cette voie (« hedgehogopathies ») soient retrouvées dans les carcinomes basocellulaires qu’ils soient sporadiques ou familiaux, portant notamment sur les gènes sonic hedgehog, smoothened et le morphogène wnt.

Il a déjà été démontré que les souris transgéniques surexprimant de façon constitutive sonic hedgehog dans la peau développent des nævus basocellulaires multiples et que smoothened est parfois muté dans les carcinomes basocellulaires sporadiques.

Le syndrome de Bazex-Dupré-Christol associant hypotrichose, atrophodermie, nævus basocellulaires et survenue précoce de carcinomes basocellulaires multiples est lié à l’X et plus précisément à la région Xq24-27.

Le gène correspondant est encore inconnu.

L’ataxie-télangiectasie est une affection complexe, autosomique récessive, qui associe vieillissement accéléré, déficit immunitaire, prédisposition aux cancers et notamment aux lymphomes et aux leucémies, sensibilité aux radiations ionisantes, dégénérescence cérébelleuse et dilatation des vaisseaux sanguins.

Il n’existe qu’un gène en cause, ATM, en dépit de l’existence de quatre groupes de complémentation, gène situé sur la région 11q22-23 et codant pour une protéine ressemblant à la phosphatidyl-inositol 3 kinase qui intervient probablement dans la transmission de signaux très variés et qui pourrait protéger les cellules de l’apoptose.

La radiosensibilité pourrait être liée au fait que deux cibles potentielles de la protéine sont p53 et la kinase Abl, activées en cas de dégâts radio-induits de l’ADN et qui mettent la cellule au repos pour réparer ces lésions.

Les mutations du gène ATM sont surtout des délétions avec apparition d’une protéine tronquée.

+ « Réparatoses » :

On groupe sous ce terme un grand nombre de maladies où les lésions de l’ADN induites par des agents variables ne sont pas ou mal réparées.

La complexité des mécanismes de réparation du génome explique le grand nombre d’affections liées à ce type de déficience et la génétique moléculaire y a trouvé un terrain de recherche de choix.

Le xeroderma pigmentosum domine bien sûr ce groupe.

Les sept types « classiques » ont été assignés à des gènes précis :

– le type A au gène XPA qui code pour une protéine reconnaissant les lésions de l’ADN ;

– le type B au gène ERCC-3 (excision repair cross complementation) qui code une protéine de 44 kDa ayant une activité hélicase (« détorsion » de la double hélice) et qui est une sous-unité du complexe IIH de transcription de type TFIIH ;

– le type C au gène XPC, qui reconnaît très précocement un large spectre de lésions de l’ADN, lésions ensuite « confirmées » par la protéine XPA ;

– le type D au gène ERCC-2 qui code pour une hélicase appartenant là aussi au complexe TFIIH ;

– le type E au gène XPE qui reconnaît et se lie aux régions de l’ADN lésées par les UV ;

– le type F au gène ERCC-4 ou ERCC-11 qui code pour exonucléase en 5’’ par rapport à la lésion de l’ADN ;

– le type G au gène ERCC-5 qui code pour une exonucléase en 3’ par rapport à la lésion.

Le type variant n’a pas encore été identifié sur le plan génétique.

Les mutations mises en évidence dans tous ces sous-types sont assez diverses et une simple mutation faux sens peut suffire à faire disparaître l’activité de la protéine comme par exemple pour le gène XPA.

On voit également à travers ces diverses anomalies les relations très étroites qui existent entre régulation de la transcription et réparation de l’ADN ; dans les deux cas, les complexes protéiques en cause sont en partie identiques notamment pour le complexe à activité hélicase liant l’ARN polymérase.

Le syndrome de Cockayne (CS), où le défaut de réparation se situe au niveau des gènes activement transcrits, est hétérogène sur le plan clinique et génétique.

Le groupe de complémentation A est lié à des anomalies du gène CSA situé sur le chromosome 5 et codant pour une protéine à répétition WD (Trp-Arg), interagissant avec ERCC-2, -3 et -6 au sein du facteur TFIIH.

Le type B est en rapport avec des mutations du gène ERCC-6 localisé en 10q11-21.

Le type C est lié à des anomalies du même gène que pour le XPB, ERCC-3 mais avec un profil de mutations probablement différent, touchant d’autres régions de la molécule et donc d’autres fonctions que celles qui sont altérées dans le tableau clinique de XP.

Plus récemment, il a été démontré que certains patients ont à la fois un phénotype XPG et CS avec une amputation importante de la protéine ERCC-5, amputation qui emporte les domaines fonctionnels, probablement séparés, dont l’altération est responsable du défaut de réparation d’une part et du CS d’autre part.

La trichothiodystrophie (TTD), qui associe des troubles des phanères, un retard psychomoteur et une photosensibilité fréquente avec défaut de réparation des lésions UV induites de l’ADN, mais sans tumeur cutanée, est probablement génétiquement hétérogène.

Au moins deux groupes de complémentations ont été définis par analogie au XP.

Un de ces groupes (TTD2) est très probablement lié à des mutations du gène ERCC-2, mais différentes de celles qu’on retrouve dans le XPD.

Le syndrome de Torre-Muir, autosomique dominant, qui associe des tumeurs cutanées sébacées bénignes et malignes à des néoplasies viscérales diverses surtout digestives (cancer colorectal héréditaire sans polypose) est lié à des anomalies des gènes hMSH1 et surtout 2, qui permettent la rectification des mésappariements accidentels qui se produisent lors de la réplication de l’ADN.

Les mutations sont diverses et souvent «privées ».

Ce syndrome s’accompagne d’une instabilité chromosomique caractéristique et d’un « phénotype mutateur » avec mutations secondaires d’autres gènes tels base. Le syndrome de Bloom est situé à la jonction entre déficit immunitaire et réparatose, avec prédisposition aux cancers, notamment aux lymphomes.

Cette affection récessive autosomique rare associant photosensibilité, retard de croissance et pourcentage élevé d’échange des chromatides-soeurs avec instabilité chromosomique est liée à des mutations du gène BLM situé en 15q26.1.

Il code pour une protéine de 1417 acides aminés qui est très probablement une hélicase de la famille RecQ. Les mutations en cause sont assez diverses mais aboutissent en général à une protéine tronquée qui a perdu tout ou partie de son activité.

Le syndrome de Werner de vieillissement précoce, est lui aussi probablement lié à une altération de la réparation des lésions de l’ADN ; en effet, ce syndrome autosomique récessif rare est lié à des mutations du gène WRN comportant 25 exons et codant pour une protéine de 1432 acides aminés qui est très probablement là encore une hélicase de la famille RecQ.

Les mutations sont diverses aboutissant presque toujours à une protéine tronquée, et touchent aussi bien le domaine hélicase que les autres régions de la protéine, avec peut-être toutefois quelques points chauds particuliers ; de toute façon, les mutations pathogènes entraînent une perte complète de la fonction de la protéine semble-t-il.

À noter qu’il n’existe pas de prédisposition particulière aux tumeurs dans ce syndrome.

+ Tumeurs malignes sporadiques :

Les carcinomes basocellulaires et épidermoïdes cutanés sporadiques ont fait l’objet de nombreuses études de génétique moléculaire.

Les mutations et/ou amplifications de l’oncogène ras ne paraissent pas très spécifiques, et sont probablement des événements assez tardifs.

Deux pistes moléculaires sont actuellement considérées comme particulièrement importantes dans la genèse de ces carcinomes :

– le gène suppresseur de tumeurs p53, le mieux connu, facteur transcriptionnel dont les mutations inactivatrices, souvent associées à une stabilisation de la protéine, concernent un certain nombre de « points chauds » bien connus et ont clairement un profil « UVinduit » dans ces carcinomes cutanés, tout à fait cohérent avec leur épidémiologie.

Ce gène est muté dans un pourcentage variable de carcinomes basocellulaires et épidermoïdes, ne dépassant pas 50 % en général.

Il semble s’agir là d’un événement précoce, puisqu’on retrouve de telles mutations dans certaines kératoses précarcinomateuses et dans certains cas de maladies de Bowen.

D’autre part, on considère que la protéine mais pas le gène P53, joue un rôle central dans la physiopathologie des carcinomes cutanéomuqueux liés aux virus HPV ; en effet, la liaison de cette protéine avec certaines protéines virales telles E6 et E7 gênerait son fonctionnement normal, notamment sa tétramérisation.

Le résultat final, la disparition de la fonction normale de la protéine P53, est en fait le même que dans les mutations du gène.

En revanche, les carcinomes cutanés ne semblent pas particulièrement fréquents dans les mutations germinales de p53 (syndrome de Li-Fraumeni).

Enfin, il est possible que des mutations du gène mdm2, codant pour une protéine qui inhibe l’expression de p53, soient retrouvées dans l’avenir, par analogie aux mutations de ce gène dans les carcinomes épidermoïdes de la sphère ORL ;

– le gène patched dont les anomalies germinales sont responsables de la nævomatose basocellulaire, comme détaillé ci-dessus.

Des mutations inactivatrices ont été découvertes récemment dans un pourcentage important de carcinomes basocellulaires sporadiques, et pourraient rendre compte des cas sans mutations de p53. En fait, comme déjà souligné ci-dessus, c’est apparemment tout le système de transmission hedgehog-patched-smoothened qui pourrait être en cause, puisque très récemment des mutations activatrices sporadiques de smoothened ont été retrouvées dans des carcinomes basocellulaires sporadiques.

L’intervention des gènes régulant l’apoptose (dont p53 fait partie) est moins claire, même si on retrouve par exemple une surexpression de la protéine mitochondriale BCL-2 dans les carcinomes basocellulaires.

Il s’agit toutefois d’une voie de recherche promise à un grand avenir.

Les mélanomes sporadiques ne sont pas dus pour la majorité d’entre eux à des mutations du gène p16 au contraire des cas familiaux, bien que la même région chromosomique 9q21 soit également impliquée dans certains cas ; il faut donc imaginer que d’autres gènes suppresseurs de tumeurs sont présents dans cette région particulière, encore à découvrir.

Toutefois, dans certains cas, des mutations de p16 ont été identifiées avec notamment là encore des transitions CC ® TT, c’est-à-dire la « signature » de mutations induites par les UV en accord avec les données de l’épidémiologie.

P53 ne semble pas non plus particulièrement impliquée.

En revanche, il est possible qu’un gène suppresseur de tumeur récemment identifié, MDA-7, soit anormal dans certains cas.

Des anomalies cytogénétiques diverses ont d’autre part été décrites, portant notamment sur certaines régions des chromosomes 1 et 6, mais aucun gène précis n’a été identifié jusqu’à présent.

La génétique moléculaire des mélanomes a permis d’autre part de cloner un certain nombre d’antigènes tumoraux qu’on pourrait utiliser dans des vaccins tels GAGE, MAGE, mart1, etc.

Dans les dermatofibrosarcomes de type Darier-Ferrand, une translocation a été identifiée récemment.

Elle entraîne une fusion entre le gène codant pour la chaîne B du PDGF (platelet derived growth factor) et celui de la chaîne alpha du collagène de type 1, dérégulant la synthèse de la chaîne B du PDGF et entraînant peut-être son hyperproduction.

Il s’agit d’une hypothèse intéressante concernant la physiopathologie de cette tumeur mystérieuse et, si la fréquence de cette anomalie se confirme, d’un espoir d’amélioration de la précision diagnostique dans les cas difficiles, au même titre que le marquage par CD34 ou la tenascine.

Un anticorps reconnaissant spécifiquement la protéine de fusion créée par cette translocation pourrait en effet être utilisé dans ces cas délicats.

Certains cas de mastocytoses cutanéoviscérales sont manifestement des proliférations clonales et peut-être authentiquement tumorales, comme l’atteste la présence de mutations somatiques activatrices clonales de c-kit.

L’origine clonale de la maladie de Kaposi a également été démontrée au moyen d’une très élégante technique utilisant l’inactivation physiologique d’un des deux chromosomes X chez la femme.

Les lymphomes cutanés primitifs T n’ont pas livré beaucoup de leurs secrets moléculaires, notamment en ce qui concerne le syndrome de Sézary et le mycosis fongoïde.

Le gène p53 ne semble pas être en cause sauf dans l’évolution vers des formes tumorales de MF mais des anomalies des gènes gouvernant l’apoptose sont possibles (études en cours).

La translocation (2;5) caractéristique des lymphomes anaplasiques à grandes cellules CD30+ ganglionnaires, qui aboutit à une protéine de fusion NPM-ALK (nucleophosmineanaplastic lymphoma kinase) semble absente dans les formes cutanées primitives.

La possibilité de mutations du récepteur de type II au TGFbêta est également en cours d’évaluation.

5- Déficits immunitaires :

La maladie de Chediak-Higashi est un désordre autosomique récessif rare associant une hypopigmentation, un déficit immunitaire sévère avec neutropénie et déficit en cellules NK, une tendance hémorragique, des anomalies neurologiques et des organelles et granules géants intracytoplasmiques dans différents types cellulaires dont les plaquettes et les mélanocytes.

Cette affection est liée à des mutations du gène CHS encore appelé LYST, qui est situé en 1q42.1-2 et qui code pour une protéine de 3 801 acides aminés, probablement membranaire et jouant sans doute un rôle dans le « tri » des protéines dans les organelles intracellulaires, en raison de ses analogies (avec notamment un domaine HEATARM) avec la protéine VPS15 de tri vacuolaire des protéines de la levure.

À noter que ce gène est l’homologue humain du gène murin beige.

Le syndrome de Wiskott-Aldrich, récessif lié à l’X, se caractérise par un eczéma, des infections répétées, et une thrombopénie profonde.

Il est dû à des anomalies du gène wasp situé en Xp11.22-23 et codant pour une protéine de 501 acides aminés ; le gène s’étend sur 9 kb et comprend 11 exons.

La protéine joue très probablement un rôle dans la liaison entre les signaux extracellulaires et la réorganisation induite du cytosquelette, réorganisation dont l’absence peut être responsable d’un défaut fonctionnel notamment de mobilité de la cellule-cible, ici plaquettes et lymphocytes B et T surtout.

À noter que des anomalies du même gène sont responsables de la thrombocytopénie liée à l’X, maladie considérablement moins grave que le syndrome de Wiskott-Aldrich. L’ataxie-télangiectasie a été traitée au paragraphe tumeurs.

6- Troubles pigmentaires :

Le piébaldisme est une génodermatose autosomique dominante associant des macules hypopigmentées des membres et du tronc, et une dépigmentation des cheveux sur le front ainsi que des poils sur la partie médiane du front et les extrémités.

Elle est liée à des altérations du gène c-kit situé en 4q12.

Ce gène code pour une protéine transmembranaire à activité tyrosine-kinase qui est en fait le récepteur membranaire à un facteur de croissance embryonnaire impliqué dans la prolifération des mélanocytes, des mastocytes (d’où son nom de mast cell growth factor ou MCGF) et des érythrocytes.

Les altérations de ce gène sont responsables d’un trouble de la prolifération, de la migration et éventuellement de la survie des mélanoblastes de la crête neurale.

Les mutations du gène c-kit sont très diverses selon la famille considérée, et peuvent aboutir soit à une protéine tronquée parfois soluble (formes d’expression clinique variable y compris dans une même famille), soit à une perte complète d’expression de la protéine (phénotype souvent discret), soit à une altération de l’activité tyrosine-kinase du récepteur (atteinte souvent sévère).

Le caractère dominant s’explique par la dimérisation du récepteur après liaison du MCGF, un récepteur pathologique suffisant à inhiber l’activité du dimère.

Toutefois, certains patients n’ont pas de mutations de c-kit et d’autres gènes, tels que celui qui code pour la chaîne alpha du récepteur au PDGF, pourraient être en cause.

Le syndrome de Waardenburg est également une génodermatose autosomique dominante avec hypopigmentation cutanée, hétérochromie irienne, et très souvent surdité uni- ou bilatérale.

On en distingue quatre types différents. Les types 1 et 3 sont liés à des anomalies du gène pax-3 qui code pour un facteur de transcription nucléaire activant l’expression de certaines molécules d’adhésion telles N-CAM et la cytotactine, molécules impliquées dans les phénomènes de migration cellulaire ; une anomalie de l’expression de ces protéines peut conduire à un trouble de la migration de certaines cellules telles que les mélanoblastes embryonnaires.

Les mutations sont notamment situées dans un domaine d’appariement hautement conservé de la molécule situé dans l’exon 2 et sont de types très divers.

Le type 2 serait lié à des mutations du gène MITF (microphtalmia associated transcription factor), situé en 3p12.3-14.1, comportant neuf exons et codant vraisemblablement également pour un facteur de transcription. Les mutations affectent notamment des sites d’épissage.

Enfin, le type 4 ou syndrome de Shah-Waardenburg, associant une maladie de Hirschsprung aux troubles pigmentaires, est associé à des mutations soit du gène codant pour le récepteur de type B de l’endothéline, soit du gène codant pour son ligand, l’endothéline 3 elle-même.

L’albinisme oculocutané est complexe sur le plan clinique et moléculaire, et a été démembré en au moins 10 types cliniques différents, tous de transmission autosomique récessive.

Le type 1, tyrosinase négatif, est dû comme on pouvait s’y attendre à des anomalies directes du gène codant pour la tyrosinase, situé en 11q14- 21.

Les mutations de ce gène sont toujours ponctuelles, touchant notamment les régions de fixation des deux atomes de cuivre indispensables à l’activité catalytique de l’enzyme, et qui doivent se situer à une distance très précise l’un de l’autre.

Dans le type 1A, l’activité de l’enzyme est quasi nulle par microdélétion, mutation non sens (protéine tronquée) ou faux sens (épissage défectueux ou altérations des régions de fixation du cuivre) des deux allèles.

Dans le type 1B (albinisme « jaune »), les mutations faux sens des deux allèles aboutissent à une enzyme ayant une activité résiduelle qui ne lui permet que la synthèse de phæomélanine ; dans le type 1TS (temperature sensible), l’enzyme ne peut fonctionner qu’au-dessous de 35 °C avec pigmentation limitée aux zones froides des extrémités.

Le type 2, tyrosinase positif, est le plus fréquent, et est lié à des mutations du gène codant pour la protéine P, situé en 15q11-12, soit au niveau du locus délété dans les syndromes de Prader-Willi et d’Angelman.

Cette protéine P (du nom du modèle murin équivalent pink-eyed) est une molécule de transport associée aux membranes, notamment des mélanosomes, et intervient peut-être dans le transport du substrat de la tyrosinase, la tyrosine. Toutefois, l’hétérogénéité de l’albinisme de type 2 est évidente et d’autres gènes sont certainement en cause.

Enfin, le gène codant la protéine TRP1 (tyrosinase related protein) est pour sa part anormal dans d’autres cas d’albinisme oculocutané tyrosinase positifs et avec gène p normal, définissant le type 3 de cette affection.

L’incontinentia pigmenti achromians de type Ito a été reliée par certains auteurs à une anomalie chromosomique en mosaïque (trisomie 18) et par d’autres à des mutations portant sur le gène codant pour la protéine P, ce qui n’a pas été franchement étayé pour l’instant.

Le syndrome de Griscelli-Pruniéras, autosomique récessif et associant déficit immunitaire, troubles neurologiques et hypomélanose cutanée par défaut de transfert des mélanosomes aux kératinocytes par hypodendritogenèse, est lié à des mutations du gène codant pour la chaîne lourde de la myosine de type Va, molécule qui permet le déplacement des microvésicules cytoplasmiques le long de leur guide macromoléculaire constitué de filaments intermédiaires.

Le modèle murin équivalent est représenté par la souris dilute.

Le syndrome de Hermansky-Pudlak est autosomique récessif, et associe albinisme oculocutané, syndrome hémorragique et troubles du stockage lysosomial avec anomalies de divers organelles cytoplasmiques (lysosomes, mélanosomes et granules plaquettaires denses).

Il est dû à des mutations du gène hps situé en 10q23 et qui code pour une protéine ubiquitaire transmembranaire, de fonction inconnue, mais ayant sans doute à voir avec le routage des protéines situées dans les organelles intracellulaires, de façon analogue à ce qu’on observe dans le syndrome de Chediak-Higashi.

Le modèle murin équivalent est la souris pale-ear.

Des anomalies pigmentaires sont bien sûr présentes dans la neurofibromatose de type 1.

La dyskératose congénitale de Zinsser-Cole-Engman est due à des mutations du gène DKC1 codant pour une protéine baptisée dyskerin.

Cette protéine pourrait jouer un rôle dans le cycle cellulaire et/ou aurait des fonctions nucéolaires (Heiss et al, Nat Genet 1998).

Elle pourrait notamment intervenir dans la maturation des ARN ribosomaux.

La maladie de McCune-Albright, sporadique, associant taches café au lait suivant les lignes de Blaschko, dysplasie fibreuse des os et troubles endocriniens est probablement liée à des mutations somatiques postzygotiques (d’ou la disposition des lésions cutanées et le caractère sporadique de l’affection) de la sous-unité alpha de la protéine Gs.

Cette protéine est impliquée dans la transduction des signaux membranaires entre un récepteur membranaire et l’adénylate-cyclase qui synthétise l’AMPc, deuxième messager cellulaire.

L’activité de cette protéine devient constitutive à la suite de cette mutation, avec transmission permanente des signaux qui en dépendent, même en l’absence du signal extracellulaire.

L’hyperstimulation des mélanocytes même en l’absence de MSH (melanocytic stimulating hormone), expliquerait l’hyperpigmentation.

Le gène c-ret, muté dans les néoplasies endocriniennes multiples de type 2 et dans la maladie de Hirschsprung, serait anormal dans certains cas de nævus de Ota mais ceci reste à étayer.

Enfin, le syndrome de Peutz-Jeghers-Touraine serait lié à au moins deux locus voisins en 19p13.3 et 19p13.4.

Un des gènes impliqués a été clairement identifié, gène qui code pour la protéine LKB1 à activité thréonine-sérine-kinase.

Les mutations responsables du phénotype pathologique ont pour conséquence la production d’une protéine tronquée ayant perdu son activité kinase.

Toutefois, un autre gène au moins pourrait être en cause.

7- Troubles métaboliques :

La maladie de Menkes, récessive liée à l’X et caractérisée par un trouble du métabolisme du cuivre avec anomalies pilaires et surtout retard mental avec dégénérescence progressive du système nerveux central, est liée à des mutations du gène mc1 situé en Xq13.

Ce gène code pour une protéine de 1 500 acides aminés environ, probablement de type ATPase associée à un canal cationique, permettant le transport transmembranaire du cuivre dans cet exemple.

Elle présente une analogie d’environ 55 % avec la protéine dont les anomalies sont responsables de la maladie de Wilson également liée à un trouble du métabolisme du cuivre.

Dans le domaine des porphyries, les anomalies géniques sont également en cours d’identification précise.

Ainsi, la protoporphyrie érythropoïétique est due à des mutations diverses du gène de la ferrochélatase, situé en 18q21 et comportant 11 exons répartis sur environ 45 kDa.

Ces mutations sont de types divers (essentiellement mutations ponctuelles et petites délétions avec notamment perte de sites d’épissage et protéine tronquée).

Ces anomalies conduisent à une réduction d’environ 50 % de l’activité de l’enzyme, ce qui suffit à faire apparaître la maladie, expliquant son caractère cliniquement autosomique dominant.

La porphyrie variegata est liée à des mutations du gène de la porphyrinogène oxydase situé en 1q21 mais les études ne sont pas encore très nombreuses pour une maladie aussi rare.

Dans la porphyrie cutanée tardive de type II ou familiale et la porphyrie hépatoérythropoïétique, qui est probablement une forme homozygote de la précédente, des anomalies du gène de l’enzyme uroporphyrinogène décarboxylase ont été retrouvées dans un certain nombre de cas, en général de type mutations faux sens portant sur un ou quelques nucléotides successifs ; toutefois, l’étude moléculaire de ces affections est très loin d’être achevée et la cartographie des mutations et de leurs conséquences en termes d’activité enzymatique reste à faire.

L’oedème angioneurotique héréditaire de type 1 ou 2 est lié à des mutations du gène codant pour le facteur C1 inhibiteur aboutissant à une protéine anormale mais en quantité normale ou augmentée (type II) ou en quantité réduite (type I) ; dans les deux cas, la grande majorité des mutations portent sur l’exon 8 du gène avec notamment anomalies de la région P1 de liaison au facteur C1 dans les types II.

D’autres mutations moins nombreuses portent sur l’exon 7.

La maladie de Fabry « classique », récessive liée à l’X, est liée à des mutations du gène de l’enzyme alphagalactosidase A, gène situé en Xq22.1, comportant sept exons répartis sur 14 kb et codant pour une protéine de 429 acides aminés ; les mutations responsables de la maladie sont apparemment très diverses.

La plupart de ces mutations sont « privées », c’est-à-dire qu’elles sont particulières à une famille, mais il semble exister une sorte de « point chaud » sur le codon 227 ; enfin, une correspondance entre le type de mutation en cause et l’expression phénotypique de la maladie a été retrouvée.

La granulomatose septique chronique familiale, récessive liée à l’X ou autosomique est associée à un défaut de production d’anion superoxyde par les neutrophiles par baisse de l’activité de la NADPH oxydase.

Elle est comme prévue liée à des mutations des gènes codant pour des éléments de ce complexe enzymatique qu’est la NADPH oxydase, notamment des mutations de gp91phox situé sur le chromosome X (dans deux tiers des cas) et du gène p47 situé sur le chromosome 7 (dans un tiers des cas).

8- Dysplasies conjonctives et diverses :

Les divers sous-types de syndrome d’Elhers-Danlos sont surtout liés à des mutations du gène codant pour la molécule de collagène déficiente selon le type.

Ainsi, des mutations des gènes codant pour les molécules « de base » du collagène de type V sont retrouvées dans les formes de type I et II (chaîne alpha 1), de type III (chaîne alpha 1) dans les formes de type IV « vasculaires » (avec en fait phénotypes pathologiques multiples allant de ce type de syndrome à l’acrogéria), tandis que les mutations portent sur le gène codant pour la lysine hydroxylase dans les types VI.

Dans les cas des mutations portant sur les molécules de collagènes, il s’agit le plus souvent de substitutions portant sur les codons correspondant à la glycine dans la région collagénique centrale ou à la cystéine dans le domaine propeptidique carboxyterminal, avec une certaine correspondance entre l’exon où se situe la substitution et la sévérité du tableau clinique ; les anomalies d’épissage sont plus rares mais peut-être plus graves.

Toutefois, on ne peut parler de « points chauds » vrais.

Pour la lysine hydroxylase, il s’agit surtout de répétitions d’exons ou de mutations ponctuelles non sens avec protéine tronquée.

La maladie de Marfan est due à des mutations du gène FBN1 codant pour la fibrilline 1, protéine du réseau microfibrillaire de la matrice extracellulaire associée au collagène ; ce gène est situé sur la région 15q21.1 et code pour une protéine de 350 kDa qui est ensuite hydrolysée avant d’être sécrétée et de se polymériser dans le milieu extracellulaire ; cette protéine comprend un grand nombre de domaines répétés de type epidermal growth factor-like avec six résidus cystéine formant trois ponts disulfure.

Les mutations sont surtout faux sens affectant souvent les résidus cystéine et il existe une certaine corrélation entre le type de mutation et la gravité du tableau (gravité particulière en cas de mutations des exons 25 à 27).

De plus, le caractère autosomique dominant de la transmission s’explique par l’effet dominant négatif (inhibiteur) exercé par les molécules modifiées par les mutations faux sens sur la polymérisation des fibrilles, même en présence de la molécule normale.

Une affection assez proche est représentée par l’arachnodactylie avec contractures congénitales liée à des mutations du gène FBN2 codant pour la fibrilline 2 et situé en 5q23, avec là encore des mutations surtout faux sens portant essentiellement sur les résidus cystéines.

Le pseudoxanthome élastique est une dysplasie conjonctive génétiquement très hétérogène ; dans les formes autosomiques récessives, les plus fréquentes, et autosomiques dominantes, il a été démontré une liaison avec la région 16p13.1 mais le gène ou les gènes en cause ne sont pas encore connus.

La dysplasie ectodermique anhidrotique ou plutôt hypohidrotique, récessive liée à l’X, est due à des mutations du gène EDA situé en Xq12-q13.1, constitué de neuf exons.

Ce gène est exprimé dans de nombreux tissus notamment les glandes sudoripares, les follicules pileux et les kératinocytes.

Il code pour une protéine de 390 acides aminés probablement transmembranaire de classe II, dont l’extrémité aminoterminale est intracellulaire et qui pourrait transmettre un message entre épithélium et mésenchyme jouant ainsi un rôle important dans le développement des phanères.

Les mutations sont de types très divers, ponctuelles ou délétions plus ou moins étendues.

Il existe une autre forme de dysplasie ectodermique anhidrotique manifestement autosomique récessive mais le gène en cause n’a pas encore été identifié.

9- Atopie et dermatite atopique :

Deux locus préférentiels ont été retrouvés dans cette pathologie, l’un en 11q13 et l’autre en 5q31-33, la liaison avec HLA DR4 et DR7 semblant moins forte.

Le premier locus comprend au moins un candidat intéressant, le gène codant pour la chaîne bêta du récepteur de haute affinité pour les IgE, qui présente effectivement un polymorphisme particulier (plus qu’une mutation en fait) sur l’exon 6 ou 7 chez les patients, bien que ces résultats soient très variables suivant les équipes.

Le deuxième locus comprend pour sa part deux régions d’intérêt, l’une correspondant au gène codant pour le récepteur bêta adrénergique qui présente également un polymorphisme particulier, notamment chez les patients japonais, et l’autre au groupe des gènes codant pour diverses cytokines impliquées dans la régulation de la production des IgE, notamment les interleukines 4 et 10.

Il semble exister là encore un polymorphisme particulier de ces deux derniers gènes chez les patients mais cette fois-ci dans la région promotrice, ce qui serait à l’origine de la surexpression de ces gènes.

Enfin, une liaison est possible avec le locus 12q, mais moins bien documentée.

Applications thérapeutiques : la thérapie génique

La thérapie génique poursuit actuellement trois buts principaux :

– insérer un gène normal dans un tissu où il est déficient.

Ceci se ferait au mieux par remplacement direct du gène anormal à sa place dans le génome.

Cette méthode est envisageable par les techniques de recombinaison homologue mais elles sont de pratique très délicate et non utilisables chez l’homme actuellement.

Cependant, la correction d’un déficit génétique peut s’envisager en insérant ailleurs dans le génome une version normale du gène défectueux.

Ce type de stratégie est à l’étude pour le traitement de l’immunodéficience liée au déficit en adénosine déaminase ou de la mucoviscidose due à une anomalie du gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane regulated) ;

– assurer la libération dans la circulation d’un produit biologique déficitaire et responsable de la maladie.

Cette libération pourrait se faire à partir de cellules qui ne le produisent pas forcément à l’état normal mais qui sont d’accès et/ou de manipulation faciles.

Ce principe s’applique plus particulièrement au traitement des déficits en facteurs IX ou VIII responsables d’hémophilie et qui pourraient être produits par divers types cellulaires comme les cellules endothéliales, les myoblastes, les fibroblastes, voire les kératinocytes ;

– enfin, développer de nouvelles stratégies thérapeutiques, notamment en pathologie tumorale, telles que l’acquisition par certaines cellules (tumorales elles-mêmes ou immunitaires) de nouvelles capacités biologiques.

Cela concerne par exemple l’acquisition par les cellules tumorales de gènes codant pour certaines cytokines ou certaines molécules membranaires d’activation lymphocytaire pour les rendre plus immunogènes.

Les problèmes posés par la thérapie génique sont nombreux et encore largement non résolus.

Il s’agit d’abord des méthodes utilisées pour la pénétration cellulaire des gènes, où rétrovirus défectifs, adénovirus, liposomes et polymères de lysine sont les plus employés.

L’insertion du gène dans le génome, quand elle se produit, se fait au hasard et le fonctionnement de ce génome peut être perturbé.

Le choix du segment génique introduit est également capital : ADNc seul, gène entier seul, gène entier muni de sa région régulatrice (meilleur choix théorique mais limité par la taille du gène).

Enfin, la stabilité du gène introduit doit pouvoir être suffisante.

Deux grands types d’approche sont utilisés :

– dans les techniques ex vivo, les cellules sont isolées de l’hôte, manipulées in vitro (c’est-à-dire que le transgène y est introduit), puis regreffées sur l’individu.

Le principal problème posé par ces techniques est la prise des cellules transfectées après transplantation ;

– dans l’approche in vivo, le transgène est directement introduit dans le tissu cible, par l’intermédiaire de virus type adénovirus, de liposomes ou directement par injection (intramusculaire, piston, etc).

Un fusil à gènes (gene gun) a même déjà été essayé pour délivrer un gène nu dans un tissu donné.

Les kératinocytes sont une cellule cible particulièrement intéressante pour la thérapie génique, par son autorenouvellement, son accessibilité, ses facilités de manipulation in vitro. Les applications en dermatologie seront nombreuses.

Des essais ont déjà été réalisés pour utiliser les kératinocytes comme cellules productrices d’hormone de croissance ou de facteur IX. En ce qui concerne les génodermatoses, la thérapie génique peut être envisagée bien qu’il soit difficile de concevoir une manipulation in vitro de l’ensemble des kératinocytes.

Toutefois, une greffe limitée de kératinocytes modifiés génétiquement in vitro est concevable et a déjà été l’objet d’un programme expérimental dans certains cas de xeroderma pigmentosum où on pourrait par exemple greffer les kératinocytes modifiés sur les zones exposées au soleil seulement.

Dans une autre perspective, on pourrait proposer l’apport topique itératif de la version normale du gène muté, matériel alors inclus dans des liposomes au sein d’un topique gras (itératif car les liposomes ne permettent pas une intégration stable du matériel apporté dans le génome des cellules cibles).

En pathologie tumorale, des essais sont déjà en cours dans le mélanome malin métastatique, par utilisation de lymphocytes infiltrant les métastases et génétiquement modifiés in vitro par introduction de gènes codant pour le TNF (tumor necrosis factor), l’interféron á ou ç ou le récepteur de l’interleukine 2 sous la dépendance d’un promoteur « fort », modifications augmentant beaucoup l’activité antitumorale de ces lymphocytes.

Ces essais ont démontré que l’expression du gène introduit reste stable pendant un certain temps (au moins 30 jours) et que la vitalité cellulaire n’était pas altérée, mais les résultats des études initiales n’ont malheureusement pas été à la hauteur des espérances en termes de survie.

Toutefois, des essais thérapeutiques de ce type sont en cours dans le mélanome, dont l’un en France.

Certains de ces essais utilisent par exemple l’injection directe dans les nodules tumoraux de cellules génétiquement modifiées comme des fibroblastes surexprimant l’interleukine 12 et stimulant ainsi les lymphocytes infiltrant la tumeur.

On peut également modifier génétiquement les cellules tumorales elles-mêmes en les rendant plus immunogènes par le biais de l’expression de molécules HLA (human leukocyte antigen) allotypiques, de molécules costimulatrices ou de facteurs de croissance hématopoïétique.

Les cellules malignes peuvent enfin être rendues sensibles à des agents pharmacologiques tels les antiviraux, après transfection de « gènes-suicide » codant par exemple pour la thymidine-kinase normalement non exprimée chez l’homme.

Ainsi, la thérapie génique représente un espoir pour la correction des déficits génétiques et dans certaines maladies tumorales désespérantes.

Une dynamique importante de recherche est déployée à l’heure actuelle dans ce sens et devrait permettre d’en assurer l’avenir en particulier grâce aux modèles animaux (souris transgéniques) des affections humaines qui sont un outil de travail très précieux pour les essais de nouvelles thérapeutiques.

Glossaire :

Acide nucléique : macromolécule constituée d’un enchaînement de nucléotides, enchaînement caractérisé par l’ordre de succession des bases (séquence).

ADNc : ADN complémentaire d’un ARNm correspondant donc à l’ensemble des séquences codantes plus les séquences transcrites mais non codantes.

Amplification : multiplication importante du nombre d’exemplaires d’un fragment d’acide nucléique, en général à des fins d’analyse.

Animal transgénique : animal qui est issu d’un zygote (oeuf fécondé) dans lequel a été introduit un gène (le transgène) différent de ceux des gamètes impliqués dans la fécondation.

Animal knock out (KO) : animal qui est issu d’un zygote dans lequel les deux copies d’un gène précis ont été inactivées.

Apoptose : mort cellulaire programmée.

Banque d’ADN : ensemble de fragments d’ADN artificiellement mis en réserve par inclusion dans les acides nucléiques de vecteurs biologiques (virus par exemple).

Blot : transfert par capillarité de fragments d’acides nucléiques d’un gel d’électrophorèse à une membrane, permettant l’hybridation ultérieure de ces fragments avec une sonde moléculaire au sein de cette membrane ; si fragments d’ADN : southern-blot ; si fragments d’ARN : northern-blot.

Dénaturation : disparition des liaisons faibles unissant les bases complémentaires entre deux fragments d’acides nucléiques (entre deux brins pour l’ADN, au sein d’un même brin pour l’ARN) autorisant la séparation des brins (ADN) ou la disparition des boucles (ARN).

Enzyme de restriction : enzyme qui coupe l’ADN sur des séquences très précises (sites de restriction).

Exon : région d’un gène représentée dans l’ARN messager mature (région codante le plus souvent).

Gène : unité fonctionnelle d’ADN (ensemble de séquences) contenant l’information nécessaire à la production d’un ARN particulier ou d’une protéine particulière ; constitué de régions codantes et non codantes, régulatrices.

Gène suppresseur de tumeur : gène codant pour une protéine dont l’activité est antiproliférative.

Génétique inverse : ensemble des méthodes permettant la localisation puis l’identification d’un gène morbide par étude de la coségrégation de la maladie avec divers marqueurs génomiques (RFLP notamment), au sein de familles atteintes.

Hybridation moléculaire : appariement spécifique et stable de deux fragments d’acides nucléiques par complémentarité de leurs bases se liant deux à deux par des liaisons non covalentes.

Hybridation in situ (HIS) : visualisation directe de la présence, sur une coupe tissulaire, d’un fragment d’ADN ou d’ARN, par son hybridation spécifique avec une sonde marquée qui rend visible le duplex sonde/ADN ou ARN recherché.

Intron : région d’un gène non représentée dans l’ARN messager mature.

Méiose : étape de la différenciation des gamètes au cours de laquelle se produisent des échanges d’ADN entre chromosomes d’une même paire.

Mutation : modification de la séquence de l’acide nucléique support de l’information génétique (ADN en général), par substitution, addition ou disparition des bases composant cette séquence.

Polymerase chain reaction (PCR) : technique d’amplification qui utilise des cycles successifs de dénaturation-polymérisation de l’ADN à l’aide d’amorces complémentaires des extrémités du fragment à amplifier.

Proto-oncogène : gène codant pour une protéine dont l’activité est pro-proliférative. RT-PCR : PCR effectuée sur les ADNc donc précédée de la rétrotranscription reverse des ARNm en ADNc.

Restriction fragments length polymorphism (RFLP) ou analyse du polymorphisme de longueur des fragments « de restriction » : étude par une sonde donnée des fragments issus de la digestion d’un échantillon d’ADN par une enzyme de restriction donnée, permettant de mettre en évidence la variabilité de longueur (polymorphisme) de ces fragments liée à la variabilité des sites de restriction selon les allèles.

Séquençage : analyse directe de la séquence d’un fragment d’ADN.

Sonde moléculaire : fragment d’acide nucléique (ADN ou ARN) complémentaire d’une séquence d’ADN ou d’ARN avec lequel il peut s’hybrider de façon stable et spécifique, permettant la détection, voire l’évaluation de la quantité du fragment spécifiquement reconnu. Traduction : synthèse d’une protéine à partir d’un ARN messager. Transcription : synthèse d’un ARNm à partir de la région codante d’un gène.

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