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 Aleksandra Norek, PhD
• Assistant
• Department of Medical Genetics
• Institute of Mother and Child
• Warsaw, Poland
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October 20, 2008
Marqueurs génétiques d’une densité minérale osseuse diminuée chez les patients souffrant de mucoviscidose

L’espérance de vie moyenne des personnes atteintes de mucoviscidose a
considérablement augmenté au cours des dernières décennies. De ce fait, de nouvelles complications
non respiratoires telles que des maladies hépatiques, le diabète et la stérilité masculine se
manifestent et deviennent cliniquement importantes pour ces patients. L’un de ces problèmes est la
faible densité minérale osseuse (BMD = bone mineral density), qui a été rapportée pour la première
fois chez les patients atteints de mucoviscidose en 1979. À présent, la dégradation de la qualité et
de la masse osseuse représente un problème majeur chez les adolescents et les adultes atteints de
cette maladie. Densité minérale osseuse diminuée chez les
patients atteints de mucoviscidose Selon des études, 69 %
des patients atteints de mucoviscidose souffrent d’une perte osseuse accrue et d’une formation
osseuse diminuée (ostéopénie) et dans 57 % des cas, on observe une perte osseuse grave. La
pathogénie de la faible BMD chez ces patients n’est pas encore bien connue. Selon des études
détaillées portant sur la manière dont les os grandissent et se reforment, ainsi que sur les
cellules et les éléments nutritifs qui sont impliqués dans le renouvellement des cellules osseuses,
tant une formation osseuse réduite qu’une résorption osseuse accélérée jouent un rôle important dans
la maladie osseuse liée à la mucoviscidose. Des études sur la BMD chez les patients atteints de
mucoviscidose montrent une augmentation des maladies osseuses avec l’âge et avec la gravité des
maladies pulmonaires. L’insuffisance pancréatique observée chez près de 80 % des patients atteints
de mucoviscidose peut entraîner de faibles taux de calcium, de lipides essentiels et de vitamine D
et donc un appauvrissement des facteurs indispensables pour la croissance et le remodelage des os.
Les troubles de la formation osseuse des personnes atteintes de mucoviscidose peuvent également être
dus à des infections pulmonaires chroniques, au diabète, à une activité physique réduite, à un
retard pubertaire ou à des traitements aux stéroïdes ou aux antibiotiques.
On a remarqué que
certains jeunes enfants atteints de mucoviscidose ont une densité minérale osseuse plus faible que
leurs semblables sains dans les premières années de leur vie. Il est également prouvé que les
patients atteints de mucoviscidose porteurs de la mutation F508del sur le gène CFTR présentent aussi
une densité minérale osseuse inférieure à celle des autres patients porteurs de mutations
différentes. Le mécanisme d’action de cet effet n’est pas compris, mais ces faits suggèrent que des
facteurs génétiques influencent la densité minérale osseuse des patients atteints de mucoviscidose.
Deux questions restent sans réponse : le gène CFTR est-il exprimé à la surface des ostéoblastes
(cellules responsables de la synthèse de tissu osseux) ou des ostéoclastes (cellules responsables de
la résorption du tissu osseux), et quel est le rôle joué par la mutation F508del sur l’activité de
ces cellules. Terrain génétique de la densité minérale osseuse diminuée La densité minérale osseuse diminuée comporte une forte composante
génétique. Des études sur des jumeaux et des familles démontrent que le phénotype de la BMD diminuée
est déterminé tant par des facteurs génétiques que par des facteurs environnementaux, ainsi que par
les interactions entre ces facteurs. On pense que les troubles de la BMD peuvent ĂŞtre dus Ă des
mutations ou des polymorphismes de nombreux gènes différents. Il est peu probable qu’un seul gène
soit responsable du phénotype malade. De surcroît, chaque mutation et chaque polymorphisme des gènes
influençant la BMD peuvent représenter un marqueur du risque pour les troubles du métabolisme
osseux. De tels changements dans les gènes peuvent entraîner des changements dans les séquences des
protéines codées par le gène ou une dérégulation de l’expression génétique. Tout changement
intronique ou dans les régions voisines du génome peut être utilisé en tant que marqueur génétique
dans la mesure où il se trouve en déséquilibre de liaison avec des marqueurs identifiés de la
BMD.
Lors de la recherche de gènes dont les allèles sont susceptibles d’être responsables
d’une BMD diminuée, il convient d’identifier les gènes régulateurs du métabolisme osseux, les gènes
codant pour les éléments de la matrice osseuse et les gènes codant pour les hormones calciotropes et
pour leurs récepteurs (Tableau 1). Les mutations et les polymorphismes les plus étudiés sont ceux
des gènes du collagène alpha 1 de type 1 (COL1A1) et du récepteur de la vitamine D (VDR).
Le
gène COLIA1 code pour le collagène alpha 1 de type I, la principale protéine constitutive de la
matrice osseuse. Les altérations de la production et de la structure du gène COLIA1 sont
responsables d'une matrice osseuse anormale, de l'ostéopénie et de fractures. Le polymorphisme Ball
[1] (intron1) modifie la liaison d’une protéine (Sp1) qui régule l’expression de ce gène très
important. Cette protéine Sp1 ne se lie plus correctement à son site de reconnaissance sur ce
fragment d'ADN et, de ce fait, la copie du gène COLIA1, la production de la protéine collagène et
donc la résistance et les propriétés de l’os sont perturbées. D’autres modifications de l’ADN de ce
gène jouent également un rôle important dans la régulation de la BMD et peuvent entraîner des
fractures ostéoporotiques.
Le gène VDR code pour le récepteur de la vitamine D qui est le
principal régulateur du métabolisme du calcium et de l’os. La vitamine D, via le VDR, contrôle
l’absorption intestinale du calcium et les activités de la croissance (ostéoblastique) et de
remodelage (ostéoclastique) de l'os, la production de PTH et l'hydroxylation rénale d'une forme de
la vitamine D. Certaines des modifications identifiées dans ce gène entraînent probablement des
changements fonctionnels dans la protéine VDR, et influencent le taux de l’ostéocalcine (hormone
osseuse) dans le sang, et donc la BMD. Le gène VDR est un facteur essentiel de la modulation du
calcium et de la minéralisation osseuse. Tableau 1. Aperçu
des gènes associés à une densité minérale osseuse diminuée
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Symbole du gène | Produit du gène |
Hormones et récepteurs
calciotropes | VDR | Récepteur de la
vitamine D | ESRA | Récepteur des
œstrogènes alpha | ESRB | Récepteur des
œstrogènes bêta | CALCR | Récepteur de la
calcitonine | CALC | Calcitonine | PTH | Parathormone | GCCR | Récepteur des
glucocorticoïdes | AR | Récepteur des
androgènes | CASR | Récepteur détecteur
du calcium | Éléments de la matrice osseuse |
COLIA1 |
Collagène alpha 1 de type I |
COLIA2 | Collagène alpha 2 de type I |
OC | Ostéocalcine | ON | Ostéonectine |
OPN |
Ostéopontine |
AHSG | Alpha 2-HS-glycoprotéine |
MGLAP | Matrix
Gla protéine | Régulateurs du métabolisme osseux |
TGFB1 |
Facteur de croissance transformant bĂŞta 1 |
IGF1 | Facteur de croissance insulinomimétique de type I |
IL1B | Interleukine 1 bĂŞta |
IL1RN | Antagoniste
du récepteur de l’interleukine 1 |
IL6 | Interleukine
6 | TNFR2 | Récepteur R2 du
facteur de nécrose tumorale |
Divers |
APOE | Apolipoprotéine E |
CLGN | Collagénase | CYP19 | Cytochrome
P450 | DBP | Protéine de liaison de
la vitamine D | ADRB2 | Adréno-récepteur
bêta 2 | Rôle des marqueurs génétiques
dans la prédiction d’une densité minérale osseuse diminuée chez les patients atteints de
mucoviscidose
Plusieurs gènes différents déterminent la densité minérale osseuse.
L’identification des mutations génétiques qui sont responsables de la densité minérale osseuse
diminuée chez les patients atteints de mucoviscidose permettra d’identifier les personnes qui
risquent de souffrir de maladies osseuses. Le diagnostic moléculaire et le traitement précoces des
troubles du renouvellement des cellules osseuses peuvent aider à guérir les maladies osseuses chez
ces patients.
Mis à part les gènes responsables des problèmes de BMD dans l’ostéoporose et
d’autres troubles, il existe un effet direct de la mutation de la mucoviscidose sur la gravité de la
maladie. Des études spécifiques aux patients atteints de mucoviscidose sont donc nécessaires pour
comprendre la relation qui existe entre cette maladie et une densité minérale osseuse diminuée. Le
typage des gènes candidats et l’analyse de leurs variantes polymorphiques devraient apporter des
éclaircissements sur la BMD diminuée dans la mucoviscidose et aider à déterminer des stratégies
thérapeutiques.
Remerciements Je
tiens Ă remercier le Professeur Jerzy Bal, le D. Agnieszka Sobczynska-Tomaszewska, les Dr Dorota
Sands, Dr Dariusz Chmielewski et le D. Katarzyna Szamotulska pour leur aide permanente et leur
fructueuse collaboration au cours des 3 dernières années.  [1] Le nom de chaque
polymorphisme dérive du nom des enzymes de restriction qui différencient la séquence des nucléotides
qui permet l'identification des allèles.
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