Transcript Anomalies du complexe central Recherche de corrélations

Dyskinésie Ciliaire Primitive : Anomalies du complexe central
Recherche de corrélations génotype phénotype
Etude des gènes RSPH1, RSPH4A et RSPH9
6ème journée RespiRare - Lundi 17 mars 2014
Dr Blandine Prévost
Hôpital Armand Trousseau - Paris
Papon JF et al. Eur. Resp. J. 2010
Vallet C et al. Eur. J. Pediatr. 2013
Phénotype ultrastructural
Cohorte du laboratoire
absence des bras de dynéine externes
(BDE)
29 % (91 familles)
absence des 2 bras de dynéine (BD)
27.5 % (85 familles)
absence des bras de dynéine internes
(BDI)
20 % (64 familles)
anomalies du complexe central (CC)
15.5 % (48 familles)
DCP avec cils « normaux »,
autres
8 % (25 familles)
Hétérogénéité génétique
DNAI1
DNAH5
DNAI2
TXNDC3
DNAL1
CCDC114
ARMC4
DNAAF1
DNAAF2
RPGR
DNAAF3
CCDC103
HEATR2
LRRC6
DYX1C1
SPAG1
ZMYND10
C21orf59
Pennarun et al., Am. J. Hum. Genet. 1999
Olbrich et al., Nat. Genet. 2002
Loges et al., Am. J. Hum. Genet. 2008
Duriez et al., PNAS, 2007
Mazor et al., Am. J. Hum. Genet. 2011
Onoufriadis et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Hjeij et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Duquesnoy et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
Omran et al., Nature, 2008
Moore et al., J. Med. Genet. 2006
Mitchison et al., Nat.Genet. 2012
Panizzi et al., Nat. Genet. 2012
Harani et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Tarkar et al., Nat. Genet. 2013
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Moore et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Zariwala et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Austin-Tse et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
CCDC39
CCDC40
Merveille et al., Nature Genetics, 2011
RSPH4A
RSPH9
HYDIN
RSPH1
Castelman et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
DNAH11
DRC1
CCDC65
Bartoloni et al., PNAS, 2002
Wirschell et al., Nature Genetics, 2013
Horani et al., PLoS One, 2013
Becker-Heck et al., Nature Genetics, 2011
Olbrich et al., Am. J. Hum. Genet. , 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. , 2013
Hétérogénéité génétique
DNAI1
DNAH5
DNAI2
TXNDC3
DNAL1
CCDC114
ARMC4
DNAAF1
DNAAF2
RPGR
DNAAF3
CCDC103
HEATR2
LRRC6
DYX1C1
SPAG1
ZMYND10
C21orf59
Pennarun et al., Am. J. Hum. Genet. 1999
Olbrich et al., Nat. Genet. 2002
Loges et al., Am. J. Hum. Genet. 2008
Duriez et al., PNAS, 2007
Mazor et al., Am. J. Hum. Genet. 2011
Onoufriadis et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Hjeij et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Duquesnoy et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
Omran et al., Nature, 2008
Moore et al., J. Med. Genet. 2006
Mitchison et al., Nat.Genet. 2012
Panizzi et al., Nat. Genet. 2012
Harani et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Tarkar et al., Nat. Genet. 2013
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Moore et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Zariwala et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Austin-Tse et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
CCDC39
CCDC40
Merveille et al., Nature Genetics, 2011
RSPH4A
RSPH9
HYDIN
RSPH1
Castelman et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
DNAH11
DRC1
CCDC65
Bartoloni et al., PNAS, 2002
Wirschell et al., Nature Genetics, 2013
Horani et al., PLoS One, 2013
Becker-Heck et al., Nature Genetics, 2011
Olbrich et al., Am. J. Hum. Genet. , 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. , 2013
Hétérogénéité génétique
DNAI1
DNAH5
DNAI2
TXNDC3
DNAL1
CCDC114
ARMC4
DNAAF1
DNAAF2
RPGR
DNAAF3
CCDC103
HEATR2
LRRC6
DYX1C1
SPAG1
ZMYND10
C21orf59
Pennarun et al., Am. J. Hum. Genet. 1999
Olbrich et al., Nat. Genet. 2002
Loges et al., Am. J. Hum. Genet. 2008
Duriez et al., PNAS, 2007
Mazor et al., Am. J. Hum. Genet. 2011
Onoufriadis et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Hjeij et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Duquesnoy et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
Omran et al., Nature, 2008
Moore et al., J. Med. Genet. 2006
Mitchison et al., Nat.Genet. 2012
Panizzi et al., Nat. Genet. 2012
Harani et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. 2012
Tarkar et al., Nat. Genet. 2013
Knowles et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Moore et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Zariwala et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
Austin-Tse et al., Am. J. Hum. Genet. 2013
CCDC39
CCDC40
Merveille et al., Nature Genetics, 2011
RSPH4A
RSPH9
HYDIN
RSPH1
Castelman et al., Am. J. Hum. Genet. 2009
Becker-Heck et al., Nature Genetics, 2011
Olbrich et al., Am. J. Hum. Genet. , 2012
Kott et al., Am. J. Hum. Genet. , 2013
Complexe central
Paire centrale
+
gaine
DNAH11
DRC1
CCDC65
Bartoloni et al., PNAS, 2002
Wirschell et al., Nature Genetics, 2013
Horani et al., PLoS One, 2013
Localisation des protéines RSPH1, RSPH4A et RSPH9
Les gènes RSPH1, RSPH4A et RSPH9 codent
des protéines de la tête du pont radiaire
Pigino G et al. J. Cell Biol. 2011
Gènes RSPH4A et RSPH9
Castleman VH et al. Am J Hum Genet. 2009
Chez 7 familles atteintes de DCP avec anomalies du CC : identification de
nouveaux gènes en combinant analyse de liaison et approche gène candidat
• 2 familles : gène RSPH9
• 5 familles : gène RSPH4A
• Clinique
syndrome « sino-pulmonaire »
absence d’anomalie de latéralisation
• Battement ciliaire
fréquence normale
mouvement circulaire anormal
• Ultrastructure ciliaire
anomalies du CC (6 familles)
normale dans 1 cas (1 famille)
Gène RSPH1
Kott et al. Am J Hum Genet. 2013
Chez une patiente atteinte de DCP avec anomalies du CC et issue d’union
consanguine : identification d’un nouveau gène en combinant exome et
cartographie par homozygotie
Criblage de la cohorte : 10 familles (12 patients) avec mutations du gène RSPH1
• Clinique
syndrome « sino-pulmonaire »
absence d’anomalie de latéralisation
• Battement ciliaire
fréquence normale et mouvement anormal
fréquence diminuée
• Ultrastructure ciliaire
chez tous les patients, coexistence de cils normaux avec des cils anormaux
avec anomalies du CC
Objectif
Recherche de corrélations génotype phénotype
chez les patients DCP avec anomalies du CC
et mutations des gènes RSPH1, RSPH4A ou RSPH9
Patients
Patients atteints de DCP avec anomalies du CC
• 65 familles indépendantes (84 patients)
Analyse moléculaire de RSPH1, RSPH4A et RSPH9 (séquençage Sanger)
Phénotype clinique :
• sexe, origine, consanguinité parentale
• anomalie de latéralisation
• détresse respiratoire néonatale, syndrome “sino-pulmonaire”, otites,
hypoacousie
Phénotype ciliaire :
• mesure du débit de NO nasal
• battement ciliaire
• ultrastructure ciliaire
Résultats : Contribution de RSPH1, RSPH4A et RSPH9
RSPH1
10 familles
12 patients
15%
?
DCP avec
anomalies du CC
65 familles
84 patients
68%
44 familles
54 patients
11%
6%
RSPH4A
7 familles
10 patients
RSPH9
4 familles
8 patients
Résultats : Caractéristiques démographiques
RSPH1 (n=12)
Âge en années
22
[2 - 46]
RSPH4A (n=10)
18
[18 - 37]
RSPH9 (n=8)
20
[20 - 32]
Total (n=30)
20
Sexe masculin (%)
50%
70%
75%
63%
Consanguinité (%)
25%
40%
75%
43%
[2 - 46]
Résultats : Phénotype clinique
RSPH1 (n=12)
RSPH4A (n=10)
RSPH9 (n=8)
0%
0%
0%
NS
Symptômes pulmonaires
100%
100%
100%
NS
Détresse respiratoire néonatale
67%
60%
50%
NS
Bronchorrhée
92%
100%
100%
NS
Pneumopathies
83%
90%
50%
NS
Bronchectasies
75%
80%
88%
NS
Symptômes ORL
100%
100%
100%
NS
Rhino-sinusites
100%
100%
100%
NS
OSM, OMA, otorrhées
100%
100%
100%
NS
Hypoacousie
27%
50%
63%
NS
(patients)
Anomalies de latéralisation
NS : non significatif
Pas de différence significative selon le gène impliqué
Résultats : Phénotype ciliaire
RSPH1 (n=7/12)
NO nasal effondré
57%
RSPH4A (n=6/10) RSPH9 (n=4/8)
100%
100%
RSPH1 (n=10/12) RSPH4A (n=7/10) RSPH9 (n=6/8)
Cils normaux
80%
75%
67%
10.0
11.3
10.1
Cils immobiles
60%
50%
17%
NS
Cils lents
50%
37,5%
50%
NS
Fréquence (Hz)
NS : non significatif
Pas de différence significative selon le gène impliqué
NS
Résultats : Phénotype ciliaire
Anomalies ultrastructurales comparables
RSPH1 (n=10/12) RSPH4A (n=8/10)
RSPH9 (n=6/8)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Cils anormaux
35%
19 - 60
42%
22 - 61
46%
25 - 68
NS
Complexe central et ponts radiaires
77%
35 - 100
92%
85 - 98
80%
48 - 95
NS
Anomalies ultrastructurales comparables
RSPH1 (n=10/12) RSPH4A (n=8/10)
RSPH9 (n=6/8)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Cils anormaux
35%
19 - 60
42%
22 - 61
46%
25 - 68
NS
Complexe central et ponts radiaires
77%
35 - 100
92%
85 - 98
80%
48 - 95
NS
Cil normal
(9+2)
Internalisation
(8+1)
Absence de centre
(9+0)
1 microtubule central
(9+1)
Anomalies ultrastructurales comparables
RSPH1 (n=10/12) RSPH4A (n=8/10)
RSPH9 (n=6/8)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Moyenne
Min - Max (%)
Cils anormaux
35%
19 - 60
42%
22 - 61
46%
25 - 68
NS
Complexe central et ponts radiaires
77%
35 - 100
92%
85 - 98
80%
48 - 95
NS
Microtubules périphériques
17%
3 - 68
8%
0 - 18
11%
0 - 37
NS
Liens de nexine
14%
0 - 27
11%
2 - 27
10%
0 - 22
NS
Ponts radiaires isolés
4%
0 - 20
3%
0 - 14
6%
0 - 13
NS
Bras de dynéine externes
4%
0 - 16
4%
0 - 14
6%
0 - 32
NS
Bras de dynéine internes
3%
0 - 10
2%
0-6
17%
0 - 68
NS
NS : non significatif
Pas de différence significative selon le gène impliqué
Pauline 10 ans, un diagnostic difficile
•
Une présentation clinique non spécifique
Pas de consanguinité parentale
Pas d’anomalie de latéralisation
Manifestations pulmonaires : détresse respiratoire néonatale, asthme hypersécrétant, syndrome
du lobe moyen
Manifestations ORL : rhinites sans sinusite, otites avec greffe tympanique
•
Un phénotype ciliaire “incomplet”
Débit de NO nasal normal (500 ppb)
Battement ciliaire normal (10.5 Hz)
63 cils analysés
40 cils normaux
23 cils anormaux
20 avec anomalies du CC
Pauline 10 ans, un diagnostic difficile
•
Une présentation clinique non spécifique
Pas de consanguinité parentale
Pas d’anomalie de latéralisation
Manifestations pulmonaires : détresse respiratoire néonatale, asthme hypersécrétant, syndrome
du lobe moyen
Manifestations ORL :Identification
rhinites sans sinusite,
avec greffe
tympanique
de 2 otites
mutations
de RSPH1
•
Un phénotype ciliaire “incomplet”
Débit de NO nasal normal (500 ppb)
 Affirmation du diagnostic de DCP
Battement ciliaire normal (10.5 Hz)
63 cils analysés
40 cils normaux
23 cils anormaux
20 avec anomalies du CC
Conclusions
•
Comparaison de 3 gènes impliqués dans les DCP avec anomalies du CC
•
Pas de différence phénotypique clinique ou ciliaire
Analyses moléculaires
guidées par la fréquence d’implication :
RSPH1 →RSPH4A → RSPH9
•
Importance du diagnostic moléculaire pour les DCP avec anomalies du CC
•
Absence d’anomalie de latéralisation
•
NO nasal parfois normal
•
Présence de cellules ciliées battantes avec fréquence normale
•
Minorité de cils anormaux en ME
RSPH1
15%
•
Autres gènes à identifier pour 44 familles avec anomalies CC
?
11%
RSPH4A
6%
68%
RSPH9
Perspectives
Pigino G et al. J. Cell Biol. 2011; Carbajal-Gonzalez B. et al. Cytoskeleton. 2013
Remerciements
U.933 - Service de génétique et embryologie médicale, Trousseau, Paris
Amselem S, Collot N, Copin B, Dastot F, Dusquenoy P, Escudier E, Jeanson L, Kott E, Legendre M, Montantin G, Nathan N, Tissier S, Vallette B
Service de pneumologie, Trousseau, Paris
Service d’EFR, Trousseau, Paris
Laboratoire de ME, CHIC, Créteil
Service d’anatomo-pathologie, CHIC, Créteil
Service de pneumologie, Necker, Paris
Service de pneumologie, Robert Debré, Paris
Service de pédiatrie, CHIC, Créteil
Service de pneumologie, CHRU, Lille
Service de pneumologie et d’ORL, CHIC et H. Mondor, Créteil