Pédiatrie
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Dystrophie musculaire de Duchenne Syndrome de l’X fragile Épidémiologie, génétique, diagnostic Dr Stéphane PINSON, Pr Henri PLAUCHU Service de génétique, Hospices civils de Lyon, 1, place de l’Hôpital, 69288 Lyon cedex 02. UFR, Rth Laennec, Université Claude-Bernard, Lyon I.
DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE DUCHENNE Points Forts à comprendre • Cette maladie décrite par Duchenne de Boulogne à la fin du siècle dernier correspond à la génopathie musculaire la plus fréquente. • Elle ne touche que les garçons et appartient, avec l’X fragile et l’hémophilie, aux trois maladies génétiques liées au sexe les plus fréquentes. • Cette dystrophie musculaire est progressivement évolutive vers la mort avant l’âge adulte.
Épidémiologie L’incidence de la maladie est de l’ordre de 1/3 500 à 1/4 500 garçons nés vivants. La fréquence de cette maladie étant stable depuis plus de 30 ans alors que les hommes malades ne deviennent jamais pères de famille, il faut donc admettre un taux de mutation élevé pour expliquer le maintien du stock de gènes délétés d’une population. L’apparition d’une mutation de novo est en cause pour un tiers des cas sporadiques. Les mères de ces enfants sont déjà conductrices de la mutation dans deux tiers des cas et sont le plus souvent asymptomatiques. Les formes familiales, avec atteinte de plusieurs enfants, ne concernent que 20 à 30 % des enfants malades, car l’atteinte réduite aux garçons et les petites fratries limitent l’extériorisation familiale. La myopathie de Duchenne est une maladie génétique récessive liée au sexe ne touchant que des garçons apparentés de façon matrilinéaire dans une même famille.
Génétique L’examen clinique des malades à la naissance ne montre aucune anomalie apparente : le garçon présente une mobi-
lité et une trophicité normales. Il apprend à marcher sans retard caractéristique mais lorsqu’il se relève de la position accroupie, il doit s’appuyer sur ses genoux pour se redresser : c’est le signe de Gowers. Il trébuche fréquemment et il garde toujours un appui pour monter les marches d’escaliers, une à une. L’examen clinique est pauvre et ne révèle que des masses musculaires diminuées et un peu fibreuses à la palpation méticuleuse de l’enfant. La significative pseudo-hypertrophie des mollets apparaît plus tardivement. Lorsque l’on évoque la maladie, la forte élévation des créatines-kinases musculaires (de 20 à 100 fois les valeurs normales) oriente fortement vers le diagnostic. L’électromyogramme permet de confirmer une atteinte myogène. La biopsie musculaire n’apporte que des éléments indirects de diagnostic de dystrophie musculaire (atrophie myogène, nécrose, fibrose lipoïdique). L’utilisation d’anticorps spécifiques anti-dystrophine permet d’être affirmatif et d’établir un pronostic grave. Dans la dystrophie de Duchenne, on ne retrouve pas de marquage par les anticorps puisque la dystrophie est totalement absente de la fibre musculaire, son évolution va se poursuivre inéluctablement vers l’insuffisance musculaire des ceintures, avec des variations d’un garçon à l’autre. Les rétractions tendineuses achiléennes mettent les pieds en équinisme, un flessum de hanche s’installe et l’enfant prend ainsi une démarche dandinante « en canard » sur la pointe des pieds, avec une lordose pour rétablir l’équilibre fragile. L’atrophie musculaire des quadriceps précipite, en général, l’enfant vers le fauteuil roulant entre 8 et 12 ans. Cette immobilisation accélère l’installation de rétractions irréductibles des membres inférieurs. Le risque d’une scoliose très évolutive est important, et peut être aggravé par une obésité intercurrente. La scolarisation devient problématique, d’autant que l’on retrouve des difficultés intellectuelles chez un tiers des garçons. La prise en charge de ces patients, psychologiquement lourde, demeure principalement symptomatique comprenant la kinésithérapie pour lutter contre les rétractions, le traitement précoce chirurgical de la scoliose et la prévention des troubles trophiques LA REVUE DU PRATICIEN (Paris) 1998, 48
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et vasomoteurs. Elle n’empêche pas son extension à la ceinture scapulaire qui réduit l’usage des membres supérieurs du jeune adolescent. C’est l’atteinte du muscle cardiaque et des muscles respiratoires qui met en jeu le pronostic vital nécessitant une prise en charge nocturne puis permanente de l’insuffisance respiratoire. Pour les mères conductrices, l’inactivation de l’X porteur de la mutation n’étant jamais totale (courbe de Gauss), il est possible de retrouver chez ces femmes vectrices une fibrose du mollet, une petite faiblesse musculaire ou une augmentation discrète de leur CK (1,5 à 10 fois la normale) qui doit être considérée comme un indice du statut de transmettrice. Les femmes conductrices ont un risque de 1 sur 2 de transmettre la maladie à leurs futurs garçons. Le gène responsable a été localisé sur le bras court de l’X, en Xp21 et a été dénommé DYS en raison de la dystrophie qu’entraîne son altération. Il comprend 2,3 millions de paires de bases, soit 1 % du chromosome X et presque 1 p. 1000 du génome. C’est le plus grand gène humain connu actuellement. Il se compose de 76 exons et est transcrit en un ARN de seulement 14 000 bases. L’étude de la transcription de ce gène a aussi montré qu’il existe un épissage différentiel entraînant la coexistence dans une même cellule de nombreuses versions de la dystrophine. Leurs lieux d’action éventuellement spécifiques expliqueraient les différentes manifestations cliniques, et l’atteinte mentale. Différents types de mutations responsables de la maladie ont été décrits. Une grande délétion intragénique de plusieurs milliers de paires de bases est retrouvée chez 65 % des patients. Celle-ci survient essentiellement en certains « points chauds » du gène facilitant sa recherche. Les autres mutations du gène (35 %) correspondent à des duplications ou délétions partielles, des microdélétions de quelques bases ou des mutations ponctuelles. L’apparition des mutations entraîne deux types d’anomalies : soit elles font apparaître un codon stop qui interrompt la synthèse de la protéine, soit elles décalent le cadre de lecture (duplication ou délétion d’un nombre de bases différent de 3 ou d’un multiple) et entraînent une perturbation importante de la protéine qui est rapidement dégradée. La protéine codée, appelée dystrophine, est présente normalement en très faible quantité dans le muscle, mais fait partie des protéines indispensables du cytosquelette des myocytes. Son rôle est capital dans l’attachement des filaments d’actine des fibres musculaires à la membrane cytoplasmique. La recherche directe des mutations ponctuelles reste encore du domaine théorique. Mais l’étude haplotypique des chromosomes X bénéficie de l’existence de nombreux polymorphismes intra- et juxtagéniques permettant d’utiliser une batterie de sondes microsatellites adaptées à chaque situation familiale (voir : pour approfondir / 1).
Diagnostic Le diagnostic positif de la maladie est avant tout clinicobiologique. 566
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1. Diagnostic moléculaire Les méthodes d’étude directe sont entreprises, après un simple prélèvement sanguin, sur l’ADN lymphocytaire du garçon atteint, et après consentement éclairé des parents. Les macrodélétions sont recherchées par PCR et Southern blot et maintenant à l’aide des microsatellites. Il est envisageable de chercher une délétion chez un fœtus masculin dans une famille sans garçon atteint survivant. Ce résultat est toujours limité puisque l’on ne retrouve une mutation de type délétion que dans 65 % des cas. Mais la recherche de mutations ponctuelles et des microdélétions n’est pas actuellement l’objet d’une détection accessible aux cliniciens.
2. Diagnostic des conductrices Lorsqu’un garçon est atteint de façon sporadique dans la famille, il s’agit d’une mutation « de novo », une fois sur trois. Dans l’autre situation, la mère est conductrice. Si aucune délétion n’est trouvée chez le garçon, il n’est pas possible de conclure sur la réalité du caractère conducteur de la mère. Devant une forme familiale, une étude moléculaire indirecte permet, selon la structure familiale, d’établir le statut des femmes potentiellement conductrices de la famille qui le demandent. On identifie l’haplotype de l’X porteur du gène muté en comparant les haplotypes de l’X chez les sujets malades et les sujets sains de cette famille. C’est l’étude de la transmission de l’X « pathologique » dans la famille qui permettra de reconnaître indirectement les vectrices parmi les conductrices possibles. Si une délétion était trouvée chez un garçon malade, l’étude directe, sur les deux X de sa mère, de la région de la délétion permet parfois de reconnaître directement les conductrices. Une consultation de conseil génétique est indispensable, avant le début des investigations, afin d’expliquer les difficultés et les limites de ces examens, et de recueillir la participation des sujets informatifs de la famille et leur consentement. La transmission des résultats de l’étude familiale s’accompagnera de l’explication de la notion de crossing-over dont la survenue modifie la fiabilité des analyses. Le diagnostic prénatal, s’il est demandé, devra être organisé dans les meilleures conditions pour tous.
3. Diagnostic prénatal Sa réalisation dépend de toute la démarche familiale décrite, avant la grossesse, afin que les parents possèdent toutes les informations nécessaires. Si un diagnostic prénatal est demandé sans qu’une étude familiale ne soit possible (garçon malade décédé) ou n’ait été faite, il n’y a pas d’étude directe fiable possible chez le fœtus masculin attendu, contrairement à l’hémophilie ou à l’X fragile. La recherche d’une macrodélétion possible, réalisable sur la notion d’antécédent très précis, se révèle trop hasardeuse. Elle est cependant la seule façon d’aider à conserver une grossesse remise en cause par la décision des parents devant le risque existant.
4. Diagnostic différentiel Devant un jeune garçon hypotonique et ayant un taux de créatine kinase élevé, il faut écarter le diagnostic de myo-
Pédiatrie pathie congénitale et penser à une dystrophie musculaire congénitale à l’aide surtout de la biopsie. Devant un adolescent qui n’évolue pas gravement comme une myopathie de Duchenne, selon les investigations paracliniques, il faudra penser à une forme allélique de Becker (faible fixation des anticorps anti-DYS sur le muscle et mutation-délétion ne compromettant pas la totalité de la fonction du gène DYS). ■
Points Forts à retenir • La dystrophie musculaire de Duchenne est une myopathie sévère des ceintures touchant le jeune garçon et évoluant vers la mort précoce par l’atteinte cardiorespiratoire. • La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie fréquente à transmission récessive liée à l’X. Le gène DYS responsable est altéré 65 fois sur 100 par une grande délétion identifiable. Le reste des mutations correspond à des lésions moléculaires plus petites qui restent méconnues. Aucun diagnostic direct n’est alors disponible.
SYNDROME DE L’X FRAGILE Points Forts à comprendre
• Comme pour toute maladie liée à l’X, l’établissement de l’haplotype des X par les marqueurs moléculaires permet une étude indirecte des familles. Les données informatives peuvent permettre l’identification du caractère conducteur de femmes en âge de procréer. • La survenue sporadique de la dystrophie musculaire de Duchenne chez un garçon pose la question d’une récurrence familiale puisque la mère est conductrice avec une probabilité de 2 sur 3. • Les familles touchées ne peuvent bénéficier d’un diagnostic prénatal que si l’étude en génétique moléculaire est réalisée et est informative. • Le conseil génétique est l’acte médical responsable de l’étude familiale, de la transmission des résultats expliqués, de l’écoute de la demande de diagnostic prénatal par un couple et de son éventuelle mise en place avec suivi et soutien.
POUR EN SAVOIR PLUS Eberhard Passarge. Atlas de poche de Génétique. Paris : Médecine-Sciences Flammarion, 1995. Kaplan JC, Delpech M. Biologie moléculaire et médecine, 2e édition. Paris : Médecine-Sciences Flammarion, 1993 : 386-404.
Sémiologie clinique Classiquement, la définition du syndrome repose sur une triade de signes cliniques qui ne sont ni spécifiques, ni constants.
1. Retard mental et signes neuropsychiques • Le syndrome de l’X fragile est défini par un retard mental lié au chromosome X, s’accompagnant parfois d’un morphotype particulier et d’une macro-orchidie. • La découverte au locus de l’X fragile d’un nouveau type de mutation dite instable a permis de localiser le gène en cause : FMR1 (Fragile X Mental Retardation).
Épidémiologie La maladie de l’X fragile a une incidence estimée à environ 1/4 000 chez les hommes ; elle est aussi responsable de retard mental léger à modéré chez la femme avec une incidence estimée à 1/7 000. On peut donc estimer à environ 10 000 le nombre de patients atteints en France. Cette maladie correspond à la forme de retard mental héréditaire la plus fréquente en France.
• La déficience intellectuelle est pratiquement constante mais de gravité variable allant de l’intelligence subnormale à la débilité profonde, souvent associée à des troubles du langage. • Les troubles psychiatriques sont caractérisés par des troubles du comportement : instabilité psychomotrice ou « autisme » retrouvé chez la moitié des enfants de moins de 30 mois. • Les signes neurologiques sont définis par un retard psychomoteur avec hypotonie, retard d’acquisition de la station assise et difficulté à la marche. Mais il peut n’apparaître qu’à l’entrée en milieu scolaire. Une comitialité est retrouvée dans 20 % des cas, parfois maligne.
2. Syndrome dysmorphique de la face et du crâne Il permet d’évoquer le diagnostic en donnant à ces sujets un « air de famille » : un visage allongé (front haut, hypoplasie de l’étage moyen) associé à des lèvres épaisses et de grandes oreilles mal ourlées. LA REVUE DU PRATICIEN (Paris) 1998, 48
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3. Macro-orchidie post-pubertaire Elle s’observe dans 80 % des cas. Elle est généralement importante, supérieure à 30 mL et isolée, sans anomalie endocrine. Des signes de dysplasie du tissu conjonctif peuvent s’associer (hernies).
• Femmes conductrices Elles ont un morphotype normal mais 40 à 60 % d’entre elles ont un retard mental, léger, dominé par un retard du langage.
Génétique de l’X fragile La fragilité caractéristique de l’X fut individualisée grâce à l’analyse du caryotype en milieu révélateur pauvre en acide folique. Le site fragile « FRAX-A » est localisé en Xq27.3.
1. Défaut moléculaire Il correspond à l’amplification anormale d’une séquence instable de trinucléotides CGG localisés dans le premier exon (non traduit) du gène FMR 1 entraînant l’inactivation de ce gène. Ce gène code une protéine cytoplasmique associée aux ribosomes pouvant lier des ARN. Elle pourrait jouer un rôle dans la régulation de la traduction de certains ARN messagers. Ce nouveau type de mutation instable permet d’expliquer le mode inhabituel de transmission, avec augmentation du risque de développer la maladie au cours des générations successives dans une même famille (phénomène d’anticipation). La taille de l’amplification influence l’expression phénotypique. L’amplification évolue différemment selon le sexe du parent transmetteur. Chez le sujet normal, la répétition est polymorphique (n = 6 à 50 CGG). Les mutations complètes correspondent à des expansions importantes allant de 230 à plus de 1 000 CGG et sont associées à une méthylation anormale de la répétition CGG et des séquences d’ADN environnantes. Ces phénomènes entraînent un retard mental chez 100 % des hommes, et 40 à 60 % des femmes hétérozygotes. Les prémutations sont des expansions intermédiaires (60 à environ 200 CGG) non méthylées. Elles n’entraînent pas la maladie mais semblent la « préparer ». Elles sont retrouvées chez les hommes « sains » transmetteurs et chez la majorité des femmes vectrices sans retard mental. On remarquera la difficulté d’interprétation des zones intermédiaires pour lesquelles les connaissances restent incertaines (de 50 à 60 CGG et de 200 à 230).
2. Transmission L’expression de l’anomalie dépend de l’origine parentale de la transmission. • Quand le père transmet la séquence, elle est peu modifiée. Un homme normal transmetteur, donc porteur d’une prémutation, la transmet, inchangée, à toutes ses filles naissant vectrices. Le risque d’avoir des enfants atteints n’apparaîtra qu’à la génération suivante. • Quand la mère transmet la séquence, on assiste généralement à une augmentation du nombre de répétitions, soit par augmentation de la taille de la prémutation, soit en passant d’une prémutation à une mutation complète. Cette der568
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nière éventualité n’est pas obligatoire mais semble survenir avec une probabilité dépendant de la taille de la prémutation. Plus la taille de la prémutation portée par la mère est importante, plus le risque d’avoir un enfant avec une mutation complète est grand (une prémutation de grande taille, 90 CGG et plus par exemple, entraîne un risque de transformation en mutation complète supérieur à 50 % pour chaque grossesse avec l’X pathologique).
3. Retard mental léger avec site fragile FRAX-E Un second site fragile, beaucoup plus rare, FRAX-E a été récemment décrit chez des familles avec un retard mental léger. Il est localisé au même endroit (Xq27.3) et présente le même biais maternel de transmission de l’expansion. Il est caractérisé par l’existence d’une expansion identique au niveau d’un gène voisin récemment identifié : FMR2. Le retard mental est modéré et les filles en général, ne sont pas atteintes.
Diagnostic de l’X fragile La découverte de la mutation responsable du syndrome X fragile a modifié le conseil génétique permettant le diagnostic de la maladie, la détection des personnes à risque de la transmettre et le diagnostic prénatal en l’absence de traitement. On utilise, actuellement, l’analyse de l’ADN afin de faire le diagnostic (prélèvement de sang périphérique, de villosités choriales ou de cellules amniotiques). Deux stratégies complémentaires peuvent être utilisées : l’analyse directe de la mutation et l’analyse indirecte par étude de la transmission de marqueurs polymorphiques liés au locus X fragile. L’analyse indirecte est nécessaire pour l’interprétation fine du résultat d’analyse directe, particulièrement en cas de contamination maternelle d’un prélèvement de fœtus féminin (voir : pour approfondir / 1).
1. Analyse directe • La technique de Southern-Blot permet la mise en évidence des mutations et prémutations par analyse de la migration de l’ADN après l’action d’enzymes de restriction. Elle permet de connaître la taille de l’expansion et son état de méthylation, mais cette méthylation est absente au terme gestationnel habituel d’un prélèvement sur villosités choriales. Les allèles normaux et les petites prémutations peuvent être analysés par amplification génique (PCR) de la zone où se trouve la mutation. Cela permet d’exclure la présence d’une mutation complète par la détection de l’allèle maternel normal chez un fœtus masculin, ou de voir une hétérozygotie chez un fœtus féminin (la connaissance des allèles des parents est indispensable).
2. Analyse indirecte Elle repose sur la notion de coségrégation entre le gène muté et des marqueurs génétiques polymorphiques (microsatellites) situés au voisinage du locus morbide de l’X fragile (entourant les répétitions CGG). Il s’agit d’une méthode fiable si la famille est informative, nécessitant peu d’ADN, et donnant des résultats rapides. Elle permet de pister le chromosome X muté maternel et de rassurer rapidement quand le fœtus a hérité de l’haplotype maternel sain. De rares crossing-over sont possibles expliquant un faux résultat qui doit être vérifié par analyse directe. ■
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Points Forts à retenir La possiblité d’un diagnostic fiable pour l’X fragile est à mettre au service des familles pour éviter une récurrence en attendant une thérapie efficace. Cela oblige à penser à ce diagnostic devant un retard mental, en particulier chez le garçon, et a fortiori devant une forme familiale.
POUR APPROFONDIR 1 / Conseil génétique • La loi de bioéthique du 29 juillet 1994 rend obligatoire la consultation du conseil génétique avant tout acte de diagnostic prénatal. • Elle exige qu’une information adaptée à chaque cas et comprenant une explication des risques et des limites de chaque examen proposé soit délivrée au préalable. • Et elle oblige, de la part du médecin, de recueillir un consentement écrit du patient pour lequel est entreprise une étude génétique spécifique. • Comme c’est souvent le cas pour les maladies génétiques, les progrès réalisés dans la connaissance du gène apportent actuellement des possibilités diagnostiques avant de déboucher sur une solution thérapeutique.
• Cette situation très conflictuelle de la médecine et l’évolution sociomédicale depuis la loi sur l’interruption volontaire de grossesse de 1975, ont conduit à une « anti-médecine », le diagnostic prénatal, quand il conduit à une interruption de grossesse. Celle-ci est alors faite dans le but de soulager les parents d’une grande souffrance, mais au détriment d’une vie, c’est une décision éthiquement difficile qui doit être prise directement avec chaque couple. • Ce diagnostic ne peut pas être une fin en soi mais n’est qu’une étape temporaire en attendant le succès de la thérapie génique. Comme tout défaut génétique « constitutionnel » dû à l’anomalie d’une protéine structurelle, l’espoir thérapeutique repose sur l’utilisation du gène normal, comme « médicament ». Chaque traitement génétique nécessite l’élaboration d’un vecteur adapté au gène transféré et à son fonctionnement ultérieur. L’immense taille du gène DYS constitue un obstacle majeur à son intégration dans un vecteur et à son transport vers les cellules atteintes.
POUR EN SAVOIR PLUS Cossée M, Moutou C, Biancalana V et al. Le syndrome X fragile est encore méconnu : efficacité du diagnostic moléculaire chez les proposants avec retard mental. Arch Pediatr 1997 ; 4 : 227-36. Forestier F, Schorderet DF. Diagnostics prénatals et biologie moléculaire. Éditions Médicales Internationales, 1997. Mandel JL, Biancalana V. Diagnostic anténatal du syndrome X fragile. Chapitre 5. Romana SP, Gérard B. Indications de l’analyse des chromosomes et de l’ADN pour le diagnostic des maladies génétiques. Nouvelle question de l’internat, numéro 261. Rev Prat (Paris) 1997 ; 47 : 1241-52.
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