Maladies héréditaires de la membrane basale glomérulaire

Maladies héréditaires de la membrane basale glomérulaire Marie Claire Gubler Inserm U983, Hôpital Necker-Enfants Malades, Paris Séminaire National de Néphrologie CUEN , 20-22 juin 2010

La barrière de filtration glomérulaire MBG • MBG: • Collagène IV • Laminines • Nidogène • HSPG

Maladies héréditaires de la MBG • Anomalies génétiques touchant des protéines normalement présentes dans la MBG • Maladies du collagène de type IV. Néphropathies hématuriques: • Syndrome d’Alport et variants • Hématurie familiale bénigne • Hématurie familiale avec tortuosité des artérioles rétiniennes et contractures • Maladie de la chaîne beta 2de laminine : • Syndrome de Pierson, une nouvelle maladie de la laminine • Maladies génétiques liées à la présence dans la MBG de composants normalement absents de la MBG : • Collagène de type III • Nail-patella syndrome • Glomérulopathie idiopathique à collagène de type III • Fibronectine • Glomérulopathie à dépôts de fibronectine (FN circulante)

Collagène de type IV NC NC NC NC NC NC NC1 7S Gly-X-Y-Gly-X-Y-Gly-X-Y-Gly-X-Y-Gly-X-Y

Collagène de type IV : 6 chaînes, 6 gènes 5’ 5’ 3’ 3’ COL4A2 COL4A1 13q34 Syndrome HANAC COL4A4 COL4A3 SA autosomiques HFB 2q35 COL4A6 COL4A5 SA lié à l’X Xq22 Ubiquitaires MB glomérule, poumon MBs œil, oreille interne MB dermo-épidermique MBs du muscle lisse

Synd Syndrome d’Alport rome d’Alport • Néphropathie héréditaire - Incidence = 1/5000 - Hématurie +/- protéinurie - Insuffisance rénale progressive - Anomalies ultra-structurales de la MBG • Surdité de perception • Signes oculaires - Lenticone antérieur - Rétinopathie - Dystrophie cornéenne

Alport syndrome. Pathologie • Microscopie optique : • Pas de lésions spécifiques; cependant, dans quelques cas épaisseur irrégulière de la MBG. • Immunofluorescence conventionnelle: • Pas de dépôts spécifiques. Mais fréquence de quelques dépôts granuleux de C3 • Microscopie électronique : • Anomalies ultrastructurales de la MBG

Syndrome d’Alport : Biopsies rénales précoces et tardives

Syndrome d’ Alport:hétérogénéité morphologique • Alternance de segments • épais et minces • Epaississement irrégulier de la MBG • MBG mince • (++ chez l’enfant)

Syndrome d’ Alport • Maladie du collagène IV, composant essentiel des membranes basales • atteinte d’organes différents (rein, oeil, oreille) • Hérérogénéité génétique • Formes dominantes liées à ‘X (80-85 % des familles) • Formes autosomiques récessives (15-20% des familles) • Formes autosomiques dominantes (exceptionnelles)

Syndrome d’ Alport lié à l’XPas de transmission père-fils

Syndrome d’ Alport lié à l’XMutations du gène COL4A5 • 80-85% des familles • Pas de transmission père-fils • Chez les sujets de sexe masculin : • Néphropathie sévère évoluant toujours vers l’IRT • Atteinte auditive : 80% (67%) • Atteinte oculaire : 35% (30%) • Corrélations génotype-phénotype + • Chez les sujets de sexe féminin : • Symptômes mineurs le plus souvent (hématurie, Pu minime) • Mais risque d’évolution vers l’’IRT, souvent tardive, chez ~ 20% des patientes Jais et al, JASN 2000 R Bekheirnia et al JASN, 2010

Syndrome d’ Alport lié à l’XMutations du gène COL4A5(250 kb; 51 exons) • Mutations de COL4A5 • Plus de 600 mutations, de tous les types, dans toute la séquence codante • pas de « hot spot » • néo-mutations : 10-15% • Développement de nouvelles stratégies : • Mise en évidence des mutations dans environ 90% des familles

Syndrome d’Alport l!éà l’XCorrélations génotype- phénotype +chez les patients de sexe masculin

Syndrome d’ Alport lié à l’X Pronostic rénal chez les sujets de sexe féminin • Imprévisible: • Pas de corrélation significative avec le type de mutation • Pas de corrélation avec la sévérité de la maladie chez les sujets de sexe masculin apparentés. • Pas de corrélation avec l’atteinte des autres sujets de sexe féminins apparentés • Cependant, signification pronostique péjorative de: • l’existence et l’augmentation progressive d’une protéinurie • L’existence d’une atteinte auditive.

Syndrome d’Alport lié à l’X • Analyse immunohistologique des MB rénales • ~ 1/3 des patients : expression normale des chaînes de collagène IV • ~ 2/3 des patients : aucune expression des chaînes et 5(IV) chez patients masculins (distribution en mosaïque chez les femmes) • Analyse immunohistologique des MB cutanées • ~ 1/3 des patients : expression normale des chaînes de collagène IV • ~ 2/3 des patients : aucune expression des chaînes  et 5(IV) chez patients masculins(distribution en mosaique chez les femmes) • > L’absence de la chaîne a5(IV) dans la MB cutanée • permet un diagnostic définitif de SA liéà l’X

Syndrome d’ Alport lié à l’X: expression de 5(IV) Syndrome d’ Alport lié à l’X Contrôle glomérule peau

Syndrome d’ Alport lié à l’X: expression des chaînes de collagène IV 1(IV) 5(IV) 5(IV) 1(IV) 5(IV) 5(IV) SA: Homme SA: Femme Contrôle

Syndrome d’ Alport lié à l’X et léiomyomatose oesophagienne diffuse.

Syndrome d’ Alport lié à l’X et anomalies aortiques • Huit cas rapportés: • Dissection aortique 3 cas • Anévrisme aortique, rupture 2 cas • Insuffisance aortique 1 cas • Dilatation aortique asymptomatique 2 cas • Manifestations vasculaires précoces: anévrisme, dissection 25-32 ans • Syndromes d’Alport sévères :IRT autour de 20 ans • Absence d’expression cutanée de la chaîne 5(IV) • La chaîne 5(IV) est normalement exprimée dans la média aortique (souris) CE Kashtan et al, NDT 2010

Syndrome d’ Alport récessif autosomique ~ 15% des familles d’Alport • Phénotype semblable à celui du SA lié à l’X • Maladie sévère dans les deux sexes • hématurie microscopique isolée chez le père d’un sujet masculin • +/- consanguinité • +/- exclusion d’une liaison à l’X • IF: anomalies typiques de la forme récessive. ~ COL4A3 ou COL4A4 (48 et 52 exons) • tous les types de mutations réparties dans tout le gène • pas de hot spot

Syndrome d’Alport récessif autosomique • Etude immunohistologique des MB rénales : • ~ 1/3 des patients :expression normale des chaînes de collagène IV • ~ 2/3 des patients : absence des chaînes a3, a4 et a5(IV) dans la MBG • Etude immunohistologique de la MB dermo-épidermique • expression normale des chaînes a5 et a6 (IV) L ’absence de a3-4-5(IV)dans la MBG et l ’expression normale de a5(IV) dans la MB cutanée sont typiques du SA récessif autosomique

Syndrome d’Alport récessif autosomique: Expression de a5(IV) AS récessif autosomique Contrôle glomérule peau

Syndrome d’Alport récessif autosomique:Phénotype des hétérozygotes transmetteurs • Aucun symptôme • Hématurie microscopique intermittente ou persistante : > Tableau clinique d’hématurie familiale bénigne Rarement néphropathie lentement progressive Mutation de COL4A4

Hématurie familiale bénigneMutations hétérozygotes des gènes COL4A3 ou COL4A4 . • Transmission autosomique dominante • Hématurie isolée • Pas de protéinurie • Pas d’évolution vers l’insuffisance rénale • MBG mince et régulière • Expression normale des chaînes de collagène IV. • Ces patients sont donc des transmetteurs potentiels du SA récessif autosomique

Mais la MBG mince n’est pas synomyme d’hématurie bénigne • Elle peut être observée dans : • L’hématurie familiale bénigne • Le syndrome d’ Alport • Souvent chez l’enfant, quel que soit le mode de transmission • Mais parfois tout au cours de l’évolution de la néphropathie • Other nephropathies? (IgA nephropathy, idiopathic nephrotic syndrome) • Asymptomatic individuals

: Syndrome d’Alport dominant autosomique : Mutations hétérozygotes de COL4A3-COL4A4 Grande famille de syndrome d’Alport autosomique dominant MBG: épaississement irrégulier IF : 35 + A/G A/G A/G A/G A/G A/G Jefferson et al. 1997: Liaison à COL4A3-COL4A4. van der Loop et al. 2000: Mutation de COL4A3 (site d’épissage)

Syndrome d’Alport dominant autosomique : Mutations hétérozygotes de COL4A3-COL4A4 • Grande variété de l’expression phénotypique : Etude de 25 individus appartenant à 4 familles et présentant une mutation hétérozygote de COL4A3 (2 fam) ou COL4A4 (2 fam). • Atteinte rénale: • IRT entre 41 et 70 ans chez 5 patients • IRC entre 46 et 65 ans chez 4 patients • Hématurie isolée entre 22 et 51 ans chez 12 patients • Aucun symptôme chez 3 patients âgés de 11, 22 et 90 ans • MBG épaissie et feuilletée (3 familles) ou mince (une famille) • Expression normale rénale et cutanée des chaînes de collagène IV • Atteinte auditive: • Hypoacousie chez 4 patients âgés de plus de 45 ans • Pas d’atteinte oculaire Pescucci et al KI 2004, 65: 1598

Syndrome d’Alport dominant autosomique61 patients dans 8 familles Fréquence de la MBG minceAnomalies de l’expression des chaînes de collagène IV dans la moitié des cas Thèse Fl Vende, 2008

Phénotypes associés aux mutations hétérozygotes de COL4A3-COL4A4 • Des phénotypes très divers sont associés aux mutations hétérozygotes de COL4A3/COL4A4 : - Absence complète de symptomes - Hématurie familiale bénigne - Forme intermédiaire de néphropathie avec Hu, Pu sans insuffisance rénale, même tardive - Néphropathie progressive sans signes extra-rénaux - Syndrome d’Alport autosomique dominant avec IR souvent tardive • Role de: - type / localisation de la mutation ? - variants associés dans les gènes COL4A3/COL4A4 /COL4A5 ? - autres gènes? - facteurs environnementaux ? Tous sont des transmetteurs potentiels de syndrome d’Alport récessif autosomique

Syndromes d’Epstein et de Fechtner • Transmission dominante autosomique, pénétrance variable • Association de : • Néphropathie héréditaire, parfois hématurique • Surdité de perception • Macrothrombocytopénie • + Cataracte et inclusions cytoplasmiques dans les PN (S de Fechtner) • Pas d’anomalies du collagène de type IV. • Mutation du gène MYH9 • codant pour la chaîne lourde IIA de la myosine non musculaire exprimée dans le podocyte, les cellules de l’oreille interne et les plaquettes.

Traitement du syndrome d’Alport ? • Traitement symptomatique • Essais thérapeutiques : • Bloqueurs du SRA > largement prescrits , mais • pas d’études contrôlées • aucune recommandation, pas d’harmonisation des pratiques: • Inhibiteur de l’enzyme de conversion, ou antagoniste du récepteur à l’angiotensine II, ou les deux • Doses variables • Indications variables (micro-albuminurie, protéinurie importante) • Projet en cours au niveau européen, soutenu et financé par l’AIRG • Ciclosporine ? • Expérience du groupe de Barcelone: favorable • Expérience parisienne: défavorable, développement rapide de fibrose interstitielle • Expérience italienne: Pas d’indication dans le syndrome d’Alport • Transplantation : GNRP (anticorps anti-GBM) chez 2-5% des patients

Nouvelles approches thérapeutiques dans les modèles animaux. • Inhibiteurs des métalloprotéases : • Efficaces seulement si l’administration est précoce (à partir de S5) (M Zeisberg et al, 2005) • Inhibiteur 8 AVE768des vasopeptidases (inhibition de l’ACE et de l’endopeptidase neutre • Néphroprotecteur efficace si le traitement est précoce (à partir de S4) (O Gross et al, 2005) • Antagoniste de CCR1 (chemokine receptor 1) qui bloque le recrutement des leucocytes interstitiels (à partir de S6)(V Ninichok et al, 2005) • Invalidation de l’inhibiteur USAG-1 de la protéine BMP (M Tanaka et al, JCI, 2010 ) • Effet jugé sur: - Survie - Protéinurie, fonction rénale - Modifications histologiques • >>>>> Dans tous les cas, le traitement doit être précoce

Nouvelles approches thérapeutiques dans les modèles animaux. 2 : thérapie génique • La souris Col4a3-/- • Normale à la naissance jusqu’à 4 à 6 semaines de vie. • A 8 semaines, développement de protéinurie et de lésions rénales • Mort vers 14 semaines en IRT. • Transgénèse de YAC apportant le locus COL4A3-COL4A4 restitue un phénotype normal Souris Col4a3-/- Souris Col4a3-/- + transgèneCOL4A3-COL4A4 L Heidet et al, 2003

Nouvelles approches thérapeutiques dans les modèles animaux (3) : Thérapie cellulaire • Transplantation de cellules souches (moelle osseuse de souris sauvages) chez des souris de 8 semaines, Col4a3-/- irradiées: > - Recrutement de podocytes et de cellules mésangiales WT dans les glomérules des souris Alport. • La restauration partielle de l’expression de la chaînea3(IV) et par conséquent des chaînes a4 et a5(IV) dans la MBG. • Améliore la structure et la fonction glomérulaire. H Sugimoto et al, 2006

Nouvelles approches thérapeutiques dans les modèles animaux • Globallement, ces résultats sont encourageants. • Des essais médicamenteux similaires peuvent être envisagés dans un avenir proche • En pratique: • Il est maintenant nécessaire de reconnaître précocément le syndrome d’Alport avant le développement de lésions irréversibles. • Etant donnés les résultats obtenus avec les greffes allogéniques de cellules souches, le reccueil des cellules du cordon ombilical des membres HLA-identiques non atteints de la fratrie pourrait être envisagé.

Phenotypes associated with heterozygous COL4A1 mutation • Retinal arteriolar tortuosity, ocular abnormalities • Intracerebral hemorrhages in the perinatal period • Familial porencephaly (mice and humans) • Hemorrhagic strokes, vascular aneurysms • White matter abnormalities on brain MRI • Muscular contractures • Raynaud syndrome > Small vessel disease Gould DB et al. Science 2005 Breedvel G et al J med Genet 2006

Hématurie familiale avec tortuosités des artérioles rétiniennes et contractures : une maladie de COL4A1 Une famille: • Micro/macroscopique hématurie • Normale MBG (ME, IHC) • Transmission autosomique dominante • Tortuosité des artérioles rétiniennes • Contractures musculaires • > Syndrome HANAC mutations de COL4A1 Plaisier E. et al. Kidney Int 2005, 57: 2354-2360

Maladies héréditaires de la MBG • Anomalies génétiques touchant des protéines normalement présentes dans la MBG • Maladies du collagène de type IV. Néphropathies hématuriques: • Syndrome d’Alport • Hématurie familiale bénigne • Hématurie familiale avec tortuosité des artérioles rétiniennes et contractures • Maladie de la chaîne beta 2de laminine : • Syndrome de Pierson, une nouvelle maladie de la laminine • Maladies génétiques liées à la présence dans la MBG de composants normalement absents de la MBG : • Collagène de type III • Nail-patella syndrome • Glomérulopathie idiopathique à collagène de type III • Fibronectine • Glomérulopathie à dépôts de fibronectine (FN circulante)

Syndrome de Pierson : microcorie-syndrome néphrotique congénital (1963) • Maladie autosomique récessive • Syndrome néphrotique congénital/ infantile précoce, avec lésions de sclérose mésangiale diffuse et épaississement irrégulier de la MBG. • Progression rapide (quelques jours à 20 mois) vers l’IRT • Anomalies du développement oculaire : • Microcorie (pupilles en myosis non réactives) • Hypoplasie de l’ iris and et des corps ciliaires • Lenticone postérieur, anomalies cornéennes et rétiniennes • Déficits neuromusculaires

Large glycoprotéines composées de 3 sous-unités, les chaînesa, b et g Différentes chaînes ont été identifiées: 5 chaînes a 3 chaînes b 3 chaînes g formant 15 différentes molécules. La laminine majoritaire de la MBG est la laminine 11: a5b2g1, ou 521 La laminine b2 est exprimée dans les MB de : - l’oeil - la jonction neuromusculaire - du glomérule et des artères Syndrome de Pierson. Bases Moléculaires: Mutations de LAMB2 (M Zenker et al. 2004) a5 g1 b2 AM Mercurio, 1995

Syndrome de Pierson : phénotypes moins sévères • Syndrome néphrotique congénital ou infantile isolé • Syndrome néphrotique congénital ou infantile avec cécité précoce • Syndrome néphrotique congénital ou infantile avec anomalies oculaires non spécifiques • Biopsie rénale: LGM, HSF, SMD

Nail-patella syndrome, une maladie autosomique dominante Une maladie à manifestations multiples: • Dysplasie des ongles (92% des cas) • Hypoplasie ou absence de rotule (95 % des cas) • Dysplasie du coude (61 % des cas) • Cornes iliaques + /- anomalies des pieds anomalies oculaires : glaucome : 17% > 40ans • Incidence: 1/50 000 naissance (?)

Nail-patella syndrome : signes cliniques Atteinte glomérulaire dans25 à 62% des cas selon les séries • Protéinurie/ syndrome néphrotique • Hématurie inconstante • Progression vers l’IRT d’environ 10% des patients Très grande variabilité inter- et intrafamiliale Evolution imprévisible : pas de facteur pronostique net identifié.

Nail-patella syndrome : microscopie électronique

Nail-patella syndrome: le défaut génétiaue • 1998 : LMX1B est le gène du NPS (H Chen et al., D Vollrath et al) • LMX1B appartient à une famille de facteurs de transcription qui régulent l’expression d’autres gènes. LMX1B régulent l’expression de gènes qui jouent un rôle important au cours du développment et en particulier dans l’organisation dorso-ventrale de l’embryon. • LMX1B est aussi exprimé dans les podocytes où il régule l’expression de Col4a4, Col4a3, de la podocine et de CD2AP • Les souris KO pour Lmx1bmeurent dans les 24h avec des lésions rénales sévères, et une absence ou une réduction importante de l’expression de Col4a4, Col4a3, podocine and CD2AP. • Mais les souris hétérozygotes sont normales

Nail-patella syndrome : du gène à la lésion ? De la souris à l’homme ? • Aucune anomalie dans la distribution glomérulaire des chaînes a3, a4 et a5 du collagène IV et dans l’expression de la podocine et de CD2AP n’a été détectée chez 7 NPS patientsayant une néphropathie glomérulaire sévère • Protéinurie persistante chez 2 patients âgés de 13 et 26 ans • IRT chez 5 patients entre 7 et 27 ans. L Heidet et al. 2003 • Les mécanismes conduisant aux lésions glomérulaires restent inexpliqués chez les patients ayant des mutations hétérozygotes de LMX1B

Glomérulopathie à collagène de type IIISymptomatologie chez l’enfant et l’adulte Chez l’enfant : • Début des symptômes avant l’âge de 4 ans: 11 • Evolution progressive : 13 • Insuffisance rénale chronique ou terminale: 8 • Caractère familial ( tr récessive autosomique?) • Anomalies du système complémentaire ? Chez l’adulte: • Stabilité ou évolution lentement progressive • Caractère familial (Tr dominante autosomique ?) • Etiologie ???

Maladies héréditaires de la membrane basale glomérulaire