ACTUALITES DANS LA MALADIE DE CHARCOT-MARIE-TOOTH

1. ACTUALITES DANS LA MALADIE DE CHARCOT-MARIE-TOOTH Rencontres franco-chiliennes de neurologie Valparaiso, 14 mars 2008 Dr Odile Dubourg Consultation de pathologie neuro-musculaire, GHPS, Paris, France

2. Introduction • La plus fréquente des maladies neuromusculaires héréditaires • Groupe de maladies très hétérogènes au plan génétique • Le phénotype clinique est relativement homogène • Les gènes en cause codent pour des protéines impliqués dans des fonctions cellulaires très diverses • La conséquence commune est une perte axonale longueur-dépendante

3. La classification prend en compte… • Le mode de transmission • Les résultats de l’examen électroneuromyographique • Le gène muté

4. Plusieurs groupes de CMT

5. Les difficultés de la classification • Certains gènes sont associés à des formes démyélinisantes, intermédiaires ou axonales • Certains gènes sont associés à des formes axonales sensitivo-motrices ou purement motrices • Certains gènes sont associés à un mode de transmission autosomique dominant ou autosomique récessif

6. Les CMT démyélinisants autosomiques dominants ou CMT1

7. Classification des CMT1

8. 1,5 Mb 17p (Normal) 17p (Dupliqué) PMP22 PMP22 3 Mb Le CMT1A Les patients CMT1A ont 3 copies du gène PMP22 Effet de dosage génique

9. Modèle murin de CMT1A • Lignées de souris transgéniques C22 (7 copies de PMP22) • (Huxley et al., Hum Mol Genet, 1996) • Phénotype : motricité réduite, tremblement dès l’âge de un mois et demi chez la souris hétérozygote • Souris C22 : < 20% des fibres myélinisées à P16 Contrôles : > 80% • (Robaglia-Schlupp et al., Brain, 2002)

10. Effet de l’acide ascorbique sur les souris C22 (Passage et al., Nature Medecine, 2005) • Traitement à partir du 2ème mois avec une dose équivalente à 4 g pour un homme de 70 kg • Amélioration dès un mois de traitement sur : • - mesures de coordination motrice (Rotarod) • - mobilité (test de la poutre) • - force musculaire (grip test) • Nerf sciatique (3 mois): remyélinisation • Diminution d’expression de PMP22 chez souris traitées.

11. Le premier essai thérapeutique dans la maladie de CMT • Objectif : - Etudier les effets de l’acide ascorbique sur les symptômes de la maladie de Charcot-Marie-Tooth de type1A • Essai clinique de phase III • Schéma de l’étude : - Etude randomisée en double aveugle versus placebo sur 180 patients - Etude nationale multicentrique : Paris – Lyon – Marseille - 3 groupes (60/groupe) : placebo, AA 1g/J, AA 3g/J

12. Critère principal de jugement CMT Neuropathy Score(Shy, Neurology 2005) • Score composite de 9 items • Fonctionnel (3 items), examen neurologique (4 items) et paramètres électrophysiologiques (2 items) • Echelle de 5 points [0-4] • Score total entre 0 (asymptomatique) et 36 • Validée chez des patients CMT

13. CMT Neuropathy Score (CMTNS)

14. Le CMT1F/CMT2E • Le gène responsable a d’abord été identifié en 2000 dans une grande famille russe avec un CMT2(Mersiyanova et al, Am J Hum Genet); • âge début variable : enfance à 5ème décennie • évolution lente et progressive : CMT « classique » • Il code pour la protéine NF-L correspondant à la chaîne légère des neurofilaments ; • Par la suite, plusieurs familles ont été décrites avec un phénotype CMT1 (Jordanova et al., Brain, 2003); • âge de début précoce, toujours < 15 ans • parfois retard à la marche • correspond à un CMT sévère • fréquence : 2% des CMT

15. Les mutations du gène NEFL : plusieurs phénotypes

16. Les neurofilaments : constituants majeurs du cytosquelette axonal • Les neurofilaments font partie des filaments intermédiaires cytoplasmiques. • Ils sont formés par la copolymérisation de trois protéines : NF-L (62 kD), NF-M (160 kD) et NF-H (200 kD). • Ils sont synthétisés dans le corps cellulaire et transportés dans l’axone. • Ils régulent le calibre axonal et la vitesse de conduction des nerfs périphériques. • Dans les GDR en culture, les protéines NF-L mutées : • - perturbent l’assemblage et le transport axonal des neurofilaments • - perturbent le transport des mitochondries vers les segments distaux de l’axone (Brownless et al., Hum Mol Genet, 2002)

17. Les CMT axonaux autosomiques dominants ou CMT2

18. Le CMT2 • La plupart des gènes ont été identifiés au cours des 5 dernières années • Une forme fréquente se dégage:le CMT2A et les mutations du gène MFN2 • Plusieurs gènes sont associés à des phénotypes chevauchants entre CMT2 et neuropathies motrices distales héréditaires • Certaines particularités phénotypiques permettent d’orienter l’analyse génétique

19. Classification des CMT2

20. Le CMT2A • Le gène responsable est identifié en 2004 (Züchner et al, Nature Genet) dans 7 familles d’origine géographique diverse ; actuellement, 50 mutations décrites ; • Il code pour la protéine MFN2 ; c’est une GTPase mitochondriale transmembranaire qui régule le réseau des mitochondries par fusion des mitochondries • Il représente la cause la plus fréquente de CMT2 • La neuropathie peut-être associée : • à des signes pyramidaux(Zhu et al, Neurology, 2005) • à une atrophie optique (Züchner et al, Ann Neurol, 2006)

21. Mutations de MFN2 : les grandes séries

22. 103 261 408 433 614 646 752 724 C GTPase TM Structure de MFN2 S263P V273G R274Q Q276R H277R R280H F284Y E347V K357N H361Y T362M R364W M376I M376T L379_M381del A383V T105M P123L G127V G127D H165D H165R H165Y T206I I213T F223L T236M V244M R250W R250Q P251A V69F L76P L92P R94W R94Q A100G R400X R418X E424G W740S Q751X V705I L710P R468H L753fs 757 C Mutation associée à des signes pyramidaux Mutation associée à une atrophie optique

23. Hypothèses physiopathologiques • Mutants MFN2 dans des GDR en culture : agrégation des mitochondries dans les corps cellulaires et les portions proximales des axones • Altération de la mobilité des mitochondries • Taux d’ATP intracellulaire normal : pas de dysfonction de la chaîne respiratoire • La liaison des mitochondries à leur transporteurs pourrait être affectée • Ceci explique la susceptibilité des portions les plus distales de l’axone • (Baloh et al, J Neuroscience, 2007)

24. Formes chevauchantes CMT2/dHMN : des formes rares

25. « dHMN » Neuropathie motrice distale héréditaire Amyotrophie spinale distale Signes sensitifs cliniques et/ou électrophysiologiques CMT2

26. Le CMT2D • Il est localisé sur le chromosome 7 en 1996 • Le gène responsable est identifié en 2003 (Antonellis et al, Am J Hum Genet) • Il s’agit du gène GARS, codant pour la glycyl-ARNt synthétase, qui lie l’AA glycine à son ARN de transfert • 4 mutations faux sens ont été trouvées dans 5 familles • avec atteinte sensitivo-motrice : phénotype CMT2 • ou atteinte motrice pure : phénotype dHMN • Cette forme de CMT est caractérisée par • une atteinte inaugurale des mains (muscles 1er IOD et thénariens) • une évolution très lente

27. H Acide aminé (glycine) O _ _ _ _ _ _ NH2 C C OH _ H ARN de transfert spécifique de la glycine (ARNtGly) Aminoacyl-ARNt synthétase spécifique de la glycine La protéine mutée

28. Le CMT2D : mécanismes ? • Un modèle murin de CMT2D développeune neuropathie sensitivo-motrice sévère(Seburn et al, Neuron, 2006) • Ces souris ont des anomalies des terminaisons nerveuses motrices avec dénervation partielle des sites post-synaptiques • Ce processus est dégénératif et prédomine au niveau des jonctions neuromusculaires des muscles distaux • Elles ont une perte en fibres myélinisées de grand diamètre au niveau des nerfs moteurs et sensitifs prédominant dans les portions distales • Il n’y a pas de diminution de l’activité d’aminoacylation ; les auteurs suggère un nouvelle fonction – pathogène - de la protéine mutante.

29. Le CMT2F • Il est localisé sur le chromosome 7q11-q21 • Le gène responsable, HSPB1, est identifié en 2004 (Evgarov et al, Nature Genet) • Il code pour la protéine HSP27 (small heat-shock protein 27) • 5 mutations faux sens sont trouvées : • 1 famille avec CMT2 • 4 familles avec dHMN • Les lignées cellulaires neuronales transfectées avec des protéines HSP27 mutées ont une viabilité diminuée ; les cotransfections HSP27 mutée et NF-L WT perturbent l’assemblage des neurofilaments.

30. Le CMT2L • Il est localisé sur le chromosome 12q24.3 • Le gène responsable, HSPB8, est identifié en 2004 (Irobi et al, Nature Genet) • Il code pour la protéine HSP22 (small heat-shock protein 22) • 2 mutations décrites (2 familles dHMN, 1 famille CMT2) • En culture, les protéines HSP22 mutées favorisent la formation d’agrégats cellulaires.

31. Les petites protéines heat-shock • Elles peuvent former des dimères, des hétérodimères ou des structures oligomériques plus complexes ; • Les mutations de HSP22 et HSP27 induisent des interactions anormalement augmentées avec la protéine WT et avec les autres protéines heat-shock ; • Ceci pourrait favoriser la formation d’agrégats intracellulaires • Et la dégénérescence axonale progressive... • (Fontaine et al, FASEB Journal, 2006)

32. Les formes intermédiaires • Pendant longtemps, la notion de CMT intermédiaire a été associée au CMTDX, causé par les mutations de la Connexine 32. • Le concept tend à désigner maintenant les familles où le spectre des vitesses de conduction nerveuses est très étendu. • D’autres gènes peuvent être responsables de formes intermédiaires : • DNM2 • YARS • MPZ • NF-L • GDAP1

33. Classification des CMT intermédiaires

34. DI-CMTB • Initialement localisé sur le chromosome 19 ; • Le gène responsable, DNM2, a été identifié en 2005 (Züchner et al, Nature Genet) dans 4 familles avec CMT intermédiaire (3) ou CMT2 (1) • Il code pour une GTPase, la dynamine 2, associée aux microtubules et impliquée dans les phénomènes d’ endocytose et de mobilité cellulaire. • Dans des lignées cellulaires transfectées, les mutations de DNM2 diminuent sa liaison aux membranes cellulaires • Les mutations du gène DNM2, affectant un autre domaine de la protéine, sont également associées à des myopathies centro-nucléaires de transmission AD.

35. Les mutations du gène DNM2

36. Une patiente avec mutation du gène DNM2 • naissance à terme • Strabisme, ptôsis gauche opérés à 18 mois, 6 ans et 14 ans • Cataracte congénitale • petite enfance : difficultés pour le saut • adolescence : difficultés pour grimper à la corde, se tenir sur les talons et les pointes, entorses de cheville gauche, difficultés pour se tenir sur les talons et les pointes e pieds • examinée à l’âge de 17 ans : pieds creux, déficit distal des MI affectant les JA et PL, rétractions achilléennes, discrète atteinte faciale, aréflexie ostéo-tendineuse aux MI, hypoesthésie superficielle distale des MI • Neutropénie chronique

37. Un exemple de CMT autosomique récessif

38. Le gène GDAP1 : CMT autosomique récessif et vitesses de conduction variables • Localisé en 1993 sur le chromosome 8q21 • Le gène GDAP1 (ganglioside-induced differentiation-associated protein 1 gene) est découvert en 2002 dans des familles avec CMT de transmission autosomique récessive : • - 4 familles tunisiennes avec CMT démyélinisant (Baxter et al, Nature Genet) • - 3 familles espagnoles avec CMT axonal et atteinte des cordes vocales(Cuesta et al, Nature Genet) • Par la suite, la plupart des familles décrites ont un mode de transmission autosomique récessif (près de 30 mutations décrites) • Mais les vitesses de conduction sont variables, parfois intermédiaires

39. Le gène GDAP1 : un CMT sévère • Age de début : avant 3 ans • Atteinte distale des quatre membres sévère, précoce (<10 ans) • Atteinte des muscles proximaux (prédominant aux MI) • Signes associés : • atteinte diaphragmatique • atteinte des cordes vocales (plutôt formes axonales ?) • diplégie faciale • dysphagie • Perte de la marche chez l’adolescent ou l’adulte jeune • Quelques patients peuvent avoir une évolution plus lente

40. Le gène GDAP1 : Quelques familles avec transmission autosomique dominante • Claramunt et al, Am J Med Genet 2005 • Une mutation de novo dominante chez un patient sans antécédent familial et deux familles • Le phénotype est moins sévère que dans les formes autosomiques récessives : début vers l’âge de 20 ans, évolution lente, atteinte axonale • Chung et al, J Hum Genet 2008 • Une famille coréenne de deux patients : début à 16 et 25 ans, évolution lente, atteinte axonale

41. Quel rôle joue la protéine ? • La protéine GDAP1 est exprimée dans les neurones et les cellules de Schwann(Niemann et al, J Cell Biol 2005 ; Pedrola et al, Hum Mol Genet 2005) • Elle est ancrée sur la membrane externe des mitochondries • C’est un régulateur du réseau mitochondrial qui favorise la fission mitochondriale • Une bonne régulation du réseau mitochondrial et des évènements de fusion –fission apparaît indispensable au bon fonctionnement du nerf périphérique.

42. Protéines impliquées dans la synthèse, le triage, la dégradation : DNM2, SIMPLE, GARS Protéines de la myéline périphérique : PMP22, MPZ/P0, Cx32 Facteur de transcription : EGR2 Protéines du cytosquelette axonal : NF-L Protéines impliquées dans la dynamique mitochondriale : MFN2, GDAP1 La diversité des processus physiopathologiques