• Analyses génétiques des laminopathies
 

Les laminopathies du muscle strié sont définies comme un ensemble de dystrophies musculaires associées à une cardiomyopathie dilatée et des troubles rythmiques et/ou conductifs (DCM-CD). Elles sont dues à des mutations du gène LMNA codant les lamines A/C, protéines de l’enveloppe nucléaire (Broers et al. 2006; Worman et Bonne, 2007). Nous avons identifié en 1999, la 1ère laminopathie, la dystrophie musculaire d’Emery-Dreifuss autosomique dominante (EDMD) (Bonne et al. 1999). Avec les mutations du gène EMD codant l’émerine, autre protéine de l’enveloppe nucléaire, responsables des EDMD liées à l’X (Bione et al. 1994), l’implication de LMNA mettait à jour le rôle de l’enveloppe nucléaire dans la pathogenèse des maladies neuromusculaires. LMNA a depuis été impliqué dans plus de 10 pathologies, affectant les tissus de façon isolée (dystrophies musculaires/cardiomyopathies (travaux de l’équipe), lipodystrophies, neuropathies axonales) ou combinée (syndromes de vieillissement prématuré) (Worman et Bonne, 2007).

Nous avons établi des réseaux collaboratifs: i) le réseau français ‘EDMD et autres laminopathies’ (coord. G Bonne/F Leturcq, réseau MR Inserm/AFM) ; ii) le consortium européen EUROMEN (2000-2003, 5ème PCRD, coord. G Bonne/K Schwartz), prolongé par le réseau Euro-Laminopathies (coord. R Foisner, 6ème PCRD, coord. Eq. génétiques: G. Bonne). Via ces réseaux et grâce à un transfert de technologie dès 2000 vers l’UF de Cardio & Myogénétique (P Richard, Service de Biochimie Métabolique, GH Pitié-Salpêtrière), nous avons et continuons à caractériser les spectres cliniques et génétiques de ces affections. Nous avons ainsi identifié 155 mutations LMNA chez 458 individus présentant un très large spectre de sévérité clinique suggérant un continuum entre toutes les laminopathies, allant de la cardiomyopathie dilatée isolée à des cas d’akinésie fœtale fatale en passant par des dystrophies musculaires de sévérité variable (Worman et Bonne, 2007; Bonne et al, 2007 ; Ben Yaou et Bonne, 2008 ; Ben Yaou et Bonne, 2008 ; Bonne et Lampe, 2008). Face à cette très large diversité, nous avons mis en place une base de données UMD-LMNA (www.umd.be:2000) qui rassemble l’ensemble des données génétiques et cliniques de tous les individus porteurs de mutations LMNA rapportés dans la littérature et/ou identifiés par notre équipe. (Une base de données UMD-EMD compilant de façon similaire des mutations décrites dans le gène EMD codant l’émerine (www.umd.be:2010) a également été mise en place). À ce jour la base UMD-LMNA répertorie 317 mutations LMNA chez 1416 individus, dont 60 % ont une affection des muscles striés. L’utilisation de cet outil a permis l’émergence de relations phénotype/génotype (Benedetti et al. 2007) avec notamment l’identification d’un groupe de mutations particulièrement sévères conduisant à des dystrophies musculaires congénitales (Quijano-Roy et al. 2007 and in rev). Nous avons également caractérisé plusieurs cas de digénisme associant une mutation LMNA à une mutation EMD ou une mutation DES (desmine) (Muntoni et al. 2006, Ben Yaou et al. 2007). Cependant le digénisme est loin d’expliquer la très grande variabilité clinique des EDMD. De plus, environ 40% des patients présentant un EDMD sont orphelins de diagnostic moléculaire. Ceci nous a conduit à rechercher de nouveaux gènes majeurs et/ou modificateurs du phénotype EDMD ((Gueneau et al. 2006) Thèse L Gueneau en cours).

 

Les lamines A/C sont des filaments intermédiaires et forment avec les lamines B la lamina nucléaire à la face interne de l’enveloppe nucléaire. Elles interagissent avec de nombreuses protéines de l’enveloppe nucléaire, l’ADN et des facteurs de transcription. Le rôle exact des lamines A/C reste encore imprécis : elles participeraient à la réplication, la transcription, l’organisation de la chromatine et la structure de l’enveloppe nucléaire (Worman et Bonne, 2007). Les mécanismes par lesquels les mutations LMNA codant deux protéines ubiquitaires, conduisent à des maladies affectant spécifiquement le muscle strié restent à élucider. Actuellement deux hypothèses pouvant expliquer en partie les mécanismes physio-pathologiques des laminopathies du muscle strié, sont en cours d’étude : 1) l’hypothèse structurale : les muscles striés étant soumis à des contraintes mécaniques répétées voir permanente pour le cœur, les mutations LMNA induiraient une sensibilité plus grande des noyaux (cf. noyaux de formes anomales) et de la cellule entière à ces stress mécaniques. 2) l’hypothèse « modification de l’expression génique » selon laquelle les lamines étant en interaction avec la chromatine et de nombreux facteurs de transcriptions, les mutations induiraient des modifications de ces interactions et ainsi des modulations de l’expression de certains gènes (Worman et Bonne, 2007).

Nous avons montré par l’étude des tissus de patients que les mutations LMNA induisent une fragilisation de l’enveloppe nucléaire, une désorganisation du génome (Meaburn et al. 2007) ou l’activation du système protéasome dans un cas de mutation nonsense (Muchir et al. 2006). Le processus de dégénération des fibres musculaires observé dans les laminopathies semble différent de celui observé dans les dystrophies musculaires dus à des défauts de la membrane plasmique (Mittelbronn et al, 2006).

Pour aller plus loin dans les études physiopathologiques et tenter d’évaluer ces hypothèses, nous avons créé 2 modèles murins, KI-LmnaH222P et KI-LmnadelK32, reproduisant 2 mutations identifiées chez des patients EDMD, associées respectivement à une forme classique et une forme sévère de la maladie. Les souris KI-LmnaH222P/H222P développent une dystrophie musculaire et cardiaque similaire à l’EDMD (Arimura et al. 2005). L’étude du transcriptome montre que la cardiomyopathie de la souris KI-LmnaH222P/H222P est associée à une activation de la voie MAPK qui précède l’apparition des signes cliniques. Cette voie est également activée par l’absence d’émerine dans le modèle KO-Emd, modèle génétique des EDMD liées à l’X (Muchir et al. 2007 ; Muchir et al. 2007). Les souris homozygotes KI-LmnadelK32 meurent précocement et présentent un retard de maturation des muscles. Au niveau moléculaire, la délétion K32 conduit à une diminution de la quantité des lamines A/C sans altération des transcrits. La lysine 32 étant localisée dans le domaine de dimérisation des lamines A/C, il est vraisemblable que la délétion de cet acide aminé conduise à une protéine instable (Bertrand et al. 2007).

 

L’avancée des connaissances tant génétiques que physiopathologiques, nous permet d’envisager des approches thérapeutiques pour les laminopathies du muscle strié. L’atteinte cardiaque de part sa sévérité (van Berlo et al. 2005) concentre les efforts. L’intérêt du défibrillateur implanté chez des sujets atteints à fonction ventriculaire gauche conservée a été démontré (Meune et al. 2006). En termes d’outil diagnostic, les efforts portent sur l’imagerie DTI et RMN, permettant la détection précoce de la dysfonction ventriculaire (Smith et al. 2006). Le modèle KI-LmnaH222P fournit un excellent modèle pour tester des approches thérapeutiques. Le N-acétylcystéine (NAC), précurseur du glutathion a été évalué sur des souris femelles de 6 mois. Après un mois, ce traitement restaure le niveau de glutathion, diminue les taux de TNF-alpha, améliore la fonction cardiaque et freine la progression de la fibrose (Decostre et al. 2007). Cette étude se poursuit au travers d’un Projet ANR-GIS-Maladie-Rare.