Recherche en médecine neuromoléculaire sur la leucodystrophie héréditaire - Un rapport de recherche sur la découverte d’une nouvelle mutation du gène ARSA

Contexte de recherche

Les leucodystrophies héréditaires sont un groupe de maladies génétiques affectant principalement la substance blanche du système nerveux central. Elles sont vastes et causées principalement par des déficits enzymatiques dus à diverses mutations génétiques. La leucodystrophie métachromatique (LDM) est le type le plus courant, une maladie lysosomale rare causée par des mutations pathogènes du gène ARSA. La LDM a des manifestations cliniques sévères, incluant des troubles moteurs, des problèmes mentaux, et parfois de l’épilepsie. Selon l’âge d’apparition, la LDM peut être classée en trois types cliniques : tardif infantile, juvénile et adulte. Le type tardif infantile est le plus fréquent et le plus grave.

En raison de sa rareté et des différents types de mutations génétiques, le diagnostic de la LDM est difficile. Traditionnellement, le diagnostic reposait sur la mesure de l’activité de l’enzyme ARSA, mais cette méthode peut ne pas détecter de manière sensible les porteurs ou les patients légers. Par conséquent, le diagnostic génétique moléculaire est crucial pour confirmer la LDM.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée par Abolfazl Yari, Farzane Vafaeie, Zahra Miri Karam, Mahya Hosseini, Hassan Hashemzade, Maryam Sadat Rahimi, Alireza Ehsanbakhsh et Ebrahim Miri-Moghaddam, affiliés à des institutions telles que l’Université des sciences médicales de Birjand et l’Université des sciences médicales de Kerman en Iran. L’article a été publié dans le journal “Neuromolecular Medicine” en 2023.

Objectif de l’étude

L’objectif de cette étude était d’identifier la mutation pathogène par séquençage de l’exome entier (WES) dans une famille iranienne suspectée de LDM, et de valider la pathogénicité de la mutation par des analyses in vitro.

Méthodes de recherche

Description du cas et examens cliniques

Le sujet de l’étude était une fillette de 3 ans, premier enfant d’un couple consanguin de l’est de l’Iran. À la naissance, son examen neurologique était normal, mais elle a commencé à présenter des symptômes d’hypotonie à 18 mois. Lors du premier examen, elle présentait une hypotonie, une hyperréflexie, des troubles de la marche sévères, des crises d’épilepsie, une atrophie musculaire et de l’agitation, mais son état mental était normal. L’équipe de recherche a ensuite collecté des échantillons sanguins de ses proches parents et mené une enquête détaillée sur l’histoire familiale.

L’examen neurologique comprenait des études de conduction nerveuse (NCS) et une électromyographie à aiguille concentrique (EMG) pour évaluer la vitesse de conduction nerveuse et la durée des potentiels d’action des unités motrices. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) cérébrale a été réalisée par un radiologue expérimenté pour évaluer les lésions cérébrales.

Analyse génétique moléculaire

Pour l’extraction d’ADN, l’équipe a prélevé des échantillons de sang veineux du patient et de ses proches parents, et extrait l’ADN lymphocytaire à l’aide d’un kit commercial. Le séquençage de l’exome entier a ensuite été effectué sur l’échantillon d’ADN du patient, et les variantes candidates ont été confirmées par séquençage Sanger.

Analyse bioinformatique

Les effets fonctionnels des variantes candidates ont été prédits à l’aide de plusieurs outils de prédiction in vitro. Une simulation de dynamique moléculaire (MDS) a également été utilisée pour analyser en profondeur l’impact de la mutation sur la structure et la stabilité de la protéine.

Résultats de l’étude

Résultats cliniques

À l’âge de trois ans, la patiente présentait une hypertonie, une incapacité à marcher, une atrophie musculaire, une absence de langage et de l’agitation. L’IRM cérébrale a révélé des anomalies de la substance blanche formant un motif en ailes de papillon dans le périventricular, ainsi qu’un motif tigré sur le plan sagittal.

Résultats génétiques moléculaires

Le séquençage de l’exome entier a révélé une nouvelle variante faux-sens homozygote (c.938 G > C) dans le gène ARSA, entraînant un changement d’arginine en proline à la position 313 de l’acide aminé. Les analyses in vitro ont prédit que cette variante était pathogène, et le séquençage Sanger a confirmé que la mutation co-ségrégeait avec le phénotype LDM dans la famille.

Résultats bioinformatiques

Les outils de prédiction in vitro ont prédit que la variante avait un impact sur la fonction et la structure de la protéine ARSA. L’alignement de séquences multiples a montré que cet acide aminé était hautement conservé au cours de l’évolution, indiquant son importance dans la fonction de la protéine. Les résultats de la MDS ont montré que la mutation pouvait entraîner de légers changements dans la structure de la protéine, ce qui pourrait affecter la fonction et la stabilité de l’enzyme.

Conclusions et implications de l’étude

En résumé, cette étude a identifié et rapporté pour la première fois une nouvelle variante dans le gène ARSA en utilisant des méthodes de diagnostic moléculaire à haut débit, élargissant ainsi le spectre connu des mutations ARSA. Cette étude souligne l’importance du diagnostic génétique moléculaire dans la confirmation des maladies génétiques rares, en particulier l’application du séquençage de l’exome entier.

Valeur scientifique et application

La nouvelle mutation découverte dans cette étude a une importance significative pour comprendre les mécanismes pathophysiologiques de la LDM et offre de nouvelles opportunités pour développer des plans de traitement personnalisés. Par exemple, les informations fonctionnelles fournies par l’étude de la nouvelle mutation peuvent être utilisées pour développer des approches thérapeutiques ciblées basées sur les gènes.

Cette étude jette également les bases du diagnostic précoce, de la gestion, du diagnostic prénatal et du diagnostic génétique préimplantatoire de la LDM. De plus, l’étude fonctionnelle de la nouvelle variante contribuera à l’application des technologies d’édition génique comme CRISPR dans le traitement de la LDM.

Points forts de l’étude

1. Découverte d’une nouvelle variante : Première description d’une nouvelle variante faux-sens homozygote (c.938 G > C) dans le gène ARSA.
2. Validation multiméthode : Confirmation de la pathogénicité de la mutation en combinant le séquençage de l’exome entier, le séquençage Sanger et des outils de prédiction in vitro.
3. Simulation de dynamique moléculaire : Analyse approfondie de l’impact de la mutation sur la structure et la fonction de la protéine.

Suggestions pour des recherches futures

Des expériences fonctionnelles supplémentaires seront nécessaires à l’avenir pour vérifier l’impact spécifique de la variante c.938 G > C sur la fonction de la protéine ARSA. Cela aidera à déterminer le rôle précis de cette variante dans le mécanisme pathogène de la LDM et fournira une base pour un traitement personnalisé.

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Cette étude élargit notre compréhension des bases moléculaires de la LDM et souligne l’importance du diagnostic génétique moléculaire, en particulier dans le diagnostic des maladies génétiques rares. Les recherches futures aideront à élucider les mécanismes spécifiques de ces mutations rares et à promouvoir l’application de traitements personnalisés.