Les délétions mitochondriales

Les premières reconnaissances de dommages lors du vieillissement dans l’ADNmt sont apparues avec les découvertes de nombreuses délétions à partir de divers tissus provenant d’adultes humains ou de rats et de leur augmentation progressive avec le vieillissement (Holt et al. 1988 ; Piko et al. 1988). Ainsi, par analyse PCR, la délétion commune de 4977 pb (paire de bases) caractéristique dans les myopathies mitochondriales ou dans le syndrome de Kearns-Sayre (chronic progressive externe ophthalmoplegia : CPEO) a été détectée dans le muscle squelettique, dans le cœur et dans le cerveau d’individus âgés humains (Holt et al.

1988 ; Zeviani et al. 1989 ; Cortopassi et Arnheim 1990 ; Corral-Debrinsky et al. 1991 ; 1992 ; Cortopassi et al. 1992 ; Soong et al. 1992). Une forte variation parmi les différentes régions du cerveau de la quantité de molécules délétées a été observée, avec des niveaux supérieurs à 12% dans la substance grise, le noyau caudal et le putamen et à des niveaux plus bas dans le cerebellum (Corral-Debrinsky et al. 1992 ; Soong et al. 1992). Cette délétion a été détectée dans le tissu osseux de patients présentant des cas d’ostéoporose alors qu’elle était absente dans le tissu sanguin de ces mêmes patients âgés de plus de 60 ans (Pahipa et al.

1998).

Une autre délétion importante de 7436 pb a été détectée dans le tissu cardiaque dans le cortex du cerveau et le putamen (Hayakawa et al. 1993 ; Soong et al. 1992) d’individus âgés ne présentant pas de pathologies et a montré une augmentation du taux de délétion avec l’âge. De manière similaire, une augmentation avec l’âge dans le taux d’une délétion de 6063 pb a été révélée dans l’ADNmt de foie humain (Yen et al. 1992) et des multiples délétions de tailles variables dans différents tissus humains comme le cœur et le tissu musculaire (tableau 2 ; Khrapko et al. 1999 ; Langping et al. 2002).

Tableau 2 : Délétions dans la région codante mitochondriale associées à l’âge dans les tissus humains. Meissner et al. 1997; 1999 ;2000

von Wurmb et al. 1998 ; 2002

L’hypothèse principale dans l’accumulation de mutations ADNmt serait due principalement à la formation de 8-oxodG et d’autres produits du dommage oxydant et pourrait être impliquée dans la génération de longues délétions. En effet, une corrélation claire entre l’accumulation de grandes délétions et l’augmentation âge-dépendante de 8-oxodG a été démontrée dans l’ADNmt du cœur et du muscle du diaphragme (Hayakawa et al. 1991 ; 1993).

La délétion de 4977 pb est la mutation sans doute la plus étudiée et dont les techniques d’analyse ont été améliorées pour définir une meilleure détection et quantification. Les premières études ont utilisé des techniques de digestion enzymatique permettant de générer des fragments de taille différente selon la présence ou non de la délétion (Holt et al. 1998).

Puis des stratégies de PCR avec différentes amorces permettent d’encadrer la délétion et de déterminer le taux de molécules mutées (Cortopassi et Arnheim 1990).

Dans le cadre d’une approche en Médecine Légale, afin de déterminer la présence de ces délétions dans les individus âgés, des analyses de PCR discriminant les molécules mutées et normales ont été effectuées sur le muscle squelettique et sur le sang (Meissner et al. 1997 ;

1999 ; von Wurmb et al. 1998). Ensuite, ces auteurs utilisent la technique de Real-Time PCR pour améliorer la sensibilité de la détection toujours sur le tissu musculaire et le sang (Meissner et al. 2000 ; von Wurmb-Schwark et al. 2002). Les niveaux de délétions obtenus sur le tissu musculaire reste très bas (<1%) dans les individus sains comparés aux niveaux enregistrés chez les patients atteints de maladies transmises (Cortopassi et al. 1992 ; Corral-Debrinski et al. 1992). Dans le cadre de la Médecine Légale, Meissner et al. (1999) ont proposé que leur méthode puisse aider, dans une estimation de l’âge au décès, pour la discrimination des individus jeunes et âgés dans le cadre d’une identification de restes humains mais seulement à partir du tissu musculaire.

Avec le développement de la technique de Real Time PCR, la détection des molécules mutées est beaucoup plus sensible et permet une quantification relative (Langping et al. 2002). La recherche de délétions avec cette technique sur des patients avec des maladies mitochondriales a révélé différents modèles d’anormalités entre patients. Des niveaux de délétions élevés, de l’ordre de 60%, ont été quantifiés dans les fibres musculaires déficientes par rapport aux fibres musculaires normales d’un même sujet. Une autre approche possible a été réalisée par Khrapko et al. (1999). Ils ont isolé des cellules de muscle cardiaque de différents individus après des prélèvements lors d’autopsies. Ils ont effectué de longues PCR englobant la totalité du génome mitochondrial et détecté les délétions dans une proportion de 2 à 15% des cellules des 4 donneurs centenaires, ce qui représente une proportion de variants ADNmt compris entre 11% et 64%, et constaté leurs absences dans les 3 sujets de 31 à 72 ans.

Il faut noter qu’une étude récente sur la délétion 4977pb (Thayer et al. 2003) a évalué la possibilité d’une transmission maternelle des délétions dans des leucocytes humains. Cette étude a recherché la présence de la « délétion commune » de 4977 pb dans des lignées maternelles humaines, représentées par 21 familles incluant 4 générations. En utilisant une PCR multiplex (plusieurs amorces sont incluses dans la même réaction permettant l’amplification de plusieurs régions de l’ADNmt), les auteurs ont identifié la présence de la délétion 4977 pb dans les leucocytes de 71 individus d’un âge compris entre 8 mois et 99 ans.

Ces résultats positifs incluent tous les enfants (n=15) et ceux-ci ne présentaient pas de maladies mitochondriales connues. Ces résultats nous questionnent sur la signification de cette délétion de 4977 pb comme marqueur universel du vieillissement et démontre la possibilité d’une transmission maternelle des délétions en dehors des maladies.