ANNEE 2020
N°
TITRE DE LA THESE :
Ephélides étoilées dans l’albinisme oculo-cutané de type II : un phénomène de réversion somatique en mosaïque ?
Revue de la littérature et description d’un projet de recherche sur les éphélides étoilées.
THESE Présentée
à l’UFR des Sciences de Santé de Dijon Circonscription Médecine
et soutenue publiquement le 11 Septembre 2020
pour obtenir le grade de Docteur en Médecine
par PREVEL Orlane Née le 29 Juillet 1992 A Ambilly
Université de Bourgogne UFR des Sciences de Santé Circonscription Médecine
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Ce document est le fruit d’un long travail approuvé par le jury de soutenance et mis à la disposition de la communauté universitaire élargie.
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Université de Bourgogne UFR des Sciences de Santé Circonscription Médecine
ANNEE 2020
N°
TITRE DE LA THESE :
Ephélides étoilées dans l’albinisme oculo-cutané de type II : un phénomène de réversion somatique en mosaïque ?
Revue de la littérature et description d’un projet de recherche sur les éphélides étoilées.
THESE Présentée
à l’UFR des Sciences de Santé de Dijon Circonscription Médecine
et soutenue publiquement le 11 Septembre 2020
pour obtenir le grade de Docteur en Médecine
par PREVEL Orlane Née le 29 Juillet 1992 A Ambilly
Université de Bourgogne UFR des Sciences de Santé Circonscription Médecine
Année Universitaire 2020-2021 au 1er Septembre 2020
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L’UFR des Sciences de Santé de Dijon, Circonscription Médecine, déclare que les opinions émises dans les thèses qui lui sont présentées doivent être considérées comme propres à leurs auteurs, et qu'elle n'entend ne leur donner ni approbation, ni improbation.
COMPOSITION DU JURY
Président :
Monsieur le Professeur Pierre Vabres
Membres :
Monsieur le Professeur Pierre Vabres (pierre.vabres@chu-dijon.fr) Monsieur le Professeur Laurent Martin (laurent.martin@chu-dijon.fr)
Madame le Professeur Laurence Faivre-Olivier (laurence.faivre@chu-dijon.fr) Madame le Docteur Géraldine Jeudy (geraldine.jeudy@chu-dijon.fr)
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SERMENT D'HIPPOCRATE
"Au moment d'être admis(e) à exercer la médecine, je promets et je jure d'être fidèle aux lois de l'honneur et de la probité.
Mon premier souci sera de rétablir, de préserver ou de promouvoir la santé dans tous ses éléments, physiques et mentaux, individuels et sociaux.
Je respecterai toutes les personnes, leur autonomie et leur volonté, sans aucune discrimination selon leur état ou leurs convictions.
J'interviendrai pour les protéger si elles sont affaiblies, vulnérables ou menacées dans leur intégrité ou leur dignité.
Même sous la contrainte, je ne ferai pas usage de mes connaissances contre les lois de l'humanité.
J'informerai les patients des décisions envisagées, de leurs raisons et de leurs conséquences.
Je ne tromperai jamais leur confiance et n'exploiterai pas le pouvoir hérité des circonstances pour forcer les consciences.
Je donnerai mes soins à l'indigent et à quiconque me les demandera.
Je ne me laisserai pas influencer par la soif du gain ou la recherche de la gloire.
Admis(e) dans l'intimité des personnes, je tairai les secrets qui me seront confiés. Reçu(e) à l'intérieur des maisons, je respecterai les secrets des foyers et ma conduite ne servira pas à
corrompre les mœurs.Je ferai tout pour soulager les souffrances. Je ne prolongerai pas abusivement les agonies.
Je ne provoquerai jamais la mort délibérément.
Je préserverai l'indépendance nécessaire à l'accomplissement de ma mission. Je n'entreprendrai rien qui dépasse mes compétences. Je les entretiendrai et les perfectionnerai pour assurer au mieux les services qui me seront demandés.
J'apporterai mon aide à mes confrères ainsi qu'à leurs familles dans l'adversité.
Que les hommes et mes confrères m'accordent leur estime si je suis fidèle à mes promesses ;
que je sois déshonoré(e) et méprisé(e) si j'y manque."
DEDICACES ET REMERCIEMENTS
Je tiens à adresser mes remerciements :
Aux membres du Jury :
A Monsieur le Professeur Pierre Vabres, merci d’avoir accepté de présider cette thèse, merci de me faire confiance pour mener à bien ce projet passionnant sur les éphélides étoilées, dont vous êtes à l’origine. J’apprécie la qualité de vos enseignements, ainsi que votre participation dans notre apprentissage d’un raisonnement rigoureux en dermatologie. Merci pour votre aide précieuse durant la rédaction de ce travail.
A Monsieur le Professeur Laurent Martin, à Madame le Professeur Laurence Faivre-Olivier, merci d’avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse. Merci pour le temps que vous consacrerez à la lecture de ce travail, et pour l’intérêt que vous porterez à ma thèse.
A Géraldine Jeudy, merci pour ton soutien durant mes années d’internat, je suis certaine que ce projet sera l’occasion de découvrir de très belles images en microscopie confocale sur les éphélides étoilées des patients albinos, et je te remercie pour l’aide que m’apporteras dans la réalisation de ce projet.
Merci d’avoir accepté de faire partie de mon jury de thèse.
Merci à tous les autres membres du service de dermatologie du CHU de Dijon :
Sophie Dalac, Evelyne Collet, Bertille Bonniaud, Camille Leleu, Maud Jordan, merci pour votre soutien et votre aide durant mes années d’internat. Je suis admirative de la qualité de votre travail au quotidien, et j’apprécie votre rigueur et votre précision lors de la prise en charge des patients.
Merci également à l’équipe de dermatologie de Chalon, à Elisa Goujon, Julie Journet, Marie Dhers, Jean-Charles Crépin, pour la qualité de votre formation, votre bonne humeur au quotidien et votre gentillesse.
Merci Monsieur Friedel de m’avoir accompagnée dans l’apprentissage de la petite chirurgie en dermatologie, et de m’avoir apporté de nombreuses connaissances.
Merci à tous les membres du laboratoire GAD de Dijon, et en particulier à Virginie Carmignac, tu m’as beaucoup aidée à comprendre les mosaïques, et ce fût un plaisir de travailler avec toi dans la bonne humeur lors de mon précédent semestre !
Je tenais à remercier également GENESPOIR, l’association française des albinismes, pour leur curiosité scientifique et leur financement de ce projet.
Un grand merci à tous les membres de ma famille, ainsi qu’à mes amis pour m’avoir accompagnée et soutenue tout au long de mes études de médecine !
Merci également à tous mes co-internes de dermatologie pour la bonne humeur que vous apportez au quotidien au cours de notre internat qui n’est pas toujours facile !
9 TABLE DES MATIERES
I. Introduction 14
II. Revue générale 15
1. Pigmentation cutanée, albinisme oculo-cutané et éphélides étoilées 15
a. Pigmentation cutanée 15
i. Mélanogenèse : 16
ii. Formation et transfert des mélanosomes (5) : 17
iii. Transfert des mélanosomes aux kératinocytes : 18
iiii. Contrôle de la mélanogenèse : 19
b. Albinisme oculo-cutané, bases génétiques 22
c. Albinisme oculo-cutané de type II et délétion principale 27
d. Ephélides étoilées 39
2. Mosaïcisme révertant 44
a. Définition 44
b. Mécanismes 46
c. Mosaïcismes révertants cutanés 49
d. Implications thérapeutiques 53
3. Analyse moléculaire et imagerie 56
a. Séquençage haut débit nouvelle génération (NGS) 56
b. Microscopie confocale 62
III. Projet de recherche 72
IV. Conclusion 78
10 TABLE DES TABLEAUX ET DES FIGURES
Tableau 1 Synthèse des données de la littérature à propos des éphélides étoilées p.39 Figure 1 Représentation de l’épiderme : Association de kératinocytes et de
mélanocytes. Les mélanocytes dendritiques sont localisés dans la couche basale et produisent la mélanine. Le pigment mélanique dans les mélanosomes est transféré aux kératinocytes
(D’Mello et al., Int. J. Mol. Sci., 2016)
p.13
Figure 2 Voies biochimiques de la synthèse des mélanines (Rooryck et al., Ann Dermatol Venereol, 2007)
p.14
Figure 3 Maturation et transfert des mélanosomes via les dendrites des mélanocytes, aux kératinocytes adjacents exprimant le facteur de transcription FOXN1 (Serre et al., International Journal of Cosmetic Science, 2018)
p.16
Figure 4 Différentes voies de signalisation régulant la mélanogenèse : facteurs d’activation, récepteurs, seconds messagers, et enzymes impliquées dans la mélanogenèse
(Videira et al., An Bras Dermatol, 2013)
p.17
Figure 5 Logigramme d’analyse moléculaire
(Bodemer et al., Protocole National de Diagnostic et de Soins, 2019)
p.25
Figure 6 Structure de la protéine OCA2 avec ses 12 domaines transmembranaires (Rinchik et al., Nature, 1993)
p.27
Figure 7 Représentation schématique de la région chromosomique humaine 15q11q13 (Buiting et al., American Journal of Medical Genetics, 2010)
p.28
Figure 8 Principales altérations moléculaires dans les syndromes de Prader-Willi et d’Angelman, leur fréquence et le risque de récurrence
(Buiting et al., American Journal of Medical Genetics, 2010)
p.29
Figure 9 Représentation de la délétion de 2.7kb sur l’exon 7 du gène OCA2 par PCR et Séquençage Sanger
(Gao et al., Cell Biosci, 2017)
p.33
Figure 10 Les différents types de mosaïcisme et leurs phénotypes (Hirschhorn et al., J Med Genet, 2003)
p.41
Figure 11 Les différents phénotypes révertants selon le nombre de cellules impliquées, le degré de réversion génique et sa période de survenue
(Jonkman et al., Clinical and Experimental Dermatology, 2003)
p.42
Figure 12 Mécanismes post-zygotiques aboutissant à un mosaïcisme révertant chez un individu hétérozygote composite pour un phénotype autosomique récessif (Frank et al., The Journal of Clinical Investigation, 2007)
p.45
11 Figure 13 Mécanismes moléculaires à l’origine de mosaïcismes révertants
(Lai-Cheong et al., Trends in Molecular Medicine, 2011)
p.46 Figure 14 Génération de cellules souches pluripotentes à partir de kératinocytes
révertants, qui ont la capacité de se différencier en kératinocytes, fibroblastes ou cellules souches hématopoïétiques pour utilisation à des fins thérapeutiques (Umegaki-Arao et al., Science Translational Medicine, 2014)
p.53
Figure 15 Techniques du NGS et séquençage par Sanger qui reposent sur le principe de la réplication de l’ADN
(Muzzey et al., Curr Genet Med Rep, 2015)
p.56
Figure 16 Mise en évidence d’une mutation somatique BRAF V600E, par technique NGS et Sanger
(Behjati et al., Arch Dis Child Educ Pract Ed, 2013)
p.58
Figure 17 Représentation de l’appareil de microscopie confocale, et vue schématique et principe de fonctionnement du microscope confocal par réflectance
(Kanitakis et al., Ann Dermatol Venereol, 2013)
p.60
Figure 18 Indice de réflectance des différentes molécules endogènes de la peau
(Gonzalez et al., Reflectance Confocal Microscopy of Cutaneous Tumors, 2008) p.61
Figure 19 Algorithme diagnostique des lentigos malins en microscopie confocale (Guitera et al., Journal of Investigative Dermatology, 2010)
p.64
Figure 20 Mélanome de Dubreuilh : Aspects clinique, dermoscopique, en imagerie confocale et histologique
(Le Duff et al., Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, 2014)
p.64
Figure 21 Mélanome in situ : Aspects clinique, dermoscopique et en microscopie confocale
(Carrera et al., Dermatologic Therapy, 2012)
p.65
Figure 22 Lentigo simplex : Aspects clinique, dermoscopique, en imagerie confocale, et histologique
(Langley et al., J Am Acad Dermatol, 2005)
p.67
Figure 23 Lentigo solaire : Aspects clinique, dermoscopique, en imagerie confocale, et histologique
(Langley et al., J Am Acad Dermatol, 2005)
p.68
12 LISTE DES SIGLES OU ABRÉVIATIONS
ACMG : American College of Medical Genetics / Société Américaine de Génétique Médicale AMPc : Adénosine monophosphate cyclique
AOC : Albinisme oculo-cutané
AOC2 : Albinisme oculo-cutané de type II AP-3 : Adaptor Protein 3
AP-1 : Adaptor Protein 1
ARNm : Acide ribonucléique messager αMSH : α-Melanocyte-stimulating hormone
BLOC : Biogenesis of Lysosome Related Organelles Complex
CDC42 : Cell division control protein 42 homolog / Homologue de la protéine de contrôle de la division cellulaire 42
CGH-array : Array comparative genomic hybridization / Puce d’hybridation génomique comparative CNV : Copy Number Variations / Variabilité du nombre de copies
COL7A1 : Collagen alpha-1(VII) chain / Chaîne alpha-1 (VII) du collagène CREB : cAMP responsive-element-binding protein
ddNTP : Didésoxyribonucléotide EB : Epidermolyse bulleuse
FERMT1 : Fermitin Family Member 1 / Homologue 1 de la famille des fermitines FISH : Fluorescent in situ hybridization / Hybridation in situ en fluorescence FOXN1 : Forkhead box N1
GPR143 : G-protein coupled receptor 143
HGMD : Human Gene Mutation Database / Base de données de mutations génétiques humaines iPSCs : Induced pluripotent stem cells / Cellules souches pluripotentes induites
JDE : Jonction dermo-épidermique KGF : Keratinocyte growth factor KLF4 : Kruppel-like factor 4 KRT14 : Keratin 14 / Kératine 14
LAMB3 : Laminin subunit beta 3 / Sous-unité bêta-3 de la laminine lncRNAs : Long non-coding RNAs / ARN longs non codants
13 MAPK : Mitogen-activated protein kinases / MAP kinases
MART1 : Melanoma Antigen Recognized by T Cells 1
MC1R :MelanoCortin 1 Receptor / Récepteur de la mélanocortine de type I miARN : microARNs
MITF : Microphthalmia-associated transcription factor / Facteur de transcription associé à la microphtalmie
NGS : Next Generation Sequencing / Séquençage nouvelle génération OCT4 : Octamer-binding transcription factor 4
PAQR7 : Progestin And AdipoQ Receptor Family Member 7 PAR2 : Protease-activated receptor 2
PCR : Polymerase Chain Reaction / Réaction en chaîne par polymérase PGE2 : Prostaglandine E2
PKA : Protéine kinase A
Pmel17 : Premelanosome protein 17 POMC : Proopiomélanocortine
qPCR : Quantitative Polymerase Chain Reaction / PCR quantitative RPMI : Roswell Park Memorial Institute
SCF : Stem Cell Factor
SLC38A8 : Solute carrier family 38 member 8 SLC45A2 : Solute Carrier Family 45 Member 2
SNV : Single Nucleotide Variant / Polymorphisme nucléotidique SOX2 : (Sex determining region Y)-box 2
SSCP : Single-strand conformation polymorphism / Polymorphisme de conformation des simples brins
SYTL2 : Synaptotagmin-like 2 TYR : Tyrosinase
TYRP1 : Tyrosinase-related protein 1 TYRP2 : Tyrosinase-related protein 2 UBE3A : Ubiquitine-protéine ligase E3A UV : Ultraviolets
USF-1 : Upstream stimulatory factor-1
WES : Whole exome sequencing / Séquençage de l’exome
14
I. Introduction
L’albinisme oculo-cutané est un ensemble d’affections liées à un défaut de production de mélanine, alors que le nombre de mélanocytes reste normal. Il comprend plusieurs groupes selon l’altération génétique en cause. L’albinisme oculo-cutané de type II (AOC2) est la forme d’albinisme la plus fréquente en Afrique. Elle est due à des mutations homozygotes ou hétérozygotes composites dans le gène OCA2. Certains patients africains atteints d’AOC2 développent paradoxalement sur les zones cutanées photo-exposées des macules hyperpigmentées dues à la présence locale de mélanine fonctionnelle. Ces macules pigmentées ont été nommées éphélides étoilées (dendritic freckles, ephelides) du fait de leur aspect clinique caractéristique. Elles correspondent sur le plan histologique à la présence de pigment mélanique de répartition irrégulière dans les kératinocytes de la couche basale de l’épiderme, sans prolifération mélanocytaire, ce qui les distingue des lentigos.
Les caractéristiques morphologiques de ces éphélides étoilées en microscopie confocale n’ont pas été décrites à notre connaissance. La microscopie confocale in vivo par réflectance laser permet d’explorer l’épiderme de façon non-invasive avec une résolution à l’échelle cellulaire. Elle permet en particulier d’analyser les lésions pigmentaires, dont les caractéristiques morphologiques sont décrites. Nous souhaitons donc préciser l’aspect de ces éphélides étoilées en microscopie confocale et le comparer aux descriptions d’éphélides en dehors de l’albinisme.
La pathogénie des éphélides étoilées demeure elle aussi inconnue. La restauration locale de la synthèse de mélanine peut s’expliquer soit par un mécanisme de suppléance, soit par une correction de l’anomalie génétique sous-jacente. La synthèse de la mélanine implique plusieurs étapes enzymatiques et de transport au sein de la cellule pigmentaire, le mélanocyte. Lorsque le pigment est transféré aux kératinocytes adjacents, il permet la pigmentation de la peau, des cheveux et des yeux.
Dix-neuf gènes sont impliqués à ce jour dans le défaut de production de mélanine des albinismes. Les divers types d’albinisme ont une prévalence mondiale de 1/17 000. Ce sont des affections généralement autosomiques récessives.
En Afrique subsaharienne, dans l’albinisme oculo-cutané de type II (AOC2), 60 à 90% des allèles mutés sont représentés par une délétion de 2.7kb de l’exon 7 du gène. Cette délétion majoritaire pourrait faire l’objet d’un phénomène de réversion génétique, limité à certaines cellules de la peau, restaurant la production de mélanine. Ce phénomène dû à des mutations somatiques acquises a déjà été décrit dans plusieurs maladies cutanées héréditaires, comme des épidermolyses bulleuses ou des ichtyoses,
15 aboutissant à un phénotype cellulaire moins sévère : on parle de mosaïcisme révertant. Les mécanismes impliqués sont multiples. Nous souhaitons tester l’hypothèse d’un mosaïcisme somatique révertant à l’origine des éphélides étoilées dans l’albinisme oculo-cutané de type II, par étude de l’ADN sur biopsie de peau atteinte, en particulier séquençage de nouvelle génération du gène OCA2.
Le présent travail consiste en une revue générale de la littérature sur la physiologie de la mélanogenèse, l’albinisme oculo-cutané de type II et ses caractéristiques génétiques, le phénomène de réversion génétique acquise en mosaïque, et les rares données connues sur les éphélides étoilées.
A partir de ces éléments, nous définirons le protocole de recherche qui sera appliqué pour cette étude.
II. Revue générale
1. Pigmentation cutanée, albinisme oculo-cutané et éphélides étoilées
a. Pigmentation cutanéeLa pigmentation de l’épiderme et sa protection contre les rayonnements ultraviolets est assurée par la mélanine, substance produite dans les mélanocytes et transférée aux kératinocytes adjacents dans les mélanosomes.
Les mélanocytes sont des cellules dendritiques principalement issues des mélanoblastes de la crête neurale. Ils sont localisés principalement dans la couche basale de l’épiderme cutané et des follicules pileux, mais sont aussi retrouvés dans les yeux, l’oreille interne, les os, le cœur, le cerveau et le tissu adipeux(1).
Leur fonction principale est la synthèse de mélanine. Un mélanocyte dans la peau est entouré d’environ 36 kératinocytes, auxquels la mélanine est transférée par un système de phagocytose, sous l’influence des rayonnements ultraviolets.
16 Figure 1 – Représentation de l’épiderme : Association de kératinocytes et de mélanocytes. Les mélanocytes dendritiques sont localisés dans la couche basale et produisent la mélanine. Le pigment mélanique dans les mélanosomes est transféré aux kératinocytes (D’Mello et al., Int. J. Mol. Sci., 2016)
i. Mélanogenèse :
La mélanine est une macromolécule dérivant de l’oxydation et de la polymérisation de la tyrosine. Sa synthèse a lieu dans les mélanocytes épidermiques, puis elle est transférée aux kératinocytes adjacents afin de protéger leur noyau contre les effets toxiques des rayonnements ultraviolets(2).
Les propriétés optiques de la mélanine, qui absorbe la lumière dans les longueurs d’onde des rayons ultraviolets jusqu’au spectre visible, lui permettent de protéger l’ADN des kératinocytes des effets mutagènes des rayons ultraviolets (3).
La synthèse de la mélanine obéit à des étapes très contrôlées et a lieu dans des organites intracellulaires apparentés aux lysosomes, les mélanosomes(3). La séquestration du pigment à l’intérieur des mélanosomes protège le mélanocyte des résidus oxygénés libérés lors de la synthèse et du transfert du pigment(4).
La tyrosinase est l’enzyme clé de la biosynthèse de la mélanine et catalyse la première étape de transformation de la tyrosine en DOPAquinone.
17 Figure 2 – Voies biochimiques de la synthèse des mélanines (Rooryck et al., Ann Dermatol Venereol, 2007)
Deux types de mélanine sont produites : l’eumélanine (noire-marron synthétisée à partir du L- Dopachrome) et la phéomélanine (jaune orangée provenant de la polymérisation oxydative de la cystéinyl DOPA). Les individus de phototypes clairs produisent majoritairement de la phéomélanine, ce qui se traduit par une faible aptitude au bronzage, et la production d’espèces réactives de l’oxygène pouvant accélérer la carcinogenèse cutanée(1).
ii. Formation et transfert des mélanosomes (5) :
Les mélanosomes sont des organites intracellulaires spécialisés dans la synthèse et le stockage de la mélanine. Ils subissent quatre étapes de maturation :
-Mélanosome de stade I : ce sont des structures vacuolaires avec vésicules intraluminales et dépôts de fibrilles de la protéine prémélanosomale PMEL17 qui est une protéine transmembranaire dont les domaines intraluminaux polymérisés servent de support physique à la séquestration de la mélanine.
-Mélanosome de stade II : il existe un changement morphologique avec formation d’une structure ellipsoïdale du fait de l’organisation des fibrilles de PMEL17.
Ces deux stades précoces (prémélanosomes) sont immatures et ne contiennent pas de mélanine.
-Mélanosome de stade III : la mélanine est déposée sur les fibrilles de PMEL17, dont les fibres s’épaississent.
-Mélanosome de stade IV : remplis entièrement de mélanine qui masque la structure interne des mélanosomes et leur confère une couleur noir foncé.
18 Outre PMEL17, d’autres protéines sont impliquées dans la formation du mélanosome : OA1, SLC45A2, MART1.
Des complexes protéiques servent à l’acheminement des protéines nécessaires à la synthèse de mélanine dans les mélanosomes de stades III-IV : les médiateurs majeurs sont AP-3, AP-1, BLOC-1 et BLOC-2.
iii. Transfert des mélanosomes aux kératinocytes :
Les kératinocytes recevant les mélanosomes expriment le facteur de transcription FOXN1. Le transfert des mélanosomes matures de la région périnucléaire du mélanocyte aux dendrites se fait via un réseau de microtubules, avec les moteurs moléculaires kinésines et dynéines. Une fois dans les dendrites, les mélanosomes s’associent au réseau d’actine sous-membranaire via le complexe RAB27A- mélanophiline (MLPH)-Myosine Va. RAB27A se lie à la synaptotagmin-like 2 (SYTL2) pour joindre le mélanocyte à la membrane kératinocytaire.
Trois mécanismes non exclusifs sont proposés pour expliquer le transfert des mélanosomes aux kératinocytes : la phagocytose par le kératinocyte des extrémités dendritiques des mélanocytes riches en mélanosomes, l’exocytose du pigment puis son endocytose par le kératinocyte, ou bien la fusion des membranes plasmiques avec libération des mélanosomes. Des projections cytoplasmiques, les filopodes, sont probablement impliquées, et ce processus serait contrôlé par une myosine-10, dont l’absence a montré chez des souris knock-out, une réduction du nombre de filopodes avec réduction du transfert mélanique.
D’autres molécules sont impliquées : protease-activated receptor 2 (PAR2) qui est un récepteur à sept domaines transmembranaires, exprimé par les kératinocytes épidermiques, dont l’activation augmente la phagocytose des mélanosomes. Également, le KGF (keratinocyte growth factor) agit de manière paracrine : sécrété par les fibroblastes, il se lie sur le récepteur kératinocytaire et permet la polymérisation de l’actine pour renforcer la phagocytose des mélanosomes.
19 Figure 3 – Maturation et transfert des mélanosomes via les dendrites des mélanocytes, aux kératinocytes adjacents exprimant le facteur de transcription FOXN1 (Serre et al., International Journal of Cosmetic Science, 2018)
iiii. Contrôle de la mélanogenèse :
✓ Facteurs intrinsèques :
Divers signaux extracellulaires sont transduits via des voies de signalisation dédiées qui convergent essentiellement vers le facteur de transcription MITF. Ce dernier intègre cette signalisation en amont et régule alors la transcription de gènes impliqués dans les divers mécanismes inhérents à la modulation de la mélanogenèse(5).
Des signaux paracrines modulant la mélanogenèse sont adressés aux mélanocytes par les cellules avoisinantes : kératinocytes épidermiques et fibroblastes dermiques. Ces signaux font intervenir des récepteurs couplés aux protéines G et des récepteurs tyrosine-kinases.
Parmi les récepteurs couplés aux protéines G, citons le récepteur MC1R qui lié à l’αMSH, entraîne l’activation de l’adénylate cyclase qui permet l’augmentation de l’AMPc intracellulaire et ainsi la stimulation de la protéine kinase A (PKA). CREB (cAMP responsive-element-binding protein) est ainsi activé par phosphorylation et stimule la transcription de MITF.
Parmi les voies de signalisation faisant intervenir les récepteurs à activité tyrosine kinase, citons la voie SCF/Kit (Stem Cell Factor ou Kit-Ligand) : SCF est sécrété par les kératinocytes et les fibroblastes et est le ligand spécifique au récepteur Kit. Sa liaison au domaine extracellulaire de KIT entraîne la
20 dimérisation et l’autophosphorylation du récepteur, entraînant son activation, et la phosphorylation de Ras. Ras active Raf-1 et la voie de signalisation des MAPK, induisant la phosphorylation de MITF, l’activation de CREB et donc la transcription de TYR, TYRP1 et TYRP2.
Figure 4 – Différentes voies de signalisation régulant la mélanogenèse : facteurs d’activation, récepteurs, seconds messagers, et enzymes impliquées dans la mélanogenèse (Videira et al., An Bras Dermatol, 2013)
Un niveau plus élaboré de régulation de la mélanogenèse entre aussi en jeu au travers de l’action d’ARNs non codants (microARNs et IncRNAs)(5). Les régions dites non-codantes, qui représentent 98%
du génome, sont cependant transcrites en ARN non codants qui sont d’importants régulateurs de processus cellulaires et physiologiques. Les microARN sont des ARN non codants de 20-25 nucléotides qui contrôlent l’expression génique en post-transcriptionnel : ils s’apparient avec des ARNm cibles et cette hybridation réprime la traduction de la protéine correspondante ou bien clive l’ARNm cible.
Les longs ARN non codants sont des transcrits de plus de 200 nucléotides et régulent diverses fonctions biologiques ainsi que les miARN.
21 Plusieurs miARN ciblant MITF ont été identifiés dans plusieurs études réalisées sur des alpagas, et vont induire une dysfonction mélanocytaire, avec diminution de l’activité de la tyrosinase et du contenu en mélanine.
Régulation de la mélanogenèse par des voies intrinsèques non spécifiques : environnement hormonal et inflammation.
Plusieurs hormones, en plus de l’αMSH, ont un rôle dans la pigmentation cutanée. Le mélasma est un exemple de trouble pigmentaire observé surtout pendant la grossesse, caractérisé par des macules pigmentées brun clair à brunes sur le visage. Plusieurs facteurs sont associés au mélasma, dont le phototype cutané et l’ethnicité, l’intensité d’exposition aux rayonnements UV, des facteurs génétiques et épigénétiques, et le statut d’imprégnation hormonale. Les œstrogènes augmentent la synthèse de mélanine via la fixation à leurs récepteurs couplés aux protéines G, tandis que la progestérone diminue la mélanogenèse via la progestine et le récepteur adipocytaire PAQR7.
L’hyperpigmentation post-inflammatoire résulte d’une augmentation de la mélanogenèse, et du transfert de mélanine aux kératinocytes ainsi que d’un probable stockage de mélanine dans les mélanophages dermiques. Dans les maladies inflammatoires cutanées, le relargage de cytokines, chémokines, leucotriènes, prostaglandines, thromboxane ainsi que d’espèces réactives de l’oxygène, entraîne une stimulation des mélanocytes. Notamment, la Prostaglandine E2 (PGE2) joue un rôle majeur en augmentant la maturation des mélanosomes et leur dendricité.
✓ Facteurs extrinsèques : Rayonnement solaire :
Les UV permettent d’une part une activation de la mélanogenèse en permettant l’expression de gènes spécifiques : les dégâts provoqués sur l’ADN entraînent la transcription de la proopiomélanocortine (POMC) via la transcription du gène suppresseur de tumeur p53 qui se fixe sur une séquence consensus du promoteur de POMC, et stimule ainsi la formation et la sécrétion d’αMSH par les kératinocytes.
Également, les espèces réactives de l’oxygène produites en grande quantité vont davantage activer p53. L’αMSH permet ensuite l’activation de la protéine kinase p38, qui va phosphoryler et activer le facteur de transcription USF-1 qui se liera au promoteur de la tyrosine.
Également, les UV permettent l’expression de MITF et de PAR2, ce dernier étant impliqué dans le transfert des mélanosomes.
22 En parallèle, les UV permettent une augmentation du niveau de calcium intracellulaire via des canaux calciques spécifiques, ce qui augmente le transfert des mélanosomes aux kératinocytes via les filipodes, dont la formation dépend des protéines E-cadhérines, β-caténines, cdc42 et myosine-10.
Pollution environnementale : Certains contaminants environnementaux toxiques sont à l’origine d’hyperpigmentations cutanées, d’acné induite ou de cancers cutanés(5). Ce sont principalement les herbicides, fongicides, pesticides et dérivés issus de l’incinération.
b. Albinisme oculo-cutané, bases génétiques
Définition :
L’albinisme regroupe un ensemble hétérogène de troubles héréditaires caractérisés par une hypopigmentation variable de la peau, des cheveux, de l’iris et de la rétine, avec défauts dans le nombre, la structure et/ou la fonction des mélanosomes.
L’albinisme est classiquement divisé en trois groupes : les formes syndromiques, oculocutanées, et oculaires(6).
Les formes syndromiques comprennent les syndromes d’Hermansky-Pudlak et de Chediak-Higashi, qui sont associés à des défauts dans des cellules non pigmentées qui produisent des organites apparentés aux lysosomes, entraînant des atteintes systémiques sévères comme des troubles immuno- hématologiques, pulmonaires, digestifs, neurologiques(4).
L’albinisme oculo-cutané (AOC) est une pathologie autosomique récessive causée par l’absence partielle ou complète de mélanine dans les mélanocytes de la peau, des cheveux et des yeux, mais dont le nombre est par ailleurs normal.
L’albinisme oculaire est lié à un défaut de mélanine lors du développement oculaire entraînant un acheminement anormal des fibres du nerf optique avec hypoplasie fovéale. Cette forme est due à des mutations récessives liées à l’X dans le gène GPR143 (AO1)(6). Une autre forme plus récemment décrite par Poulter et al. en 2013, liée à des mutations dans le gène SLC38A8, donne un phénotype FHONDA (hypoplasie fovéale, anomalies de décussation du nerf optique, et dysgénésie du segment antérieur), sans hypopigmentation cutanéo-phanérienne ni oculaire(7).
Epidémiologie :
L’albinisme est une affection universelle. C’est la plus fréquente des hypopigmentations généralisées héréditaires, avec une prévalence mondiale de 1/17 000. La prévalence varie selon le type d’albinisme, et d’une région géographique à l’autre.
23 L’AOC1 a une prévalence mondiale de 1/40000, représentant 50% des cas mondiaux, et c’est la forme la plus fréquente dans les populations d’origine européenne.
L’AOC2 représente 30% des cas mondiaux, sa prévalence varie de 1/40000 à 1/1500 dans certaines tribus d’Afrique. Cette prévalence très élevée en Afrique est due à une délétion, retrouvée fréquemment dans la population africaine en raison d’un effet fondateur.
L’AOC3 est rarement observé chez les Européens, mais c’est le deuxième type d’albinisme le plus observé en Afrique, avec une prévalence de 1/8 500.
L’AOC4 est rare parmi les Européens et les Africains, mais est très fréquent au Japon où il représente 25% des patients atteints d’AOC(8,9).
Les autres formes d’AOC sont beaucoup moins fréquentes et ont une prévalence estimée à moins de 1/500 000.
La prévalence de l'albinisme oculaire récessif lié à l'X varie de 1/60 000 à 1/150 000 garçons.
Les formes syndromiques ont une prévalence estimée à 1/250 000, mais variable également selon les zones géographiques. Le syndrome d’Hermansky-Pudlak a une prévalence de 1/800 à Porto Rico.
Génétique :
A ce jour, 19 gènes sont connus pour être impliqués dans les différentes présentations cliniques de l’albinisme ; ils codent des protéines qui interviennent dans les différentes étapes de la mélanogenèse.
Environ 15% des patients albinos restent sans diagnostic moléculaire, suggérant que d’autres gènes encore inconnus, sont associés à cette affection.
Sept types d’AOC non syndromiques sont identifiés :
-L’AOC1 est lié à des mutations dans le gène TYR, à l’origine d’une perte totale ou partielle de l’activité catalytique de la tyrosinase, enzyme clé de la mélanogenèse.
-L’AOC2 est lié à des mutations dans le gène OCA2 codant une protéine (protéine P) ayant un rôle dans le trafic protéique jusqu’aux mélanosomes, dans la stabilisation du mélanosome et la régulation de son pH.
-L’AOC3 est lié à des mutations dans le gène TYRP1, codant une protéine stabilisant la tyrosinase. Des mutations entraînent une dégradation précoce de la tyrosinase, ainsi qu’une maturation anormale des mélanosomes.
-L’AOC4 est lié à des mutations dans le gène MATP (SLC45A2), codant une protéine de transport mélanosomale.
-L’AOC5 n’est pas caractérisé sur le plan moléculaire, mais un locus a été identifié sur le chromosome 4q24
24 -L’AOC6 est lié à des mutations dans le gène SLC24A5, intervenant dans la maturation du mélanosome.
-L’AOC7 est lié à des mutations du gène C10orf11, dont la fonction est peu connue mais semblant intervenir dans la différenciation mélanocytaire.
L’albinisme oculaire récessif lié à l’X (AO1) est lié à des mutations du gène GPR143, codant une glycoprotéine de la membrane des mélanosomes.
Le syndrome d’Hermansky-Pudlak (10 sous-types) est lié à des mutations de gènes impliqués dans la biogenèse des mélanosomes.
Le syndrome de Chediak-Higashi est associé à des mutations à l’origine d’une perte de fonction de la protéine membranaire mélanosomale CHS1 (codée par le gène LYST) jouant un rôle majeur dans le trafic vésiculaire.
Clinique :
Tous les patients atteints d’AOC et d’albinisme oculaire pur présentent des troubles oculaires similaires à des degrés variables : nystagmus congénital, erreurs de réfraction, perte de vision binoculaire, diminution de l’acuité visuelle, translucidité de l’iris, hypopigmentation de l’épithélium pigmentaire de la rétine, photophobie sévère.
La décussation anormale des fibres du nerf optique, constamment présente dans l’albinisme et mise en évidence sur les potentiels évoqués visuels, résulte en un strabisme et une vision stéréoscopique réduite(10).
A la naissance, les individus atteints des différentes formes d’AOC, ont en général des cheveux blancs ainsi qu’une peau très pâle. Au fur et à mesure de la vie, certains individus acquièrent un certain degré de pigmentation, sauf les individus atteints du type AOC1A qui ne synthétiseront jamais de pigment.
Les patients albinos sont très susceptibles aux radiations ultraviolettes et développent de manière très précoce des cancers cutanés, particulièrement des carcinomes spinocellulaires et basocellulaires, mais des mélanomes sont également décrits. Des signes d’héliodermie avec nombreuses kératoses actiniques sont détectés très précocement.
AOC1A : La peau, les cheveux, sourcils et cils restent blancs tout au long de la vie. Les iris sont bleu clair à roses, translucides. La peau ne bronze pas. Des naevus non pigmentés peuvent apparaître. La photophobie est intense, l’acuité visuelle très réduite(8).
AOC1B : La peau et les cheveux peuvent se pigmenter légèrement avec l’âge, et les iris bleus peuvent évoluer vers une couleur verte à marron. Les cheveux deviennent fréquemment jaune clair à blond doré, du fait de la production de dopaquinone au stade précoce de la mélanogenèse lors de la
25 formation de phéomélanine(8). Des éphélides et naevus pigmentés apparaissent dans les premières décennies.
AOC2 : Caractérisé par un phénotype cutané et oculaire moins sévère par rapport à l’AOC1.
Une inattention visuelle apparaît précocement dans les 3 à 6 premiers mois, avec nystagmus et strabisme. La vision peut s’améliorer légèrement jusqu’à l’adolescence, puis reste stable tout au long de la vie.
La pigmentation cutanée est variable, allant de formes très dépigmentées à des formes semblables à la pigmentation cutanée de l’entourage familial. Le phénotype cutané final est déterminé selon l’origine ethnique du patient : la pigmentation acquise sera plus importante au sein des familles ayant une pigmentation constitutionnelle plus importante(11).
Chez les individus d’origine Européenne ou Asiatique, la pigmentation cutanée peut paraître normale et ne paraître hypopigmentée qu’en présence d’autres membres de la famille.
Les nouveau-nés ont des cheveux, cils et sourcils très clairs mais pigmentés, de couleur jaune clair à blonde ou beige. Cette couleur peut foncer avec l’âge mais reste globalement stable à partir de l’adolescence. La peau à la naissance est blanc crème et bronze avec le temps. Les éphélides et naevus pigmentés en zones photo-exposées sont fréquents.
L’albinisme brun, initialement décrit chez des populations africaines et afro-américaines, fait partie du spectre AOC2 et est lié à des mutations au même locus sur le gène AOC2(12,13). Manga et al. ont montré dans une cohorte d’individus atteints d’albinisme brun, que neuf individus sur 10 étaient hétérozygotes composites pour la délétion pathogène de 2.7kb sur l’exon 7 du gène 0CA2. La deuxième mutation est probablement moins délétère, expliquant le phénotype cutané moins sévère chez ces patients. Elle pourrait se situer dans le promoteur du gène OCA2, ou dans une autre région, ce qui entraînerait une régulation négative de l’expression du gène OCA2, sans le rendre non fonctionnel(14).
Les cheveux sont marron clair, la peau est légèrement pigmentée, les iris sont marron clair à gris(15).
King et al. ont été les premiers à montrer que des variants dans le gène MC1R pouvaient influencer le phénotype AOC2, en observant chez certains individus AOC2, des cheveux roux dès la naissance avec des traits ophtalmologiques typiques(11).
AOC3 ou phénotype roux : Les patients ont une peau cuivrée, des cheveux roux et des iris couleur noisette à brune. Les altérations visuelles sont moins marquées, et les individus ont un risque moindre de dommages actiniques.
AOC4 : Le spectre phénotypique est large et ce sous-type d’AOC est souvent non discernable cliniquement de l’AOC2. Les iris sont bleus à marrons, la photophobie est courante. Les cheveux sont blanc argenté à jaune clair à la naissance, pouvant foncer légèrement. La peau est le plus souvent blanc crème et peut bronzer légèrement avec le temps(9).
26 Diagnostic :
Le diagnostic est clinique, à la recherche d’un degré d’hypopigmentation variable cutanéo- phanérienne, à évaluer en fonction de la pigmentation des autres membres de la famille. Également, l’examen ophtalmologique complet est nécessaire à la recherche d’anomalies oculaires et du système visuel, nécessaires au diagnostic.
Etant donné la grande hétérogénéité phénotypique avec impossibilité d’effectuer des corrélations
« phénotype-génotype », il est utile de déterminer le type d’albinisme par l’analyse moléculaire des 19 gènes connus à ce jour, permettant également un conseil génétique et un diagnostic précoce des formes syndromiques.
Diagnostics différentiels :
-Les autres formes d’albinisme oculo-cutané ainsi que les formes syndromiques -Les syndromes d’Angelman et de Prader-Willi
-Le syndrome de Vici, de transmission autosomique récessive, associe une agénésie du corps calleux, une hypopigmentation cutanéophanérienne, une cataracte bilatérale et une immunodéficience.
-Le syndrome de Waardenburg de type 2, de transmission autosomique dominante, associe une hétérochromie irienne, une hypoacousie neurosensorielle, une hypopigmentation hétérogène avec mèche blanche frontale.
-Le syndrome de Tietz de transmission autosomique dominante par mutation dans le gène MITF, associe une hypopigmentation cutanéo-phanérienne généralisée avec surdité neurosensorielle congénitale bilatérale profonde.
-Le syndrome de Griscelli, de transmission autosomique récessive, par mutation dans le gène de la myosine Va, associe hypopigmentation cutanée, reflets argentés des cheveux, réduction d’acuité visuelle, anomalies neurologiques et immunodéficience.
Prise en charge :
Il n’existe à ce jour aucun traitement spécifique de l’albinisme oculo-cutané.
Des mesures de santé publique visent à assurer une détection précoce des cancers cutanés et à réduire leur incidence parmi les patients albinos. Des campagnes de prévention et d’information doivent être réalisées auprès des patients albinos et de leurs familles.
Les mesures de photoprotection doivent être entreprises dès le plus jeune âge, et maintenues tout au long de la vie : réduction des activités en extérieur, photoprotection vestimentaire, oculaire, application d’écrans solaires. La prise en charge spécifique des complications cutanées et oculaires nécessite un suivi strict et régulier par des dermatologues et ophtalmologues.
27 c. Albinisme oculo-cutané de type II et délétion principale
Analyse moléculaire de l’AOC2 :
Les patients atteints d’albinisme oculo-cutané ont une grande diversité de présentations cliniques, avec des phénotypes communs aux différentes formes d’albinisme. Il est ainsi impossible d’établir des corrélations génotypes/phénotypes fiables. Il est nécessaire de réaliser des analyses moléculaires de l’ensemble des 19 gènes connus impliqués dans l’albinisme, afin d’établir un diagnostic moléculaire de certitude, et de procéder à un conseil génétique fiable, avec éventuellement un diagnostic prénatal.
En effet, la détection des apparentés porteurs sains et le diagnostic prénatal, ne sont possible qu’après identification de la mutation présente dans la famille. Également, l’analyse moléculaire permet de distinguer les formes syndromiques des non syndromiques afin d’organiser une meilleure prise en charge thérapeutique. En effet, les formes syndromiques peuvent se manifester de manière tardive avec des complications graves.
Initialement, la stratégie moléculaire utilisée pour le diagnostic d’AOC était basée sur la forme clinique de l’albinisme, sur la détermination de l’activité tyrosinase sur bulbe capillaire ou biopsie cutanée, et sur l’origine géographique du patient. Les patients n’ayant aucune activité tyrosinase sur le test du bulbe capillaire étaient testés pour le gène TYR, tandis que ceux qui avaient un test à la tyrosinase positif étaient testés pour le gène OCA2. Cependant ce test à la tyrosinase possède certaines limites : il doit être réalisé dans les 72h après le prélèvement, et n’est sensible que si le patient a plus de 2 ans.
L’origine ethnique du patient était prise en compte : un patient européen était testé pour le gène TYR en premier, tandis qu’un patient africain était testé pour le gène OCA2 en premier, et notamment pour la délétion de l’exon 7(16).
Jusqu’en 2016, le séquençage ciblé d’un ou plusieurs gènes candidats était réalisé par la technique de Sanger ou par la technique de Polymorphisme de Conformation des Simples Brins (ou SSCP). Cette dernière technique consiste à analyser par électrophorèse, les structures des acides nucléiques simple brin. Associée à une amplification par PCR des régions d’intérêt, elle permet la détection des variations n’affectant qu’un seul nucléotide. Ces deux techniques permettent ainsi de rechercher des mutations ponctuelles dans les exons et les jonctions exons-introns des gènes candidats mais ne permettent pas toujours d’identifier les mutations, et sont coûteuses (17–19).
Par la suite, le déploiement du séquençage à haut débit dans les laboratoires de génétique a rendu possible la recherche de mutations ponctuelles dans les 19 gènes impliqués dans l’albinisme, de manière beaucoup plus rapide et efficace.
28 De nos jours, la stratégie d’analyse moléculaire de l’AOC comprend la recherche de mutations ponctuelles mais également la recherche de réarrangements intragéniques par CGH-array haute résolution (délétions ou duplications partielles ou complètes de gènes), dans les 19 gènes répertoriés.
Figure 5 – Logigramme d’analyse moléculaire (Bodemer et al., Protocole National de Diagnostic et de Soins, 2019)
Les réarrangements intragéniques doivent être recherchés de manière systématique car jusqu’à 10.8%
des mutations dans les gènes OCA1 à 4 sont des délétions ou duplications, et ce pourcentage est augmenté à 14.4% dans le gène OCA2(20,21). Une étude de Morice-Picard et al. a montré l’efficacité de la CGH array haute résolution dans la détection de réarrangements géniques complexes. En effet cette technique permet d’identifier des altérations mesurant entre un et quelques centaines de kilobases d’ADN. Cette méthode permet aussi l’exploration des exons, des introns, et des séquences flanquantes des gènes, identifiant des réarrangements affectant non seulement des régions codantes, mais également des éléments régulateurs pouvant participer à l’initiation de la transcription, à l’épissage des ARN messagers ou bien à leur stabilité. Cet outil permet la détection fiable de remaniements en profondeur, qui peuvent passer inaperçus en PCR quantitative(19,20).
En 2019, 177 mutations étaient rapportées dans le gène OCA2, dans la base de données Human Gene Mutation Database (HGMD). Ces mutations incluent des Single Nucleotide Variants (SNV), des codons stop, des Copy Number Variations (CNV) qui sont soit des insertions, soit des délétions, et pouvant aboutir à un décalage du cadre de lecture. Également ont été décrites de grandes délétions, allant de
