THÈSE
En vue de l’obtention du
DOCTORAT
Présentée par: Mlle Lamiae BOUALLA
Née le 21 Août 1988 à Fès
Soutenu le : 01/12/2016 devant le Jury : UNIVERSITE MOHAMMED V
FACULTE DE MEDECINE ET DE PHARMACIE-RABAT-
CENTRE D’ETUDES DOCTORALES DES SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE
SPECIALITE: GENETIQUE
L’étude génétique des néphropathies héréditaires dans la population
marocaine: l’hyperoxalurie primitive type 1 et l’acidose tubulaire rénale
distale comme exemples
Formation : Biologie Médicale, Pathologie Humaine, Expérimentale et Environnement.
Pr. Rabia BAYAHIA Présidente Faculté de Médecine et de Pharmacie, Université Mohammed V-Rabat.
Pr. Abdelaziz SEFIANI Directeur de thèse Faculté de Médecine et de Pharmacie, Université Mohammed V-Rabat.
Pr. Ahmed BOUHOUCHE Rapporteur Faculté de Médecine et de Pharmacie, Université Mohammed V-Rabat.
Pr. Omar AKHOUAYRI Rapporteur Faculté des Sciences, Université Ibn Tofail – Kénitra, Maroc.
Pr. Mariame EL MESSAL Rapporteur Faculté des sciences, Université Ain chock Casablanca, Maroc.
DEDICACES
Je dédie ce mémoire à:
Mon père
Ton soutien m’a permis de ne pas faillir. Ta rigueur, ton souci du
travail bien fait resterons un repère pour tes enfants.
Ma mère
Ce travail est le fruit de tes conseils, de tes sacrifices et de tes
prières en ma faveur.
Remerciement
Premièrement je remercie mon DIEU le tout puissant.
A l'issue de la rédaction de cette recherche, je suis convaincue que la thèse est loin d'être un travail solitaire. En effet, je n'aurais jamais pu réaliser ce travail doctoral sans le soutien d'un grand nombre de personnes dont la générosité, la bonne humeur et l'intérêt manifestés à l'égard de ma recherche m'ont permis de progresser dans cette phase délicate de « l'apprenti-chercheur ».
En premier lieu, je tiens à remercier mon directeur de thèse, Professeur Abdelaziz Sefiani, pour la confiance qu'il m'a accordée en acceptant d'encadrer ce travail doctoral, pour ses multiples conseils et pour toutes les heures qu'il a consacrées à diriger cette recherche. J'aimerais également lui dire à quel point j’ai apprécié sa grande disponibilité. Enfin, j’ai été extrêmement sensible à ses qualités humaines d'écoute et de compréhension tout au long de ce travail doctoral.
Je tiens à remercier Madame le Professeur Rabia Bayahia Chef du service de Néphrologie-Dialyse-Transplantation CHU Ibn Sina–Rabat pour me faire l’honneur de présider mon jury de thèse.
J’adresse mes sincères remerciements à Madame El Messal Mariame, Professeur à la Faculté des sciences, Université Ain chock Casablanca, d’avoir accepté d’être rapporteur de cette thèse et de critiquer ce travail. Je suis particulièrement honorée de votre présence dans ce jury de soutenance. Je vous exprime ici ma plus haute considération.
Mes plus sincères remerciements vont pour Monsieur Pr. Omar Akhouayri, Professeur au laboratoire de Génétique neuroendocrinologie Biotechnologie à Faculté des Sciences, Université Ibn Tofail qui m’a fait l'honneur de juger mon travail de thèse. La grande estime et admiration que je lui porte m'ont naturellement conduit à solliciter son jugement.
Je remercie également Monsieur Bouhouche Ahmed, Professeur à la Faculté de Médecine et de Pharmacie de Rabat, qui a accepté, sans réserve aucune, d’évaluer ce mémoire et de faire part de ses remarques qui seront, sans nul doute, pertinentes et contribueront au perfectionnement de ce travail.
Je tiens à remercier Pr. Hassan Ait Ouamar, vous m’avez honorés d’accepter avec grande sympathie de siéger parmi mon jury de thèse. Veuillez trouvez ici l’expression de mon grand respect et mes vifs remerciements.
Si ce travail existe, il doit énormément, à Pr. Taoufik Jamal directeur du centre d’études doctorales des sciences de la vie et de la santé à la faculté de Médecine et de Pharmacie de Rabat. Je tiens à vous exprimer toute ma reconnaissance et mon grand respect.
Un grand merci à notre médecin spécialiste Dr. Siham Chafai el Alaoui, d’avoir lire et corriger ce travail avec beaucoup d’intérêt et de patience, pour ses conseils avisés et les discussions enrichissantes que nous avons pu avoir. Je vous prie de trouver ici le témoignage de ma reconnaissance et de mon profond respect.
Un très grand merci tout particulier à mon amie Dr Fatima zohra Laarabi, qui m’a énormément aidé pendant mes 1er mois dans le labo de biologie moléculaire, plus sérieusement, de sa rigueur scientifique à la paillasse et de ses nombreux conseils en matière expérimentale, pour son humour et nos discussions…
Je remercie Pr. Mariam tajir avec qui j’ai eu la chance de pouvoir travailler. Sa rigueur, sa capacité d’analyse des problèmes et ses très nombreuses connaissances m’ont permis de progresser et ont répondu à plusieurs de mes préoccupations.
Je tiens à exprimer ma reconnaissance et mes sincères remerciements à mon amie Dr Wiam Smaili qui m'a encouragé et soutenu dans mes moments d'enthousiasme étincelant comme dans les moments de doute inconsolables, Merci Merci Merciii.
Un grand merci à ceux qui étaient mes collègues mais sont aujourd'hui des amies précieux, Mlle Soukaina, Dr Fati, Dr Afaf, Dr. Hanane, Dr. Wafae, Dr. Saadia, Mlle Najlae, Mr Abdo. Ces personnes m'ont inlassablement encouragé, supporté et soutenu en participant aux moments joyeux et aux épreuves dures de ma vie.
Mon séjour au sein du DGM une des étapes les plus importantes de ma carrière de recherche et probablement aussi une étape importante sur le plan personnel. J’ai pu travailler dans un cadre particulièrement agréable, grâce à l’ensemble des membres de l’équipe DGM merci à tous pour votre bonne humeur.
Ces remerciements ne seraient pas complets sans une pensée pour mes deux amies (sœurs d’âme) Wifak et Iman pour toutes ces séances de rires et de sourires, et pour toutes ces discussions autour d’un café où, comme il se doit, nous avons refait le monde... Merci à mes parents et ma famille, pour votre soutien sans faille depuis le début de mes études. Merci d’avoir été présents, dans mes moments de joie comme dans les difficultés. Merci pour votre confiance et votre enthousiasme à suivre les voies parfois compliquées que j’ai entreprises, merci d’avoir endossé avec le sourire tous les rôles que mes années d’étude ont imposés, à la fois logisticiens, psychologues, et j’en passe ! Merci enfin pour la fierté dans vos yeux, car au-delà de ma satisfaction personnelle, c’est là mon plus beau cadeau de réussite.
A tous mes enseignants pour nous avoir donné ce qui est d’inestimable, le savoir et le savoir- faire.
Table des matières
LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX LISTE DES ABREVIATIONS INTRODUCTION GENERALE
Partie I : Données de la littérature
Chapitre A: Physiopathologie rénale. I. Rappels anatomiques
I.1. Néphron
I.1.1. Glomérule
I.1.2.Tubules rénaux
I.2 Interstitium et capillaires II. Fonctions du rein
II.1. Homéostasie des liquides corporels
II.2. Fonction endocrine
II.3. Fonction d’épuration sélective
II.4. Autres fonctions du rein
Chapitre B: Maladies rénales héréditaires. I. Néphropathie vasculaire
II. Néphropathie glomérulaire III. Néphropathie tubulo-interstitielle
IV. Affections héréditaires associées à des calculs rénaux et/ou une néphrocalcinose Chapitre C: Maladies rénales lithiasiques héréditaires.
I. Hyperoxaluries
I.1. Hyperoxaluries primitives
I.1.1.Hyperoxalurie primitive type 1
a. Rappel historique
b. Epidémiologie
I.1.1.2. Physiopathologie de l’hyperoxalurie primitive type 1
I.1.1.3. Clinique de l’hyperoxalurie primitive type 1
I.1.1.4. Diagnostic de l’hyperoxalurie primitive type 1
I.1.1.5. Génétique de l’hyperoxalurie primitive type 1
a. Gène AGXT
b. Protéine AGT
c. Variants du gène AGXT
d. Corrélations génotypes-phénotypes
I.1.1.6. Traitement de l’hyperoxalurie primitive type 1
I.1.2. Hyperoxalurie primitive type 2
I.1.3 Hyperoxalurie primitive type 3
I.2. Hyperoxaluries secondaires II. Acidose tubulaire rénale distale
II.1. Historique & Epidémiologie de l’acidose tubulaire rénale distale
II.2. Physiopathologie de l’acidose tubulaire rénale distale
II.2.1. Acidose tubulaire rénale avec altération du gradient d’ions H+
II.2.2. Acidose tubulaire distale avec déficit sécrétoire
II.3. Expression clinique de l’acidose tubulaire rénale distale
II.4. Diagnostic de l’acidose tubulaire rénale distale
II.5. Génétique de l’acidose tubulaire rénale distale
II.5.1. ATRd à transmission autosomique dominante II.5.2 ATRd à transmission autosomique récessive
II.6. Traitement de l’acidose tubulaire rénale distale
Partie II: Matériels & Méthodes I. Patients et contrôles
I.1. Patients atteints d’hyperoxalurie primitive
I.2. Contrôles de l’étude d’hyperoxalurie primitive type1 I.3. Patients atteints de l’acidose tubulaire rénale distale II. Méthodes
II.1.1. Base de données de référence pour les maladies génétiques II.1.2. Génomes browsers
II.1.3. Structure des protéines II.1.4. Variabilité du génome humain
II.1.5. Outils informatiques utiles à la prédiction II.2. Prélèvements
II.3. Techniques de préparation et de purification des acides nucléiques II.3.1. Extraction d’ADN par sels
II.3.2. Extraction au kit
a. Extraction de l’ADN par kit QIAGEN (KIT QIAMP DSP DNA BLOOD MINI) b. Extraction d’ADN par BIOLINE ISOLATE II BLOOD DNA KIT
c. Extraction d’ADN par WIZARD GENOMIC DNA PURIFICATION KIT/PROMEGA II.4. Dosage et contrôle qualitatif de l’ADN génomique
II.5.Amplification par technique de réaction de polymérisation par chaine (PCR)
II.6. Visualisation du produit PCR par électrophorèse sur gel d'agarose II.6.1. Principe
II.6.2. Réactifs nécessaires
II.6.3. Préparation du gel d'agarose et contrôle de PCR II.6.4. Témoins de la réaction PCR
II.7. Séquençage d'ADN II.8. PCR quantitative
Partie III : Résultats et Discussion
RESULTATS DISCUSSION CONCLUSION ET PERSPECTIVE RESUME ABSTRACT صﺧﻠﻣ REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES ARTICLES
LISTE DES PUBLICATIONS LISTE DES COMMUNICATIONS
Liste des Figures
Figure 1: Structure du rein... 17
Figure 2: Fonction des reins. ... 19
Figure 3: Schéma illustrant les principales fonctions du rein. ... 21
Figure 4: Métabolisme du glyoxylate dans le peroxysome hépatocytaire humain: déficit enzymatique responsable de l’hyperoxalurie primitive de type 1 (HOP1), de type 2 (HOP2) et de type 3 (HOP3).. 29
Figure 5: Dépôts d'oxalate de calcium dans l'espace urinaire et dans le tissu rénal. (HE, polarisation microscope, 200X) ... 32
Figure 6: l'algorithme du diagnostic de l’hyperoxalurie primitive. ... 36
Figure 7: localisation moléculaire du gène AGXT. ... 37
Figure 8: Cartographie des substitutions pathologiques affectant l’enzyme AGT, découvertes chez des patients atteints de HOP1 (d'apres Oppici et al, 2015). Les modifications des acides aminés indiquées sont disposées selon la répartition des résidus correspondants au sein des monomères de la protéine AGT. ... 41
Figure 9: Physiopathologie de l’hyperoxalurie primitive type 2. ... 45
Figure 10: Mécanismes de l’acidification urinaire distale: a: une augmentation de la différence ΔPCO2 est constatée seulement chez les patients ayant une sécrétion intacte d’ions H+ ou un mécanisme de rétrodiffusion. b: en cas d’incapacité du rein à sécréter des protons, la PCO2 urinaire reste égale à la PCO2 sanguine. ... 53
Figure 11: Arbre décisionnel ou démarche diagnostique devant une acidose hyperchlorémique. ... 57
Figure 12: Localisation du gène ATP6V0A4 au niveau du chromosome 7 (7q34). ... 61
Figure 13: Localisation du gène ATP6V1B1 au niveau du chromosome 2 (2p13.3) ... 61
Figure 14: Fiche clinique d’investigation de l’hyperoxalurie primitive type 1 ... 68
Figure 15: Arbres généalogiques des formes familiales de la maladie de l’hyperoxalurie primitive type 1. ... 70
Figure 16: Fiche clinique d’investigation de l’acidose tubulaire rénale distale. ... 74
Figure 17: Arbres généalogiques des patients avec ATRd. ... 76
Figure 18: Isolement de l'ADN du sang par Bioline ISOLATE II Blood DNA Kit. ... 86
Figure 19: Les différents cycles de la PCR. ... 89
Figure 20: Mélange réactionnel de la PCR. ... 91
Figure 21: Représentation schématique des différentes étapes de la PCR. ... 94
Figure 22: Structure du gène AGXT. ... 95
Figure 23: Structure du gène ATP6V1B1. ... 95
Figure 24: Electrophorèse de l’ADN. ... 99
Figure 25: Profil d’électrophorèse des produits d’amplifications par PCR (sur gel de 1%) ... 100
Figure 26: Principe de séquençage automatisé d’ADN par la méthode de Sanger. ... 102
Figure 27: Mécanisme de la fluorescence par la technique du transfert d’énergie par résonance. ... 105
Figure 28: Hydrolyse de sondes (Taqman assay). ... 112
Figure 29: Electrophorégrammes de la mutation c.731T>C (p.lle244Thr) détectée par séquençage de l’exon 7 du gène AGXT. ... 117
Figure 30: Electrophorégrammes de la mutation c.976delG (p.Val326Tyrfs*15) détectée par séquençage de l’exon 10 du gène AGXT. (1) Homozygote normal pour la mutation c.976delG. (2) Homozygote muté pour la mutationc.976delG. (3) : hétérozygote pour la mutation c.976delG. ... 118
Figure 31: Electrophorégrammes de la mutation c.331C>T (p.Arg111*) détectée par séquençage de l’exon 2 du gène AGXT. (1) Homozygote normal pour la mutation c.331C>T. (2) Homozygote muté pour la mutationc.331C>T. ... 119 Figure 32: Electrophorégrammes de la mutation c.33delC (p.Lys12Argfs*34) détectée par
séquençage de l’exon 1 du gène AGXT. (1) : Homozygote normal pour la mutation c.33delC. (2): Hétérozygote pour la mutation c.976delG... 120 Figure 33: Electrophorégrammes de la mutation c.1169dupC (p.Ser391Phefs*5) détectée par
séquençage de l’exon 12 du gène ATP6V1B1. ... 124 Figure 34: Electrophorégrammes de la mutation c.1155dupC (p.Ile386Hisfs*56) détectée par
Liste des Tableaux
Tableau 1: Classification des hyperoxaluries ... 27
Tableau 2: Caractéristiques et traitement des hyperoxaluries primitives héréditaires. ... 47
Tableau 3: Caractéristiques des HOP et des HOS. ... 49
Tableau 4: Classification des acidoses tubulaires rénales distales. ... 58
Tableau 5: Tableau récapitulatif de l’acidose tubulaire rénale distale héréditaire. ... 63
Tableau 6: Les données cliniques et paracliniques des patients avec ATRd. ... 77
Tableau 7: Séquences des amorces du gène AGXT. ... 97
Tableau 8: Séquences des amorces du gène ATP6V1B1 ... 97
Tableau 9: Quantités de produits utilisées par réaction PCR pour chaque gène amplifié. ... 98
Tableau 10: Résultats de l'analyse moléculaire du gène AGXT chez les patients HOP1 Marocains. .. 116
Tableau 11: Résultats de l’analyse moléculaire du gène AGXT des patients. ... 123
Liste des abréviations
ATRd : Acidose tubulaire rénale distale ADN: Acide Désoxyribo Nucléique AEG: Altération de l’état général
AGT: Alanine glyoxylate aminotransferase ALT: Altéré
ASP: Abdomen sans préparation
ASPC : Analyse spectrophotométrique du calcul ADNc : ADN complémentaire.
Cosg : Consanguinité CRIST: Cristallurie Dc: Diagnostic
DFG: Débit de filtration glomérulaire DH: Déshydratation
DPN: Diagnostic prénatal
dNTP: DésoxyriboNucléotides-Tri-Phosphates. ddNTP : didésoxynucléotides triphosphate. EAU : Echographie de l’arbre urinaire EER : Epuration extrarénale
FR : Fonction rénale Gly: Glycolaturie de 24H
HOP I: Hyperoxalurie primitive de type I HOP: Hyperoxalurie primitive
HTA: Hypertension artérielle
IR: Insuffisance rénale
IRA : Insuffisance rénale aigue IRC: Insuffisance rénale chronique IU: Infection urinaire
LR: Lithiase rénale
LRD: Lithiase rénale bilatérale LDH: lactate déshydrogénase N: Normal
ND : non déterminé NF : non fait
Orig géo: Origine géographique Ox: Oxalurie de 24H
PBF: Ponction biopsie du foie PLP: Pyridoxal 5-phosphate
PCR: Réaction d‟amplification en Chaîne par Polymérisation. RAS: rien à signaler
SNHL : Sensorineural hearing loss SDS: Solution dodécyl sulfate
Introduction générale
Des progrès considérables ont été accomplis ces trois dernières décennies dans la compréhension, le diagnostic et la prévention des maladies génétiques, y compris celles d’origine rénale. Ces progrès ont permis d’identifier les gènes en cause dans la majorité des néphropathies. Ces maladies, représentent un motif de consultation de plus en plus fréquent en néphrologie infantile et adulte au Maroc. Elles sont responsables d’insuffisance rénale chronique arrivant au stade terminal chez 25% des enfants et environ 10% des adultes en Europe (1). Il n’existe pas de données précises à ce sujet au Maroc.
Parmi les maladies rénales les plus fréquentes au Maroc, la formation de calculs rénaux (lithiases rénales) représente un problème majeur de santé publique et dont les causes génétiques représentent un facteur important de prédisposition (2).
Les maladies héréditaires responsables de lithiases rénales sont rares et correspondent en général à des désordres innés du métabolisme. Elles méritent d’être connues et identifiées en raison de leur spécificité de prise en charge thérapeutique et génétique. Les principales affections en cause sont l’hypercalciurie idiopathique, l’acidose tubulaire distale, la cystinurie et les hyperoxaluries. D’autres affections sont plus rares telles que les lithiases puriques (3).
L’hyperoxalurie primitive de type 1 (ou Primary hyperoxaluria type 1 «PH1», MIM #259900) est une pathologie autosomique récessive rare du métabolisme, dont la fréquence est de 1 cas pour 120 000 naissances dans le monde (soit une prévalence de 1,04/million d’habitants) et le sex-ratio M/F est de 1,33. Depuis 1986, nous savons qu’elle est provoquée par une déficience en alanine-glyoxylate aminotransférase (AGT), enzyme spécifique du foie. La maladie s’exprime soit parce que la production de l’enzyme par le peroxysome est déficiente ou absente (déficit quantitatif en alanine-glyoxylate aminotransférase), soit parce qu’elle est délocalisée dans la mitochondrie, ce qui rend l’alanine-glyoxylate aminotransférase inefficace (déficit fonctionnel en alanine-glyoxylate aminotransférase). Cela explique en partie la grande hétérogénéité phénotypique de l’affection, les déficits quantitatifs étant généralement plus sévères que les déficits fonctionnels. Ce déficit aboutit dans tous les cas à
Introduction générale
une production massive d’oxalate. Le gène lié à cette maladie, AGXT a été localisé sur le chromosome 2 dans la région q36-37 et code une protéine de 43 kDa (4-7).
L’importance de la maladie d’hyperoxalurie primitive de type 1 en termes d’incidence, de morbidité, et d’impact socio-économique est incontestable. Au Maroc, on ne dispose pas de données moléculaires concernant cette maladie.
L’acidose tubulaire rénale distale (ATRd) a été décrite pour la première fois par Lightwood et al., dans les années 1930 (8). Elle est caractérisée par une acidose métabolique hyperchlorémique résultant d’un déficit de la sécrétion rénale de protons au niveau de la partie distale du néphron. Une transmission héréditaire, autosomique dominante ou autosomique récessive a été rapportée dans l’ATR distale primitive (MIM#179800, 267300, 602722) (9). Le spectre de gravité clinique est très large, allant d’une acidose discrète compensée, sans symptôme ou la découverte fortuite d’une calcification ou d’un calcul de l’appareil urinaire, jusqu’à des manifestations majeures chez des nourrissons, avec acidose sévère, croissance altérée et néphrocalcinose précoce conduisant éventuellement à l’insuffisance rénale. En général, bien que cela ne soit pas constant, les patients avec une ATR dominante ont un phénotype plus bénin que ceux qui ont une maladie autosomique récessive. De plus, une fraction importante des malades avec une ATR distale récessive, mais non ceux avec une forme dominante, ont une surdité bilatérale de perception progressive et irréversible (10).
Selon le mode de transmission et le phénotype associé, on distingue 3 sous-types d’ATRd. Dans notre étude, le type 1b qui se distingue par la présence d’une surdité neurosensorielle et une transmission autosomique récessive, a été le plus fréquemment rencontré en consultation de génétique médicale par rapport aux autres sous-types. Ce type d’ATRd est dû à une anomalie touchant la sous-unité β1 de la H+-ATPase codée par le gène ATP6V1B1 localisé sur le chromosome 2 dans la région p13. La transmission est autosomique
Introduction générale
récessive (11). L’implication de la sous-unité β1, exprimée aussi au niveau de l’oreille interne, pour le maintien d’une homéostasie endolymphatique du pH et de la fonction des cellules ciliaires, explique la surdité observée chez les patients atteints de ce type de tubulopathie (12, 13). Au Maroc, cette maladie reste peu connue et sous-diagnostiquée, parfois jusqu’au stade de la complication rénale.
Le but de ce travail est de contribuer à une meilleure connaissance de la génétique des
maladies lithiasiques, en traitant de ces deux pathologies, complexes, hétérogènes et méconnues au Maroc. L’objectif étant de proposer des tests génétiques à faible coût et une stratégie diagnostique de première intention afin d’instaurer un traitement adapté, de prévenir l’insuffisance rénale chez les individus affectés et de prodiguer un conseil génétique adéquat aux familles à risque. Nous proposons également d'estimer, par des méthodes d’épidémiologie moléculaire, la prévalence de l’hyperoxalurie primitive type 1 au Maroc.
Chapitre A: Physiopathologie rénale
I. Rappels anatomiques
Le rein est un organe thoraco-abdominal et rétropéritonéal, situé sous la patrie postérieure de la coupole diaphragmatique (14, 15).
Le rein est un organe complexe organisé en plusieurs milliers d’unités fonctionnelles appelées néphrons. Un néphron est constitué d’une unité de filtration, il permet la formation d'urine. Un néphron est constitué d’un glomérule et d’un tube rénal (15) (Figure 1).
I.1. Néphron I.1.1. Glomérule
Le constituant essentiel de la partie vasculaire est le glomérule, un peloton de capillaires: l’artère rénale se divise dans le rein et donne de nombreuses artérioles afférentes destinées aux néphrons. L’artériole afférente donne naissance aux capillaires du glomérule qui se drainent dans l’artériole efférente par laquelle le sang, qui a perdu le liquide et les substances dissoutes filtrées dans le glomérule, quitte le glomérule (Figure 3).
L’artériole efférente se divise pour former les capillaires péritubulaires. Ces derniers entourent les tubules des néphrons, approvisionnent le tissu rénal et participent aux échanges qui ont lieu entre le sang et le filtrat glomérulaire et transforment celui-ci en urine définitive. Puis les capillaires péritubulaires se rejoignent pour former des veinules dont la voie finale de drainage est la veine rénale qui débouche dans la veine cave inférieure (16).
Figure 1: Structure du rein
I.1.2. Tubules rénaux
La partie tubulaire du néphron s’étend du glomérule au bassinet. La paroi du tubule est constituée d’une seule couche de cellules épithéliales. Le tubule est constitué de quatre parties: le tube contourné proximal, l’anse de Henlé, le tube contourné distal et le tube collecteur (17) (Figure 1).
I.2. Interstitium et capillaires
L’interstitium entoure les néphrons et les capillaires glomérulaires et péritubulaires. Ces capillaires, très nombreux, participent aux échanges entre le sang et l’urine en cours de formation, mais exercent également une fonction nourricière vis-à-vis des cellules rénales. À l’état physiologique, le volume interstitiel est très faible. Il est composé des membranes basales tubulaires (collagène de type IV, laminine…) et de rares cellules résidentes comme des fibroblastes ou des cellules inflammatoires sentinelles permettant de maintenir l’architecture et la trophicité du rein (15).
II. Fonctions du rein
Le rein est un organe aux fonctions multiples: il va d’une part épurer l’organisme de ses déchets endogènes ou exogènes. D’autre part, il joue un rôle crucial dans le maintien de l’équilibre de l’eau et de nombreux ions et solutés (15, 18) (Figure 2).
II.1. Homéostasie des liquides corporels
Le rein est indispensable à l'homéostasie du milieu intérieur. Le volume et la composition des urines sont réglés avec précision afin de maintenir la stabilité des volumes liquidiens de l’organisme.
Plusieurs pompes et canaux sont impliqués dans cette réabsorption du sodium et cette sécrétion du potassium, dont la Na-K-ATPase régulée par l’aldostérone et les aquaporines régulées par l’hormone antidiurétique.
Le rein corrige les changements du contenu d’eau et d’électrolytes dans l’organisme en adaptant rapidement leur excrétion urinaire et en maintenant ainsi constant leur bilan externe. Le bilan externe d’une substance est la différence entre la quantité pénétrant dans l’organisme et celle qui en sort.
Dans l’équilibre acide-base, le rein représente la troisième ligne de défense après les systèmes tampons et l’appareil respiratoire. Il régule la réabsorption ou l’élimination tubulaire des bicarbonates en fonction de la bicarbonatémie et il régule encore l’élimination de la charge acide sous forme d’ions ammonium (19) (15).
Figure 2: Fonction des reins.
II.2. Fonction endocrine
Hors sa fonction principale de filtration et d'épuration du sang, le rein intervient à bien des niveaux. Il intervient ainsi dans la sécrétion endocrine d’hormones ou de substances régulatrices comme la rénine (la régulation de la pression artérielle systémique), le 1,25 Dihydroxycholecalciferol (la minéralisation de l’os) et l’érythropoïétine (la production des globules rouges) (15).
II.3. Fonction d’épuration sélective
Le rein n’est pas un filtre passif mais plutôt sélectif. Certaines substances plasmatiques sont absentes des urines (glucose, protéines, bicarbonates, acides aminés). Certaines substances plasmatiques sont en grande quantité dans l’urine (urée, créatinine, acide urique, métabolites hormonaux et vitaminiques). Certaines substances absentes du plasma sont présentes dans les urines (ammoniac) (15) (Figure 3).
II.4. Autres fonctions du rein
Le rein intervient aussi dans un certain nombre d'interconversions métaboliques, comme le métabolisme des lipides, la néoglucogenèse ou de l'homocystéine. Il assure encore la synthèse de facteurs de croissance agissant selon un mode autocrine ou paracrine: l'insuline-like Growth factor 1 (IGF1) responsable de l'hypertrophie rénale, et l'epidermal Growth factor (EGF). En conséquence, une diminution ou une perte de la fonction rénale aura un retentissement extrêmement délétère sur de nombreux paramètres physiopathologiques (15, 16).
Figure 3: Schéma illustrant les principales fonctions du rein.
Chapitre B: Maladies rénales héréditaires
Les maladies rénales génétiques (MRG) ou néphropathies héréditaires sont assez fréquentes en milieu pédiatrique aussi bien dans les pays développés que dans les pays en développement. Cependant leur importance et leur répartition sont variables selon les zones géographiques. Le terme de néphropathie est un nom générique désignant toutes les affections des reins et plus particulièrement les affections diffuses communément appelées néphrites. On distingue selon qu'elles atteignent électivement les glomérules, les tubes, le tissu interstitiel ou les vaisseaux: les glomérulopathies, néphropathies vasculaires, néphropathies tubulo-interstitielles et les néphropathies héréditaires.
Des progrès considérables ont été accomplis depuis trois décennies dans les maladies génétiques rénales. Ces progrès sont flagrants dans les maladies monogéniques rénales et les gènes en cause ont été identifiés dans la plupart d’entre-elles.
Schématiquement les principaux syndromes néphrologiques sont au nombre de 4: Syndrome de néphropathie vasculaire, syndrome de néphropathie glomérulaire, Syndrome de néphropathie tubulo-interstitielle et les affections héréditaires associées à des calculs rénaux et/ou une néphrocalcinose (20, 21).
I. Néphropathie vasculaire
Les néphropathies vasculaires regroupent des maladies hétérogènes caractérisées par une atteinte des vaisseaux rénaux. Certaines maladies impliquent les gros vaisseaux (obstruction des artères rénales), d’autres les petits vaisseaux (néphroangiosclérose, syndrome hémolytique et urémique, et maladies des emboles de cristaux de cholestérol). L’hypertension artérielle est souvent au premier plan. Elle peut être la cause ou la conséquence de la maladie rénale. Les néphropathies vasculaires peuvent être classées selon leur vitesse d’évolution et la localisation de l’atteinte artérielle rénale.
Les néphropathies vasculaires sont classées en fonction de leur évolution, et ainsi on distingue: a- Les néphropathies vasculaires aiguës ou rapidement progressives:
. Microangiopathies thrombotiques (capillaires glomérulaires et artérioles). . Néphroangiosclérose maligne (vaisseaux intrarénaux de tous calibres). . Embolies de cristaux de cholestérol (artérioles intrarénales de petit calibre). . Péri artérite noueuse macroscopique (artérioles de moyen calibre).
b- Les néphropathies vasculaires évoluant sur un mode chronique: . La sténose de l'artère rénale.
. Les embolies de cristaux de cholestérol.
. La néphroangiosclérose bénigne (vaisseaux intrarénaux de tous calibres). . Le syndrome des antiphospholipides.
. Le rejet chronique d'allogreffe rénale (21, 22).
II. Néphropathie glomérulaire
Les néphropathies glomérulaires (NG) constituent une entité extrêmement hétérogène par les lésions qui les définissent, par leurs causes et par leur potentiel évolutif très différent d'une néphropathie à l'autre. Le diagnostic des néphropathies glomérulaires repose sur les données de l’histologie rénale analysées en microscopie optique et en immunofluorescence (présence de dépôts). Le pronostic, le traitement et la surveillance sont spécifiques à chacune des glomérulopathies. Le diagnostic de néphropathie glomérulaire repose sur l’identification du syndrome glomérulaire, et sur la recherche systématique d’une entité pathologique sous-jacente. Le diagnostic est souvent confirmé si besoin par une biopsie rénale.
Les signes principaux des NG sont la protéinurie, l’hématurie et l’hypertension artérielle (HTA) qui peuvent être symptomatiques ou asymptomatiques. La protéinurie est constante dans les NG, composée majoritairement d’albumine (> 50 % de la protéinurie), dite sélective quand l’albumine en représente plus de 80%. L’abondance de la protéinurie varie selon le type de la néphropathie, la phase de la maladie, certains facteurs intercurrents. Au cours de la maladie de Berger (NG à dépôts mésangiaux d’IgA), la protéinurie est souvent discrète (< 1 g/24h) et peut être intermittente. Dans la néphrose lipoïdique (NL), la protéinurie dépasse souvent 10 g/24h. L’HTA est présente chez environ 30 % des patients ayant une NG primitive, souvent précoce, détectée même en l’absence de diminution significative du débit de filtration glomérulaire (DFG); sa prévalence augmente en cas d’insuffisance rénale (23, 24).
Les principales néphropathies glomérulaires sont:
Le syndrome néphrotique à lésions glomérulaires minimes (syndrome néphrotique idiopathique)
La glomérulonéphrite extra-membraneuse
La glomérulonéphrite à dépôts mésangiaux d’IgA
III. Néphropathie tubulo-interstitielle
La néphrite tubulo-interstitielle (NTI) est définie histologiquement par une atteinte des tubules et du tissu interstitiel. La présentation clinique est similaire alors que les étiologies sont très différentes: infectieuses, obstructives ou immunologiques, voire toxiques. Par exemple, les maladies tubulo-interstitielles sont généralement causées par des uropathies chroniques, par obstruction chronique des voies excrétrices (adénome prostatique, lithiase) ou par la prise prolongée de certains médicaments (lithium, diurétiques hypokaliémiants au long cours…). En revanche, les causes les plus fréquentes de néphropathies vasculaires sont l’HTA, la sténose athéromateuse des artères rénales, l’embolie générée par la prise d’un traitement anticoagulant ex: antivitamines K (AVK) ou fibrinolytique…
Le diagnostic de NTI doit être évoqué chez un enfant qui se présente pour une insuffisance rénale aiguë le plus souvent avec diurèse conservée. Des signes d'atteinte tubulaire (protéinurie, glycosurie, mais rarement un syndrome de Fanconi complet) peuvent être présents. Le diagnostic est souvent évoqué par la clinique, l'anamnèse et les examens biologiques complémentaires. La biopsie rénale (BR) est pratiquée systématiquement si l'atteinte rénale est sévère. La BR est le seul examen pouvant confirmer la NTI. Une gestion symptomatique de l'insuffisance rénale aiguë suffit souvent, mais en cas d'insuffisance rénale prolongée ou anurie, un traitement par corticoïde est indiqué.
Il existe 2 grands groupes dans les néphropathies tubulo-interstitielles basés sur la prédominance des lésions:
a. Atteintes tubulo-interstitielles aiguës
o Nécrose tubulaire aigüe : C'est la cause la plus fréquente d'IRA (70 à 80% des IRA), il s’agit d’une lésion aigüe de la cellule tubulaire qui a 2 origines: ischémique et/ou toxique, dans un contexte souvent évocateur, de réanimation (hypovolémie/ hypotension, sepsis, produits néphrotoxiques: produits de contraste iodés, aminosides) Typiquement, la nécrose tubulaire évolue en 3 phases: agression = constitution des lésions → état → récupération.
o Néphrite interstitielle aigüe: est caractérisée par une infiltration des cellules inflammatoires au niveau de l’interstitium rénal, associée à un œdème local. Cette inflammation préserve les vaisseaux et les glomérules. Initialement, il n’existe pas de fibrose mais après un certain temps, elle s’installe. Les cellules inflammatoires sont de
type lymphocytaire T et les cellules mononuclées avec éosinophiles peuvent former des microabcès éosinophiles.
b. Atteintes tubulo-interstitielles chroniques
Elles sont caractérisées par une atteinte chronique de l'interstitium et des tubules conduisant à l'apparition d'une IR chronique, histologiquement il existe une augmentation du tissu interstitiel avec fibrose et infiltrats cellulaires. Il y a une dilatation rénale chronique. Et le plus souvent l’évolution est lente (21, 25-27).
IV. Affections héréditaires associées à des calculs rénaux et/ou une néphrocalcinose Les maladies héréditaires responsables de lithiases rénales sont rares et correspondent en général à des désordres innés du métabolisme. Elles méritent d’être connues et identifiées en raison de leur spécificité de prise en charge thérapeutique et génétique. Le terme de lithiase urinaire est défini comme un agrégat cristallin survenant dans le système collecteur de l’appareil urinaire et qui a atteint une taille suffisante pour aboutir à des manifestations cliniques ou être visible par l’imagerie.
Chez un patient lithiasique, certaines caractéristiques font évoquer la possibilité d’une lithiase héréditaire et conduisent aux examens spécialisés pour confirmer le diagnostic:
- L’âge précoce au diagnostic.
-L’existence d’antécédents familiaux de lithiases rénales recueillis par l’interrogatoire. - La consanguinité.
- Le caractère multiple, bilatéral et/ou récidivant des lithiases. - Une néphrocalcinose découverte lors des examens radiologiques.
Les principales affections en cause sont l’hypercalciurie idiopathique, l’acidose tubulaire distale, la cystinurie et les hyperoxaluries. D’autres affections sont plus rares telles que les lithiases puriques (lithiases uriques, xanthinurie, calculs de 2,8 dihydroxyadénine). Certaines maladies sont actuellement bien caractérisées: le gène et les mutations en cause, la protéine défectueuse est identifiée et la corrélation entre génotype et phénotype (caractéristiques cliniques et biologiques de la lithiase) est connue (20, 28).
Chapitre C: Maladies rénales lithiasiques héréditaires
I. Hyperoxaluries
Les hyperoxaluries sont caractérisées par une forte excrétion d’oxalate urinaire provoquant la formation de calculs dans les voies urinaires (urolithiases) et le dépôt d’oxalate de calcium dans les reins (néphrocalcinose), entraînant une dégradation de la fonction rénale. Cette anomalie explique 20-30% des calculs. Normalement, 90% de l’oxalate ingéré se lie au calcium alimentaire et est éliminé dans les selles; 10% de l’oxalate alimentaire est absorbé dans le colon puis excrété dans l’urine. L’hyperoxalurie peut résulter d’un excès d’apport d’oxalates alimentaires, d’un manque d’apport alimentaire en calcium, d’un excès de vitamine C ou encore d’une malabsorption entérique des graisses. En cas de malabsorption, l’excès de graisse entérique se lie au calcium alimentaire, favorisant une absorption excessive d’oxalates libres au niveau colique.
Il existe différentes formes d’hyperoxaluries. Certaines sont associées à un excès d’apport d’oxalate alimentaire ou à un excès de vitamine C, ce sont les hyperoxaluries secondaires. Mais d’autres sont le résultat de pathologies génétiques: les hyperoxaluries primitives de type I, II et III (Tableau 2), leur diagnostic définitif est réalisé par des études génétiques et si les études génétiques ne sont pas concluantes, une biopsie du foie est effectuée pour établir le diagnostic (Tableau 1).
Le traitement consiste en une réduction des sources alimentaires d’oxalate, la suppression d’éventuels suppléments de vitamine C. Le traitement conservateur pour les deux types d'hyperoxalurie consiste en l'hydratation vigoureuse et l’inhibition de la cristallisation de l'oxalate de calcium pour diminuer la précipitation. La supplémentation de la pyridoxine a été révélée bénéfique chez 30% des patients atteints de HOP1, comme cofacteur pour l'enzyme AGT qui est défectueuse dans HOP1. La transplantation rénale ou hépatique est le traitement de choix dans l’HOP1 et HOP2 (29, 30).
Tableau 1: Classification des hyperoxaluries Classification des hyperoxaluries
Hyperoxalurie primitive: la surproduction métabolique -Type I: alanine: glyoxylate aminotransferase deficiency - Type II: D-glycerate dehydrogenase deficiency
- Type III: 4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase Hyperoxalurie secondaire
Hyperoxalurie entérique
Résections intestinales étendues avec colon intact - Bypass iléo-jéjunal
- Gastrectomie partielle - La chirurgie bariatrique
Maladie inflammatoire de l'intestin
- Troubles biliopancréatique (y compris la fibrose kystique) Augmentation des précurseurs
Apport d'éthylène glycol
Colon décolonisation de métabolisation oxalate Bactéries
I.1. Hyperoxaluries primitives
Le terme «hyperoxalurie primitive» a été utilisé par Archer et ses collègues en 1957 pour désigner spécifiquement une origine métabolique suspectée pour l’hyperoxalurie marquée (31).
L’hyperoxalurie primitive ou oxalose est l’une des principales pathologies à rechercher chez un enfant porteur de lithiases rénales (calculs dans les voies urinaires) et de dépôt d’oxalate de calcium dans les reins (néphrocalcinose). Il s’agit d’une maladie génétique autosomique récessive.
Il existe trois formes qui sont associées à des mutations dans des gènes différents. L’hyperoxalurie primitive de type 1 (HOP1), la plus fréquente et la plus grave, est causée par le déficit d’une enzyme hépatique, l’AGT. L’absence de cette dernière empêche la transformation du glyoxylate en glycine, et conduit à une surproduction d’oxalate, qui est excrété dans les urines sous forme d’oxalate de calcium. Ce dernier étant insoluble dans l’urine et les tissus, forme des calculs et se dépose sous forme de cristaux dans les reins, puis dans les autres organes lorsque les reins n’assurent plus leur fonction d’élimination, aboutissant alors à l’oxalose proprement dite.
Les autres formes d’hyperoxalurie primitive, de type 2 (HOP2), due au déficit d’une autre enzyme (glyoxylate/hydroxypyruvate réductase, GR/HPR), ou de l’hyperoxalurie primitive type 3 (4-hydroxy-2-oxoglutarate aldolase 1 (HOGA1)), sont beaucoup plus rares et ne
Figure 4: Métabolisme du glyoxylate dans le peroxysome hépatocytaire humain: déficit
enzymatique responsable de l’hyperoxalurie primitive de type 1 (HOP1), de type 2 (HOP2) et de type 3 (HOP3).
Le schéma montre la complexité des voies normales du métabolisme du glyoxylate dans la cellule hépatique1. Il montre le rôle des trois enzymes dont les anomalies sont respectivement responsables des trois types d’hyperoxaluries primitives. Il montre aussi les lieux d’action des autres enzymes comme la glucose oxydaseet la lactate déshydrogénase qui jouent un rôle important dans ce métabolisme.AGT: Alanine-glyoxylate aminotransférase; DAO: D-amino-oxydase; GGT: Glutamate-Alanine-glyoxylate aminotransférase; GO: Glycolate oxydase; GR: Glyoxylate réductase; HPR: Hydroxypyruvate réductase; LDH: Lactate déshydrogénase
I.1.1. Hyperoxalurie primitive type 1 I.1.1.1. Historique et épidémiologie a. Rappel historique
L’hyperoxalurie primitive type 1 a été décrite pour la première fois dans la littérature par le médecin français, Lepoutre, en 1925. Toutefois, des recherches importantes sur la maladie n'ont débuté qu'en 1950 (33). En 1986 il a été démontré que la maladie était liée à un déficit de l’activité de l’enzyme alanine glyoxylate aminotransferase (AGT). Un an plus tard, on montrait que cette enzyme est active dans les peroxysomes des hépatocytes. Dans les années 1990-1992, le gène AGXT était localisé sur le chromosome 2 (34) puis cloné par Danpure et ses collègues, et les premières mutations chez les patients atteints d’hyperoxalurie primitive de type 1 ont été rapportées. Les années suivantes, les travaux des généticiens ont révélé que le gène était composé de 11 exons répartis sur environ 10 kilobases (35, 36).
b. Epidémiologie
L’HOP1 (PH1; OMIM #259900) est la conséquence du déficit d’une enzyme normalement produite au niveau des peroxysomes hépatocytaires, l’alanine-glyoxylate aminotransférase (AGT; EC 2.6.1.44), dont la coenzyme est le phosphate de pyridoxine (vitamine B6). C’est la forme la plus commune, dont la fréquence est de 1 cas pour 120 000 naissances dans le monde (soit une prévalence de 1,04/million d’habitants) (37) et le sex-ratio M/F est de 1,33. La prévalence de l’HOP1 est estimée de 1 à 3 cas par 1 million d'habitants et son taux d’incidence à environ 1 cas pour 120.000 naissances par an en Europe. Il représente 1 à 2% des cas de pédiatrie en phase insuffisance rénale terminale (IRT), selon les registres de l'Europe, les États-Unis et le Japon, mais il semble être plus fréquente dans les pays où les mariages consanguins sont fréquents avec une prévalence de 10% ou plus dans les pays d'Afrique du Nord et certains pays de Moyen-Orient (29).
Dans notre pays, il est difficile d'estimer la prévalence. Le taux de prévalence observé ne refléte pas la prévalence réelle, vu la difficulté de réaliser le dépistage systématique chez les familles à risque et le non diagnostic de plusieurs patients.
I.1.1.2. Physiopathologie de l’hyperoxalurie primitive type 1
La maladie de l’hyperoxalurie primitive de type 1 s’exprime par une déficience en alanine-glyoxylate aminotransférase (AGT), enzyme spécifique du foie. Cette enzyme catalyse la transamination du glyoxylate en glycine en utilisant le pyridoxal-5-phosphate comme
co-facteur. La défaillance de cette enzyme dans cette maladie aboutit à une augmentation de l’oxydation du glyoxylate en oxalate (par la glycolate oxidase ou la lactate déshydrogénase) (38) et une réduction du glycolate (catalysée par la glyoxylate réductase) (Figure 4). La production endogène excessive en oxalate et en glycolate provoque une hyperoxalurie et une hyperacidurie hyperglycolique qui sont les traits biologiques caractéristiques de cette maladie (39) (Figure 4).
Toutes les conséquences pathologiques du déficit en activité de l’AGT reconnaissable par l’HOP1 sont dues à l’insolubilité de l’oxalate de calcium au pH physiologique urinaire. Lorsque la concentration urinaire dépasse > 0,45mmol / jour ou > 45mg /1.73M2 /24h (mg sont converties en mmoles en multipliant par 0,01136) ceci va entrainer la précipitation inappropriée initialement dans les reins donnant des urolithiases et une néphrocalcinose (dépôts d’oxalate de calcium dans le parenchyme rénal) qui vont conduire à l’insuffisance rénale quand la filtration glomérulaire est < 30 l/min/1,73m2 (40, 41).
1.1.3. Clinique de l’hyperoxalurie primitive type 1
Il existe une hétérogénéité considérable dans le mode de présentation de l’HOP1 allant des formes néonatales aux formes de l'adulte et de sa progression vers l'insuffisance rénale (39).
Les manifestations cliniques de premier plan surviennent souvent dans la première enfance, avant l’âge de 5 ans avec des extrêmes allant de la naissance à plus de 60 ans. Chez les adultes, HOP1 passe souvent inaperçue pendant des années, jusqu'à ce que la néphrocalcinose à déjà eu lieu. L’hyperoxalurie est responsable de la sursaturation urinaire en oxalate de calcium entraînant la formation de cristaux au niveau de la lumière tubulaire (42) (Figure 5). Le transfert actif des cristaux dans l’interstitium est responsable du développement d’une néphrocalcinose. Les symptômes initiaux sont habituellement ceux d’une lithiase urinaire: hématurie, coliques néphrétiques, pyurie, obstruction des voies urinaires (43). Il peut s’agir d’anomalies moins spécifiques en rapport avec l’altération de la fonction rénale: insuffisance rénale, anémie, retard statural, voire même découverte d’une acidose métabolique (44). L’insuffisance rénale est due à une atteinte tubulo-interstielle secondaire à la toxicité mitochondriale de l’oxalate sur les cellules tubulaires et son accumulation dans le parenchyme rénal. La production hépatique d’oxalate reste inchangée. La concentration plasmatique d’oxalate augmente et les dépôts deviennent systémiques. Les dépôts extra-rénaux d’oxalate se localisent préférentiellement au niveau du tissu osseux, puis le système de conduction myocardique (entraînant un risque de mort subite), les articulations (entraînant une ankylose douloureuse), la média des artères
muqueuse buccale et les nerfs périphériques. On parle alors d’Oxalose. Les clichés radiographiques d’abdomen montrent des calculs très denses, de taille et de localisation variables, souvent bilatéraux, et associés à une néphrocalcinose dans la plupart des cas, cette association étant très évocatrice du diagnostic d’oxalose (45-47).
Cinq formes cliniques ont été décrites pour l’HOP1:
1. Forme infantile
• Tubulopathie parfois sévère
• Néphrocalcinose précoce et insuffisance rénale progressive 2. Lithiases récidivantes avec insuffisance rénale progressive
• Lithiases bilatérales nombreuses, récidivantes, très radio-opaques • Risque d’infection et d’obstruction
3. Forme tardive dont les premiers signes surviennent chez l’adulte • Diagnostic parfois difficile
• A évoquer systématiquement surtout lorsque la fonction rénale est anormale 4. Diagnostic lors d’une récidive après transplantation rénale
• Ne devrait plus exister
5. Patient pré-symptomatique devant l’existence d’un antécédent familial • Intérêt d’un diagnostic et d’un traitement précoces (48-50).
Figure 5: Dépôts d'oxalate de calcium dans l'espace urinaire et dans le tissu rénal. (HE, polarisation microscope, 200X)
I.1.1.4. Diagnostic de l’hyperoxalurie primitive type 1
Le diagnostic est essentiel pour conserver la fonction rénale chez les patients atteints de l’HOP1 et afin de retarder la survenue de l'IRT autant que possible. L’HOP1 doit être étudiée chez les patients atteints de néphrocalcinose et de maladies rénales lithiasiques, après avoir écarté les causes communes de ces entités, mais également en cas de maladies lithiasiques familiales et d'insuffisance rénale de cause inconnue.
Affirmer le diagnostic d’hyperoxalurie primitive nécessite la mise en œuvre rapide de plusieurs approches:
Imagerie
L’imagerie radiologique peut aider au diagnostic de l'implication multisystémique. L'atteinte rénale, en dehors de la lithiase urinaire, peut montrer deux modèles distincts: néphrocalcinose médullaire qui est bien évaluée à l'échographie ou à la tomodensitométrie qui est une meilleure modalité pour le diagnostic de néphrocalcinose corticale. La tomodensitométrie peut également être utile dans la détection des dépôts d'oxalate de calcium dans divers autres organes comme la paroi de l'intestin, les muscles et les artères (51).
Dosages biochimiques
Le dosage de l’excrétion urinaire d’oxalate est suffisant pour affirmer le diagnostic d’HOP1 dans la majorité des cas.
Chez les patients ayant un taux normal ou significatif du débit de filtration glomérulaire et hyperoxalurie concomitante (acide oxalique urinaire > 1 mmol / 1,73 m2 par jour, valeur de référence <0,5) et hyperglycolurie (glycolate urinaire> 0,5 mmol / 1,73m2, valeur de référence <0,5) sont révélatrices de l’HOP1. Le diagnostic est suspecté aussi lorsque la quantité d’oxalate dans les urines de 24 heures est supérieure à une valeur seuil, normalement trouvée chez des personnes non malades. Cette valeur est de 0,5 millimoles par litre pour 1,73 m2 de surface corporelle par 24 heures (42). Chez les patients atteints d’hyperoxalurie primitive type 1, la quantité d’oxalate dépasse habituellement 1 millimole et peut atteindre 4 millimoles. Les rapports aléatoires oxalate urinaire / créatinine peuvent être utiles pour estimer l'excrétion de l'oxalate, en particulier chez les nourrissons ou les patients atteints d'incapacité à fournir la collecte complète de 24 heures (52-54).
Analyse morpho constitutionnelle des calculs
L’analyse immédiate de tout premier calcul chez un enfant ou un adulte jeune peut permettre d’orienter précocement le diagnostic d’HOP1. Les calculs produits par les patients atteints d’HOP1, quel que soit leur âge, sont composés à 100% d’oxalate de calcium monohydraté et ont une morphologie très particulière (type Ic), pratiquement pathognomonique de l'hyperoxalurie primaire type 1. Ces calculs sont de couleur claire, traduisant le dépôt rapide de la whewellite du fait d’une lithogenèse très active, tandis que les calculs de whewellite communs sont de couleur très foncée, en raison de la présence à leur surface de pigments urinaires, ce qui est en faveur d'une formation beaucoup plus lente. De plus, leur section montre une structure inorganisée, au lieu de la structure radiée concentrique caractéristique des calculs de type Ia. Cette différence de structure a été confirmée à l’échelle mésoscopique par exemple au microscope électronique à balayages (55). Quel que soit l’âge du patient, l’analyse physico-chimique par spectrophotométrie infrarouge montre que les calculs sont composés à plus de 95% d’oxalate de calcium (CaOx) monohydraté (56).
Le diagnostic enzymatique
La présence de cristaux d'oxalate abondants dans une biopsie rénale est typique d’HOP1. Bien que les calcifications dans les profils tubulaires puissent être trouvées dans les biopsies rénales non liées à l’HOP1, la présence de dépôts abondants, en particulier si trouvés dans le tissu interstitiel, avec forte réaction inflammatoire, devrait inciter d'autres investigations. Des corps étrangers de type granulomes autour des dépôts d'oxalate de calcium sont de bons indicateurs de l’HOP1. Dans certains cas, la biopsie rénale fournit le premier indice pour l’HOP1 chez les patients qui avaient été traités comme souffrant de la maladie de la pierre ou, de façon plus spectaculaire, après une transplantation rénale avec fonction retardée (53, 57).
La détermination de l’activité de la protéine AGT sur biopsie hépatique est indiquée lorsqu’aucune mutation des gènes AGXT, GRHPR ou HOGA1 n’a été identifiée (44). Dans quelques cas, l’activité de l’AGT peut s’avérer normale quand l’HOP1 est liée à un faux adressage de l’enzyme qui est localisée au niveau mitochondrial au lieu du peroxysome (58). La biopsie hépatique est un geste invasif non dénué de complications potentielles. Son indication est aujourd’hui très limitée et en pratique non recommandée lorsque les dosages biochimiques d’hyperoxalurie et d’hyperglycolaturie sont concordants (59).
Le diagnostic moléculaire
Le diagnostic non invasif, et définitif de l’HOP1 est fourni par l’étude des mutations du gène AGXT. Il y a plus de 196 mutations connues pour le gène AGXT à ce jour (http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/search.php) (60, 61). Williams et al ont montré que l'analyse ciblée des trois mutations les plus fréquentes dans AGXT (c.731T>C, c.508G>A et c.33_34insC) fournit le diagnostic dans 34,5% des patients HOP1 tandis que le séquençage de l'exon 1, 4 et 7 augmente le rendement et permet le diagnostic chez 50% des patients HOP1 (62). La détermination des mutations en cause dans l’HOP1 peut avoir un intérêt pour la prise en charge thérapeutique des patients. En effet certaines mutations sont sensibles à une supplémentation thérapeutique de pyridoxine, alors que d’autres y sont réfractaires (63).
La stratégie pour les tests génétiques devrait également prendre en compte la race et le groupe ethnique du patient, par exemple: la mutation p.Gly170Arg est la plus fréquente en Europe occidentale, mais on retrouve plusieurs effets fondateurs, parfois associés à des corrélations génotype-phénotype particulières, au Maghreb (p.Ile244Thr), aux Iles Canaries, au Japon, en Turquie, au Pakistan, dans la population arabe d’Israel.
Un algorithme pour faciliter le diagnostic a été proposé par Lorenzo et al (Figure 6) (44) et les instructions actuelles européennes ont été élaborées par un groupe d'experts (29, 53).
Diagnostic anténatal
Étant donné que la protéine AGT est exprimée seulement dans le foie, les études enzymatiques effectuées dans le liquide amniotique ne sont pas utiles. Cependant, grâce à l'analyse de l'ADN chez les femmes enceintes et les parents, le diagnostic prénatal moléculaire est possible quand la mutation a été identifiée (44, 64). Le recours à la biologie moléculaire est indispensable, par séquençage du gène AGXT chez le cas index. La recherche de la mutation ainsi identifiée peut se faire soit à partir d’une ponction des villosités choriales entre 10 et 14 semaines, soit à partir d’une ponction de liquide amniotique vers 16 semaines. Cette stratégie est extrêmement fiable mais ne se conçoit que si une décision d’interruption médicale de grossesse (IMG) est envisagée en cas de fœtus atteint homozygote (6, 48). Bien que HOP1 habituellement montre une forte hétérogénéité inter et intrafamiliale (65, 66), les corrélations génotype-phénotype ont été décrites pour certaines mutations (48).
Figure 6: l'algorithme du diagnostic de l’hyperoxalurie primitive. GFR: taux de filtration glomérulaire, HOP: hyperoxalurie primitive.
Source: Article: Primary hyperoxaluria, Víctor Lorenzo et al.
Suspicion
clinique
Oxaluriede 24h (x2)
>0.7mmol/jour/1.73m
2(63mg/day/1.73m
2)
Le dépistage des mutations
récurrentes (ADN du sang
périphérique)
Mutat
ion
Pas de
Mutation
Biopsie
hépatique
Activité
enzymatique
Diagnostic
s
HOP-I
HOP-II
HOP-III
Glycolateds l’urine:
HOP-I
Glycerateds l’urine:
HOP-II
Oxalurie:
GFR <30ml/min:
Oxalate >20
GFR <20ml/min:
Oxalate >50
Dialyse: >80mmol/L.
Biopsie
rénale
Pour un diagnostic
de doute
I.1.1.5. Génétique de l’hyperoxalurie primitive type 1 a. Gène AGXT
L’hyperoxalurie primitive de type 1 est une maladie autosomique récessive, elle est codée par le gène AGXT. Ce gène a été cloné en 1990 indépendamment par deux laboratoires (Nishiyama et al. et Takada et al.) (7, 67), en utilisant des sondes provenant du gène de rat orthologue (68). Le gène AGXT a été localisé en 1991 par Purdue et al sur le chromosome 2 dans la région 2q36-37 (Par hybridation in situ et analyse par PCR des hybrides de cellules somatiques de rongeurs/humaines) (Figure 7). Il comprend 11 exons s’étendant sur environ 10kb. L’ADNc contient un cadre de lecture ouvert de 1179 nucléotides codant pour un polypeptide de 392 résidus et a une masse moléculaire de 43 kDa (7).
Figure 7: localisation moléculaire du gène AGXT. Source:https://ghr.nlm.nih.gov/gene/AGXT#location
b. Protéine AGT
Alanine glyoxylate aminotransférase (AGT, EC 2.6.1.44) est une enzyme spécifique du peroxysome des hépatocytes. La carence en AGT entraîne l’hyperoxalurie primaire de type 1 (53, 57).
L’AGT est une protéine composée de 392 acides aminés, de masse relative 43 kD; elle appartient à la famille de l'aspartate aminotransférase des enzymes PLP-dépendante « Fold Type I family of PLP-enzymes » et fonctionne en homodimère dans le cytosol, dont chaque sous-unité contient un site de liaison au pyridoxal 5’-phosphate (PLP ou Vitamine B6), son cofacteur (69, 70). Chaque monomère protéique peut être subdivisé en un large domaine N-terminal (résidus 1 à 282) composé de l’interface de dimérisation et de la plus grande partie du site actif, associé à un domaine C-terminal plus court (résidus 283 à 392) qui contient la totalité des informations nécessaires au ciblage du peroxysome ainsi qu’un couple de résidus contribuant à la structure du site actif. Les 20 premiers résidus qui composent le large domaine
d’un monomère forment un bras N-terminal qui enveloppe la surface du domaine N-terminal de la sous-unité opposée. L’AGT partage cette structure avec certaines « PLP-enzymes » de la même famille (71). La protéine est hautement spécifique pour la conversion glyoxylate-au-glycine, conformément à son rôle physiologique dans la désintoxication du glyoxylate (72). La structure 3-D de l'AGT (PDB: 1H0C) a fourni des informations importantes pour mieux comprendre la fonction de la protéine et l'effet des variations des acides aminés (53, 58, 73).
c. Variants du gène AGXT
De nombreux variants du gène AGXT ont été identifiés chez les patients atteints de l’HOP1: variants polymorphes, mutations non-sens et faux-sens, mutations des sites d’épissage, délétions et insertions (6). La maladie est déterminée par une homozygotie ou une hétérozygotie de deux mutations combinées. Deux variants polymorphiques caractérisent l’AGXT: le plus répandu est appelé par défaut l’allèle majeur codant pour l'AGT-ma et le moins fréquent est l’allèle mineur codant pour l'AGT-mi qui se différencie du premier par 3 mutations: 2 substitutions p.Pro11Leu et p.Ile1142Met et une duplication de 74pb (74). L’allèle mineur est retrouvé dans 20% de la population européenne et nord-américaine. Mais sa fréquence augmente à 50% chez les patients atteints d’HOP1. Des études précédentes in vitro et in vivo ont démontré que l’AGT-mi montre à la fois une activité réduite et une stabilité. Ces propriétés ont été presque entièrement attribuées à la substitution p.Pro11Leu, qui, en plus d'affecter la stabilité et l'activité génère également un faible signal de ciblage mitochondrial à l'extrémité N-terminale de la protéine (75). Il redirige 5% de la protéine dans les mitochondries à l’état homozygote et il facilite les effets délétères des mutations les plus communes retrouvées dans l’HOP1 (76, 77).
Il existe quatre mutations pathogènes récurrentes. La plupart des autres mutations pathogènes sont réservées à une population particulière.
Les quatre mutations pathogènes les plus fréquemment observées dans la littérature sont p.Gly170Arg, p.Phe152Ile et p.Ile244Thr qui se produisent sur l’allèle mineur et la c.33dupC sur l’allèle majeur, représentent ensemble plus de 50% de l’HOP1.
La mutation la plus récurrente de l’AGXT, c.508G>A (p.Gly170Arg), est associée à une activité catalytique significative et à une immunoréactivité dans les biopsies du foie, et représente environ 24% à 37% des allèles causant l’HOP1. Lorsqu'il est en configuration cis avec le variant p.Pro11Leu elle ralentit la vitesse de dimérisation des monomères de l'AGT,
exposant ainsi le signal de ciblage mitochondrial cryptique. Les capacités de repliement et de dimérisation de la protéine sont considérablement diminuées, favorisant ainsi une intégration mitochondriale préférentielle. Chez les personnes atteintes de la mutation p.Gly170Arg, la réponse thérapeutique à la pyridoxine s’explique par l'amélioration du processus de dimérisation par une augmentation de phosphate de pyridoxal (PLP) (6, 75).
La mutation c.454T>A (p.Phe152Ile) a été rapportée avec une fréquence relativement élevée (19%) chez les patients des Pays-Bas. La prévalence de cette mutation a été jugée beaucoup plus faible dans les autres cohortes de patients (par exemple, 6,8% dans la cohorte canadienne des patients), ce qui suggère un effet fondateur dans la population néerlandaise. Cette mutation lorsqu'elle est en configuration cis avec le variant p.Pro11Leu, elle est pathogène et aussi associée à un mauvais ciblage mitochondrial (75, 78).
La mutation c.731T>C (p.Ile244Thr), également appelée «mutation Maghrébine» (63), selon Coulter-Mackie l’origine nord-africaine de la mutation p.Ile244Thr est dûe au fait que, à l'époque pré-néolithique, la région occidentale de l'Afrique du Nord (Maghreb) a été peuplée par des chasseurs-cueilleurs (Iberomarusian) s'étendant de l'Espagne (y compris les îles Canaries) au Maroc, en Algérie et en Tunisie. Cela confirme l'hypothèse d'origine nord-africaine de la mutation p.Ile244Thr. La mutation se produit sur l'allèle mineur de l’AGXT (79). Ce qui conduit à un mauvais repliement de l'AGT, produisant des agrégats fonctionnellement inactifs. Sa fréquence est considérablement plus élevée que les fréquences rapportées dans des études antérieures chez les Tunisiens et d'autres populations comme antécédents espagnol et Afrique du Nord. La p.Ile244Thr est associée à un effet fondateur (57, 80, 81).
La mutation c.33dupC (p.Lys12GlnfsTer156) anciennement connu sous le nom c.33_34insC, est la quatrième mutation récurrente pathogène, se produit sur l’allèle majeur et représente environ 30% des allèles causant l’HOP1. Cet allèle se produit dans différents groupes ethniques et il est le résultat d’un décalage de cadre de lecture qui prédit le déficit de l'AGT (82). La mutation 33_34insC, a été la seconde mutation détectée chez les patients tunisiens avec une fréquence d'allèles de 32%. Elle a été décrite la première fois chez les patients italiens. Cette microinsertion se produit sur l’allèle majeur ou mineur de l’AGXT et elle a été considérée comme la mutation de HOP1 la plus récurrente sur l'allèle majeur (31%) (79).
En plus des délétions et insertions, qui représentent environ 25% des mutations connues, dans la grande majorité ce sont des mutations ponctuelles, y compris les faux-sens, non-sens et les mutations des sites d'épissage. Parmi eux, 79 sont des mutations faux-sens qui conduisent à des substitutions d'acides aminés uniques (83). Toutes les substitutions d'acides aminés
pathogènes connues de l'AGT présentes chez les patients atteints de l’HOP1 sont indiquées
dans la Figure 8. On peut observer que 64 d'entre elles impliquent des résidus du grand domaine, tandis que les 15 autres impliquent des résidus du petit domaine C-terminal.
De nombreux efforts ont été faits pour élucider les conséquences des mutations faux-sens, dans le but de définir des corrélations entre le génotype, le phénotype enzymatique et le phénotype clinique.
Figure 8: Cartographie des substitutions pathologiques affectant l’enzyme AGT, découvertes
chez des patients atteints de HOP1 (d'apres Oppici et al, 2015). Les modifications des acides aminés indiquées sont disposées selon la répartition des résidus correspondants au sein des monomères de la protéine AGT.
d. Corrélations génotypes-phénotypes
Le clonage et la connaissance de la structure tridimensionnelle du gène AGXT ont fourni des informations importantes sur les fonctions de la protéine et l'effet des changements dans la séquence d'acides aminés, il existe actuellement 196 mutations décrites sur le site http://www.hgmd.org/ en utilisant la séquence la plus longue GenBank: NM_000030.2. Ces mutations conduisent à différentes expressions phénotypiques de la maladie due à divers mécanismes moléculaires. Quatre mécanismes de base ont été rapportés:
Mauvais ciblage mitochondrial
Nous pouvons expliquer ce terme comme " trafic intracellulaire incorrect des protéines", qui n'a pas de précédents dans toute autre maladie génétique humaine. La protéine se trouve dans les mitochondries, où elle est inactive, au lieu du peroxysome. Une des formes les plus courantes est la mutation p.Gly170Arg, décrite comme mutation faux-sens. Une autre mutation faux-sens, p.Phe152Ile, provoque également ce trafic intracellulaire incorrect et un déficit des peroxysomes AGT.
l'agrégation de la protéine
C’est le résultat des mutations faux-sens dans les maladies conformationnelles. Les plus courantes sont la mutation p.Gly41Arg et la mutation p.Ile244Thr. Ce dernier variant est associé à l'agrégation et à la dégradation accélérée de l'AGT due à l'interaction avec des molécules «chaperons» (en bref, ce sont des protéines qui contribuent au pliage et la conformation tridimensionnelle d'autres protéines).
Suppression de l'activité catalytique
Un mécanisme récurrent qui est dû à de nombreuses erreurs du métabolisme qui affectent les gènes codant pour des enzymes. Diverses mutations faux-sens (p.Gly82Glu, p.Gly41Arg, p.Phe152Ile) modifient l'activité catalytique de l'AGT.
Défaut de synthèse
La plus récurrente dans ce groupe est la mutation c.33Cdup, elle est définie comme mutation non-sens, qui entraîne un codon stop, ce qui conduit à une protéine tronquée, qui est généralement non-fonctionnelle (44).
