Podocytopathies Héréditaires - CUEN
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PodocytopathiesHéréditaires
Bertrand Knebelmann, MD, PhD
Service de Néphrologie Adulte
APHP, Hôpital Necker-Enfants Malades,
Université Paris Descartes
INSERM U845Centre de Référence MARHEA:
MAladies Rénales Héréditaires de l’Enfant et de l’Adulte
CUEN Juin 2014
SN cortico-sensible
SN. cortico-résistant
85%
X%= Maladie Génétiquedu Podocyte?
Syndrome Néphrotique IDIOPATHIQUE
T
15%
Maladie du Lymphocyte T?
2
Etiologie des HSF
Adaptation Structurelle et Fonctionnelle
Réduction NéphroniqueOligomeganephroniaAgenesie rénale unilatéraleDysplasie RenaleNéphropatie du Reflux Sequelle de necrose corticaleNéphrectomie partielleRéduction néphronique secondaireà toute maladie rénale
Masse rénale Normale/Altérations HémodynamiquesHypertensionObesitéCardiopathies cyanogènesDrépanocytose
VirusHIV-1 (“HIV-associated nephropathy”)Parvovirus B-19
ToxiquesHeroine (“Heroin nephropathy”)
Interferon- a
Pamidronate
Syndrome d’activation Macrophagique
Génetiques
I. HSF Primitives
II. HSF Secondaire
Pourquoi faut il rechercher une cause génétiquedevant une glomérulopathie/SN de l’adulte?
•Contre: oFréquence des formes génétiques bcp plus faible
•Pour:oFormes génétiques résistantes aux corticoides et Immunosuppresseurs
-> épargner traitements inutiles et néfastes +++oAide au Pronostic rénaloPrédire le risque de récurrence après Transplantation
Ruf, JASN. 2004; Buscher, cJASN, 2010;Santin, cJASN. 2011
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SNCR 190 patients
SNCS 124 patientscorticoides
NPHS226%
NPHS2 0%
Remission0%
TraitementImmuno-suppresseur
29 patients
Ruf, JASN. 2004
Pourquoi rechercher une cause génétique ?Pourquoi rechercher une cause génétique ?
Définir le pronostic rénal
Pronostic à long terme péjoratifESRD : 71% versus 29% Suivi moyen : 8,5 ans
Faible récidive post transplantation0-6% versus 9-35%
Buscher, cJASN, 2010
Pourquoi rechercher une cause génétique ?Pourquoi rechercher une cause génétique ?
4
Permettre le conseil génétique
Diagnostic présymptomatique?
Diagnostic prénatal, préimplantatoire?
Pourquoi rechercher une cause génétique ?Pourquoi rechercher une cause génétique ?
Pourquoi rechercher une cause génétique ?Pourquoi rechercher une cause génétique ?
Thérapiesciblées
BiosynthèseCoQ10
11 patients/5 famillesProtéinurie = 1,2 ansESRD = 1,7 ansHSF
- Surdité- convulsions
Lignées podocytairesCOQ6 KO
Un gène…..Un Traitement!
5
Quand rechercher une cause génétique ?Quand rechercher une cause génétique ?
Chez l’enfant
Antécédents familiaux
Age inférieur à 1 an
Contexte syndromique :-Pseudo-hermaphrodisme masculin-Microcorie, hypotonie musculaire, retard psychomoteur-Surdité, convulsions-Onychodysplasie, ostéodysplasie-etc
Syndrome Néphrotique corticorésistant/ cyclorésistant
Sclérose mésangiale diffuse
?
6
COL IV (a3-5 ) Laminin-beta2GBM
vTp
v
P-Cabz
CD2AP
g
aactinin-4a3 b1
Synpo
F-actin
Podocin
N = Nephrin P-C = P selectin Z = ZO-1 Somlo and P. Mundel
Nat Genet, 2000
Nephrin
P-C
N
De la Génétique aux Molécules du Podocyte Impliquées dans la barriére Glomérulaire
MyosinMYH9MYOE1
Benoit G, Pediatric Nephrol, 2010 , Santin, cJASN. 2011
DOMINANT
Quels sont les gènes Candidats?
7
• 117 patients d’origine non finlandaise• 49 sporadiques/68 familiaux• Sd Néphrotique débutant avant 3 mois (médiane 4 jours)
NPHS1 : 60,8%
NPHS2 : 14,9%
WT1/LAMB2/PLCE1 : 5,6%
pas de mutation : 18,7%
Machuca, JASN 2010
Syndrome Syndrome néphrotiquenéphrotique congenitalcongenital
COQ6
SN Congénital DE TYPE FINLANDAIS (I ) Fréquence en Finlande= 1/8000 naissances Transmission = AR Clinique : Début in utero +++ Prématurité, hypotrophie, gros placenta Oedèmes, ascite des les premières semaines Retard de développement Hernies, thromboses +++ Infections
GFR normal les 6 premiers mois
Evolution vers IRCT vers l’âge de 3 ans en moyenne
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SNC DE TYPE FINLANDAIS (II)
TraîtementPerfusions d’Albumine (3-4 g/Kg/j)Rééquilibre Nutritionnel, AnticoagulantsIEC + Sartan pour réduire protéinurieAINS+/-Bi Nephrectomie (0,6 à 4 ans)-Dialyse-transplantation
Histologie :Dilatation des tubes proximaux+++ puis distauxHypercellularité mésangiale discrèteFusion des pedicelles en MEEvolution vers la fibrose glomérulaire et interstitielle
Ultrastructural aspect of GBM from NPHS1 kidneys
9
NPHS1 code pour la Néphrinelocalisée uniquement au niveau du Diaphragme de fente
Interactions Homotypiques avec molécules adjacentes
K Tryggvason, Cell, 1999
H Holthofer
La néphrine est une molécule d’adhésion interpodocytaire
10
S. Somlo and P. MundelNat Genet, 2000
La Néphrine transduit des signaux au cytosquelette des podocytesAuquel elle est reliée par d’autres molécules podocytaires
N = Nephrin P-C = P cadherin Z = ZO-1
Nephrin
Espace Urinaire
NéphrineNéphrine
Formes plus tardives- 160 patients avec SNCR, sans mutation podocine- 11 patients double hétérozygote mutation néphrine- Age Sd N : 3 ans (0,5-8 ans)- Age IRT : 13,6 ans (11-25 ans) pour 5/11- mutation “moins sévère”
NPHS1 = 11% des SNCR < 5 ans
A Philippe, JASN 2008
Risque de récidive après transplantation :
- 51 transplantations chez 45 enfants.
- 13 «récidives» chez 9 malades Fin-major/Fin-major
- 5 jours à 48 mois après la transplantation
- Présence d ’anticorps circulants pas toujours détectée
Patrakka, transplantation 2002
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Identification du gène NPHS2par clonage positionnelFamilles SNCR Autosomique Recessif
Boute, Nat genet 2000
PodocinePodocine
• interagit avec la néphrine, CD2AP et TRPC6• rôle dans l’assemblage de la “plateforme de signalisation”
Code pour la podocineExprimée quasi exclusivement dans le podocyte
Weber, Kidney Int 2004
PodocinePodocine: un : un génegéne majeurmajeur de SNCR de de SNCR de l’enfantl’enfant
Débutant vers 4 ansBiopsie = HSF > LGMIRT avant 10 ansFaible risque de récidive sur le transplant
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Machuca E, KI 2008
Etude génétique NPHS2:1 alléle= 855-856del1 alléle= R229Q= variant
Mr S. • 24 ans : proteinurie• 29 ans : Creatinine 99 mmol/l, protU 1.4g/24h• PBR : HSF• Traitement : corticoides, ciclosporine, cyclophosphamide• 35 ans : IRT• 36 ans : Transplantation • Pas de récidive
NPHS2/NPHS2/PodocinPodocin: : aussiaussi chez chez l’Adultel’Adulte!!
Series of 105 cases / 96 families
• No adult patient with 2 pathogenic mutations
• 18 patients with 1 pathogenic mutation + p.R229Q
• P.R229Q: non neutral polymorphism (~ 3%) reduced
interaction with nephrin
• Age at Dx: 25 years (18.5 – 39 years)
• Age at ESRD: 32 years (27.7 - 38.5 years)
1st step of genetic analyses in adults: search for p. R229Q variant
Adult patients carry the NPHS2 polymorphismp.R229Q + 1 pathogenic mutation
Tsukagushi, JCI 2002Machuca, Hummel et al., KI 2009
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NPHS2 mutations and incomplete penetrance
6/129 parents of affected children are asymptomatic carriers of the association [p.R229Q];[mutation]
o x
x
R229Q ; R138Q R138Q ; wt
R138Q ; R138Q
x
x
3% of parents should be affected
Tory et al, Nat Genet 2014
?
The effect of the p.R229Q NPHS2 mutation depends on the 2nd mutation
Tory et al, Nat Genet 2014
Genetic counselling: A couple carrying an NPHS2 mutation in exons 1–6
in one member and R229Q in the other are not at risk of having an affected child
R229Q + R138QR229Q + WTR229Q + A284V
Podocin at the plasma membrane
Patients are unaffectedPodocin retained in the cellPatients are affected
Non pathogenicdimers
[p.R229Q];[N-terminal mutation]
Pathogenic dimers[p.R229Q];[C-
terminal mutation]
o x
xo
R229Q ; wt R138Q ; wt
R229Q ; R138Q
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Glomérulopathies FamilialesAutosomiques Dominantes
Inherited Focal and Segmental Glomerulosclerosis (FSGS)
Autosomique Dominant
- Début enfance, adolescence ou même adulte ++
-Protéinurie progressive; SN très inconstant +++
- pas d’HU (en général) +++
-IRC; IRCT inconstante ++
combien de gènes ?
Kaplan et al Nat Genet, 2000
3 familles FSGS DominantDébut adolescence
Liaison en 19qGène identifié = a-actinin-4
Mutations hétérozygotes Faux sensK228E, T232I, S703P
ACTNA/a-actinin-4
15
a-actinin-4
Kaplan et al , Nat. Genet, March 2000
Les Mutations de a-actinin-4Augmentent la liaison aux
Filaments d ’Actine
Altérations du cytosquelette
Expression Podocytaire
ESRD mAlb mAlb
ESRD
I
II
III
Pénétrance incompléteExpressivité Variable ++
a-actinin-4
5 /141 FSGS families Rare≈ 3,5 %
<1% in sporadic cases
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COL IV (a3-5 ) Laminin-11GBM
vTp
v
P-Cabz
CD2AP
g
aactinin-4a3 b1
Synpo
F-actin
podocin
N = Nephrin P-C = P selectin Z = ZO-1 Somlo and P. Mundel
Nat Genet, 2000
N
P-C
N
Molécules du Podocyte Impliquées dans des Glomérulopathies héréditaires
Myosin
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Reiser J Nature genet 2005
Mutations de TrpC6: Pénétrance incompléte
9 porteurs de la Mutation sans Protéinurie +++
13, 18, 37 et 44 ans
Reiser et al , Nat Genet, 2005
Les Mutations de TrpC6 sont rares
5 /71 FSGS families ≈ 6 %
18
#Reiser et al (Nat Genet, 2005)
Famille FS-Z :
1 pt HTA , PU et FSGS biopsié à 55 ans
1pt SN 57 ans, ESRD ; TR
# 1pt développe un SN sur son greffon donné par sa sœur, avec FSGS
# la sœur a developpé FSGS après avoir donné 1 rein….
Les Mutations Hétérozygotes de TRPC6 augmentent la conduction Ca2+ Induite par AT II
= Mutations « Gain de Fonction »
Winn M Science 2005, Reiser J Nature genet 2005
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Exon 4p.R177H p.E184Kp.E184Qp.S186P
Exon 2p.A13Tp.L42Pp.L76P
p.R214Cp.R214Hp.R218Wp.R218Q*p.E220K*
p.Y193Hp.L198R*p.N202Dp.A203D
*§
§§
* *§ #§
*§
*****
Mutations in INF2 are the main causes of AD FSGS
Reference # tested families
# mutated families
% mutations
Age at onset Pu
Age at ESKD
Brown 2010 Barua 2012
215 20 9% 11-72 yrs 13-67 yrs
Lee 2010 9 1 11% 7-30 yrs 14 yrs
Boyer 2011 54 9 17% 5-44 yrs 20-70 yrs
Gbadegesin 2011 49 8 16% 14-46 yrs 33-45.5 yrs
TOTAL 327 38 12% 5-72 yrs 13-70 yrs
Interindividual variability & incomplete penetrance3/405 = 0.8% of sporadic cases
Exon 6p.L245P %
Bown et al., Nat Genet 10Boyer et al. JASN 11
Des SN avec HSF sont parfois associées à la neuropathie de Charcot Marie Tooth
Cohorte de 16 familles non apparentées avec HSF-CMT : mutations dans 75% des cas→ 9 nouvelles mutations : → 3/3 mutations de novo, ± 2
Mutants HSFMutants HSF + CMT
A164_D166delL132RL165P
R177HE184QE184KS186PY193QL198RN202DA203DR214CR214HR218QR218WE220K
Exon3
L42PL57PL76P
C104RC104FC104WR106PL128P
***
* Brown et al., Nat Genet 2010# Lee, Ped Nephrol 2010 § Gbadegesin et al. KI 2011* §
§§
*
§
§
*
§
*
** § #
Exon2
Exon4
Boyer et al., N Engl J Med 2011
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SCLÉROSE MESANGIALE DIFFUSE (DMS)
• Sporadique le plus souvent
• Survenue dans les premières années d ’un SN
• Evolution vers IRCT rapide souvent avant 2 ans
• Résistence aux stéroides et Immunosuppresseurs
•Histologie
- Expansion de la matrice mésangiale
- Hypertrophie podocytaire
- puis sclérose mésangiale et rétraction du floculus
- petits glomérules mal différenciés en sous capsulaire
Sclérose Mésangiale diffuse
Hypertrophie des podocytesSclérose Mésangiale
Expansion Matrice Mésangiale
x500
x500
HSF
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Syndrome de Frasier
• Rein– début dans l’enfance ou plus tard
– PU, SN, lentement progressif
– ESRD adolescence ou jeune adulte (9 à35 ans)
– Histologie : HSF, axes mésangiaux épaissis,MBG anormale
• Gonades- Caryotype XY, OGE féminins = apparence Féminine normale ++
– Aménorrhée Primaire
– Résidus Gonadiques ; Risque de Gonadoblastome +++
– Développement # normal si XX -> FSGS isolée ++
– -> A évoquer devant NG type Frasier et phénotype féminin
• Pas de tumeur de Wilms
Benetti, cJASN 2010
16 yrs, Prot 1,5 g/j, Alb 44g/lNormal renal function Rich family history
I1, II1 and II2 : - glomerulopathy- ESRD (44, 46, 69)
18 yrs old cousin : - non nephrotic proteinuria
Exon 9 mutation
DNA interaction impairement
Les Mutations WT1 peuvent aussi donner des tableaux « adultes »
22
3 ’
NH2
STRUCTURE DE WT1: MUTATIONS DMS / DRASH ET FRASIER
WT1 cDNA
5 ’7 8 9
9bp
108
TGA
KTS
ZF1 ZF2 ZF3 ZF4
Région régulatrice
COOH
DMS/DRASH
FRASIER
- KTS -> F. de Transcription
+ KTS -> F. d’épissage
+ KTS
- KTS
9 10
Epissage alternatif
Doigts de zinc
Palmer et al, Current Biology,2001
Baisse d ’expression de WT1 et Podocalyxin dans les glomérules de Syndrome de Drash
WT1 contrôle l ’expression de gènes importants dans la différenciation du Podocyte
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Conclusion
@ De nombreux gènes des formes familiales de NG restent à identifier
@ les molécules podocytaires impliquées dans les NG héréditaires participent à des voies de signalisation vitales pour les fonctions du podocyte
@leur rôle dans les néphropathies héréditaires acquises est de mieux en mieux établi
@ces molécules pourraient être la cible de nouvelles approches thérapeutiques
Remerciements
A Hummel Néphro Adulte
MC Gubler AnapathLH Noël
L Heidet MARHEA
Olivia Boyer Néphro PédiatriqueRémi Salomon
24
Néphropathie Glomérulaire
+/- Surdité
+ Thrombopéniea plaquettes géantes
+ inclusions leucocytaires
+/- Cataracte
25
May-Hegglin
Am J Clin Pathol, 2000
Corrélations génotype-Phénotype?
MYH9
26
Br J Hematol, 2002
Diagnostic par Immunocytologie:Inclusions leucocytaires contiennentla myosine IIA anormale
ARHGAP24 mutations are responsible for autosomal dominant FSGS
Akilesh S, et al., JCI 2011
Cdc42 Rac1
RhoA
Rho-GAP24ARHGAP24
EXPERIMENTAL BACKGROUND
Rho-GAP24 inhibits Rac1 and lamellipodia
formation during podocyte differentiation
sequencing of 310 patients with FSGS
➥ loss-of-function mutation in the GAP
domain 1 family (0.3%) with ESKD in
childhood or adulthood
Q156R mutant fails to inhibit Rac1
ESKD 29 yrs
FSGS 20 yrs
CKD 32 yrs ESKD 12 yrs
27
I:1 I:2
II:1 II:2
III:1het
II:3het
II:4
III:3het
III:6het
III:4No mutation
III:5
IV:1het
II:5 II:6 II:7No mutation
II:8 II:9
III:2
Family F.
26 yrs: gravidic NSK Bx: FSGSGFR 120 ml/min/1.73m2
6 yrs: SRNSK Bx: MCVariable Pu Lost to F/U37 yrs: NS, FSGS, CKD54 yrs: ESKD
36 yrs: Pu58 yrs: ESKD
Cause?RTx
40 yrs: ESKDCause?
22 yrs: Pu K Bx: FSGS59 yrs: GFR 61 ml/min/1.73m2
7 yrs: microalbuminuriaGFR 115 ml/min/1.73m2
Linkage analyses:Large region of interest118 Mb on chromosomes 1,2,3,4,6,9,11,15,17,19No known genes
Exome sequencing in a large family of AD FSGS
10 affected4 generations5 with DNANo extra-renalinvolvement
I:1 I:2
II:1 II:2
III:1het
II:3het
II:4
III:3het
III:6het
III:4No mutation
III:5
IV:1het
II:5 II:6 II:7No mutation
II:8 II:9
III:2
Family F.
LMX1B Mutation
p.R246Q segregating in the family
Filters Number of variants
Common to the 5 pts 3845
Within the regions of interest 315
- non exonic regions 140
- synonymous variants 20
- polymorphismsdbSNP
13
- polymorphisms 1000 genomes
11
- polymorphisms EVS 8
- PolymorphismsNecker
2
Exome sequencing in a large family of AD FSGS
Boyer O et al., JASN 2013
28
Nail-Patella syndrome
Developmental defects
kidney and eye,
nail dysplasia, patellar abnormalities,
elbow dysplasia, iliac horns,
nephropathy (2-65%)
and glaucoma
Nail
R246 LMX1B mutations lead to FSGS without Nail Patella syndrome
Dreyer et al., Nat Genet 1998 Bongers and Gubler, Ped Nephrol 2002
Marini et al, Genet Med, 2010
ATCDfamiliaux
< 1 an
ConclusionsConclusions
RAS
Steroids
SSNSSRNS
ENFANTS
LMX1b
WT1
COQ6
LAMb2
Sd Néphrotique
Contextesyndromique
NPHS1
NPHS2
WT1
NPHS3
Biopsierénale
SMD
PLCε1
WT1
LGM/HSF
NPHS2
ciclo
le reste
29
Family history2ndary FSGS
Steroids
ConclusionsConclusions
Autosomal dominant Autosomal recessive
If +
R229Q
NPHS2
No cause
SSNSSRNS
ADULTES
LMX1b
INF2
Actinin4
TRPC6 WT1
If R229Q-
La Puce Podocyte
• More than 20 genes have been identified in non syndromic or syndromicforms of hereditary FSGS/SRNS.
• Some genes are mutated in very few families.
Direct sequencing of genes long & expensive
Gene (exons) # of identifedmutations
# of families tested
PTPRO (26) 2 165
MYO1E (28) 2 351
ARHGAP24 (8) 1 (+/-2) 310
ARHGDIA (19) 2 415
30
Adapted from Machuca et al. HMG 2009
Arhgap24
Rac1Cdc42
Cdc42
Growing number of genes involved in podocytopathies
SlitDiaphragm
cytoskeleton