Canaux ioniques: de la recherche fondamentale à la prise en charge des patients: réflexions sur la recherche translationnelle

Par le Dr Bertrand Fontaine

Introduction 

Le Dr Bertrand Fontaine est


 * Chef d'équipe de recherche
 * Directeur général de l'institut hospitalo-universitaire
 * Responsable Centre référence maladies rares

Double formation scientifique et médicale



Sujet de thèse : Canalopathies des nerfs et muscles et maladies affiliées

Domaine : la jonction neuromusculaire



Maladies à prise en charge diagnostique : on ne les connaissait pas toutes



Envisage recherche appliquée, postdoc à Harvard et étude de l'excitabilité des cellules musculaires



Système nerveux : par essence, l'approche expérimentale est impossible

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Postulat : localiser les polymorphismes permettrait, par des études de ségrégation, on pouvait isoler le gène d'intérêt.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Exemple : démonstration de la localisation de la chorée de Huntington

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<h2 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:13.0pt;color:#366092"> Les canaux ioniques : des éléments nécessaires à la jonction neuro-musculaire

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Potentiel d'action musculaire : formé par

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 * 1) Ouverture du canal sodium (le plus important)
 * 2) Intervention du canal potassium (accélère le retour au repos)

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">La canal sodium à lui seul peut générer un potentiel d'action.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Le canal calcium, situé dans les tubules, est sensible au potentiel arrivant. Il entraine l'activation d'un récepteur protéique, qui va libérer les ions Calcium, entrainant la contraction du muscle.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Structure des canaux : 4 domaines transmembranaires composés de six segments

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Le segment s4 est important car il est formé d'une alternance d'un acide aminé hydrophile (Arginine) et de deux acides aminés hydrophobes : lors de l'arrivée du potentiel, les segments s4 tendent à sortir de la membrane et à ouvrir le canal sodium.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">La boucle entre les domaines 3 et 4 est, elle responsable de la fermeture du canal (effet electrostatique)

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<h2 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:13.0pt;color:#366092"> Les maladies neuromusculaires : différentes formes rares de maladies rares

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<h3 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt;color:#366092"> La Paralysie périodique

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Les patients souffrent d'accès de paralysie de quelques heures. La paralysie est plutôt épisodique. Dès 1930 on a remarqué qu'à chaque accès de paralysie, le taux de potassium diminuait dans le sang. En 1950, n observe des patients présentant le symptôme inverse : lors de la paralysie, le taux de potassium augmente.

<p style="margin:0in;margin-left:.375in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">
 * Hypokalaemic Paralisis (Paralysie Hyposodique)
 * Hyperkalaemic Paralisis (Paralysie Hypersodique)

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Le mode de transmission est autosomal dominant.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Expérience : flux sodiques anormaux sur des cellules isolées mises en état de dépolarisation (+sodium)


 * Mutation du canal Sodium ? Étrange, car les canaux ioniques respiratoires devraient empêcher la respiration
 * Des études de coségrégation à l'aide de l'hormone de croissance ont permis d'identifier un polymorphisme lié aux paralysies hyperkalémique.

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 * Pour les paralysies hypokalémiques (qui présentent un paradoxe : lors d'une dépolarisation (+sodium), la cellule se repolarise), c'est la carte du génome et l'aide du Généthon qui ont permis de montrer l'implication des canaux calcium (inattendu)
 * Un génotype atteint -> Plusieurs phénotypes exprimés : Origine métabolique ?
 * Question non résolue pour les maladies monogéniques.
 * Mutations d'autres gènes qui modifient le phénotype ?
 * Environnement ?
 * Nécessité de plus de données.
 * Gènes du métabolisme ? Pourquoi pas mais pas la seule hypothèse.

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Exemple : sujet atteint auquel on donne du potassium : perte de la maîtrise de ses membres

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Exemple : 10 ans, crampes lors de tout effort musculaire


 * L'acétazolamide (médicament américain) permet de traiter les paralysies épisodiques

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 * Guérison dans la nuit sur administration
 * En fait, elle présentait une mutation sur l'arginine du segment s4 du canal sodium
 * Cinq ou six patients avec des manifestations variantes présentaient la mutation

<h3 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt;color:#366092"> SNEL

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Exemple : Severe Neonatal Episodic Laryngospasm


 * Nouveaux nés
 * Pertes de conscience, cyanoses
 * Faiblesse musculaire
 * Contractions du larynx
 * 6 mois : hypertrophie musculaire

<p style="margin:0in">
 * ​ Néomutations du canal sodium
 * Traitement par du mexiletene et carbazepine bloquant le canal sodium

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">La maladie est définie par quoi ? La mutation ou le phénotype ?

<p style="margin:0in"> <p style="margin:0in">
 * Gène : canalopathies
 * Symptômes : nom descriptif

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Ces études ont permis la découverte de canalopathies cardiaques, la compréhension de certaines épilepsies et le diagnostic de malades auparavant non diagnostiqués.

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Après vérification des résultats, activation du réseau (50 cliniciens (75%) et chercheurs (25%) en France). Kesako? Et Quid des autres ?

<p style="margin:0in"> <p style="margin:0in">
 * Publication de papiers
 * Repérés par le NIH

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Délai premier symptômes - diagnostic ? * Très rapide pour les familles informées <p style="margin:0in">
 * Jusqu'à 30 ans pour certains patients

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Qui peut rediriger ?

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 * Spécialistes
 * Généralistes
 * Urgentistes

<p style="margin:0in"> <p style="margin:0in">
 * Définition de tests cliniques
 * Mise en évidence de motifs qui permettent, dans 80% des cas, de trouver la mutation à l'origine du phénotype.
 * Lien avec la recherche fondamentale : compréhension de la structure et des faiblesses mutatives du canal Sodium

<h2 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:13.0pt;color:#366092"> Les Traitements

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<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Pour la myotonie et la paralysie :

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 * Répartition des anomalies des canaux et différenciation des traitements :
 * Canaux Calcium ou Sodium : Acetazolamide acidifiant la cellule et ralentissant la cinétique des canaux (+ de potentiels d'action)
 * Canaux Sodium ou Chlore : blocage des canaux sodium par du mexiletene, carbazepine

<h2 style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:13.0pt;color:#366092"> Le Centre de Référence maladies rares

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">2006, labellisé CR par le gouvernement

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">

<p style="margin:0in;font-family:Calibri;font-size:11.0pt">Trois domaines d'expertise diagnostique :


 * Expertise clinique
 * Expertise électromyographique
 * Expertise génétique

169 nouveaux patients en 2009