Malformations congenitales

L’anémie de Fanconi

Presque un siecle s’est ecoule depuis la premiere description dans la litterature scientifique d’un cas clinique de l’anemie de Fanconi (Guido Fanconi 1927). C’est en 1927 que cette maladie rare causee par un defaut de reparation des ponts inter-brins de l’ADN a ete identifiee pour la premiere fois par le pediatre suisse Guido Fanconi chez trois jeunes patients, issus de la meme fratrie, affectes par une forme particuliere d’anemie associee a des malformations congenitales (Lobitz and Velleuer 2006). Depuis, grace a la decouverte et la caracterisation des nombreux genes et mutations impliques, l’anemie de Fanconi est passee d’un statut de cas clinique isole a celui de la forme genetique d’aplasie medullaire la plus repandue (Alter et al. 2016; Shimamura and Alter 2010).

Les dernieres etudes epidemiologiques evaluent son incidence a 1/260 000 naissances aux Etats-Unis (Rosenberg, Tamary, and Alter 2011), avec un biais du sexe-ratio en faveur des hommes (1.2 : 1) (Alter 2003a). Bien que toutes les populations soient affectees par l’anemie de Fanconi (Fanconi Anemia Research Fund 2014), on observe des variations dans la frequence des heterozygotes en fonction de la population etudiee : 1/181 en Amerique du Nord, inferieure a 1/100 dans les populations ou l’on retrouve des mutations fondatrices (ex : gitans espagnols, juifs ashkenazes) (Rosenberg et al. 2011). Alors que les individus heterozygotes sont des porteurs sains, les patients Fanconi vont precocement etre atteints d’hemopathies et de cancers et nombre d’entre eux n’atteindront pas l’age de 40 ans (Alter et al. 2016; Auerbach 2009).

Génétique moléculaire

A ce jour, vingt-deux genes Fanconi ont ete identifies (Tableau 1.1) (Knies et al. 2017; Palovcak et al. 2017). Ils codent pour des proteines impliquees dans la voie de signalisation Fanconi/BRCA2 (Rodriguez and D’Andrea 2017). Cette derniere est impliquee dans la reparation des ponts inter-brins lors de la replication de l’ADN. Lorsque la replication de l’ADN est bloquee suite a la presence d’un pontage inter-brins, les proteines Fanconi vont former des complexes et se regrouper de facon sequentielle au site de lesion. Une cascade d’activation proteique est alors initiee, permettant la relaxation de l’ADN et le recrutement de proteines effectrices qui vont reparer la lesion et permettre la reprise de la replication (Gueiderikh, Rosselli, and Neto 2017; Rodriguez and D’Andrea 2017). 00000000000 L’absence ou perte de fonction d’une seule des proteines Fanconi altere la fonctionnalite de cette voie de reparation et conduit a une forte instabilite genomique (Federico et al. 2017; Rodriguez and D’Andrea 2017). Les mutations retrouvees chez les patients sont principalement autosomiques, a l’exception de celles du gene FANCB qui est localise sur le chromosome X (Ameziane et al. 2015; Meetei et al. 2004). La majorite des patients Fanconi (80 %) sont porteurs de mutations dans les genes FANCA, FANCC ou FANCG (Tableau 1.2) (Alter et al. 2016; Shimamura and Alter 2010).

Il existe encore actuellement des patients Fanconi n’ayant aucune mutation dans les genes Fanconi connus. Une observation qui laisse presumer que d’autres genes impliques dans cette voie de signalisation restent encore a decouvrir. Mais l’identite de tous les genes Fanconi n’est pas l’unique source de mystere entourant cette maladie. Un nombre grandissant d’etudes mettent en evidence l’implication des proteines Fanconi en dehors de la voie de signalisation Fanconi/BRCA2 notamment dans le metabolisme oxydatif et l’autophagie des virus (Cheung and Taniguchi 2017; Sumpter and Levine 2017). 1.1.3. Diagnostic Des l’apparition de soupcons d’une anemie de Fanconi, un test de cassure chromosomique est effectue sur des leucocytes ou fibroblastes de patients. La specificite de ce test repose sur la sensibilite des cellules des patients Fanconi aux agents pontant de l’ADN, tel que la mitomycine C (Schuler, Kiss, and Fabian 1969). Les cellules Fanconi ayant un defaut de reparation de l’ADN, le traitement de leucocytes ou fibroblastes de patients Fanconi par un agent pontant de l’ADN va induire une augmentation drastique des cassures chromosomiques (Figure 1.1) (Cervenka, Arthur, and Yasis 1981).

Une analyse de sequencage est ensuite effectuee afin d’identifier le gene mute responsable de la pathologie (Fargo et al. 2014). Cependant, malgre la robustesse de ce test de depistage, certains patients ne sont diagnostiques que tres tardivement, lors de l’apparition de troubles hematologiques, de cancers ou lorsque des membres de leur famille sont diagnostiques (Mehta and Tolar 1993). Ce depistage tardif est du a la faible penetrance de l’anemie de Fanconi et constitue une reelle problematique pour les patients dont la prise en charge precoce ameliore drastiquement les chances de survie a long terme (Bierings et al. 2018; Khan, Rosenberg, and Alter 2016; MacMillan and Wagner 2010; Peffault de Latour et al. 2013).

Pathologies hematologiques

L’anemie de Fanconi est une pathologie qui affecte preferentiellement les cellules souches hematopoietiques. Ces cellules sont situees dans la moelle osseuse hematopoietique (moelle osseuse rouge). Leur differenciation permet la production de l’ensemble des types cellulaires sanguins. Leur proliferation clonale permet de maintenir cette production tout au long de la vie (Figure 1.2) (Eaves 2015).

Chez les patients Fanconi, la capacite de proliferation et de differenciation des cellules souches hematopoietiques est compromise et conduit a l’apparition de premiers troubles hematologiques vers l’age median de sept ans (Alter 2003b; Butturini et al. 1994; Mehta and Tolar 1993; Shimamura and Alter 2010). Ils prennent le plus souvent la forme d’une cytopenie ou une macrocytose (erythrocytes de grande taille) (Mehta and Tolar 1993). A cinquante ans, les patients ont 70 % de probabilite de developper une defaillance de la moelle osseuse (defaillance medullaire) severe necessitant une transplantation (Alter et al. 2016).

La defaillance medullaire correspond a l’incapacite totale pour la moelle osseuse de produire des cellules sanguines suite a la perte progressive des cellules souches hematopoietiques des patients (Moore and Krishnan 2017). Dans un premier temps, les patients vont presenter une absence ou une diminution de la production d’une lignee de cellules sanguines (cytopenie). Lorsque toutes les lignees sanguines sont atteintes (pancytopenie) et apres confirmation de la diminution du nombre de cellules progenitrices dans la moelle osseuse, le diagnostic d’aplasie medullaire est confirme (Figure 1.3). Lorsque le stade de defaillance medullaire est atteint, la transplantation de moelle osseuse se doit etre imminente afin d’eviter la mort du patient.

Malformations congenitales Soixante-quinze pour cent des patients Fanconi presentent des malformations congenitales (Shimamura and Alter 2010). Malgre une grande dissemblance phenotypique, des combinaisons specifiques de signes cliniques externes sont retrouvees chez les patients. Le systeme squelettique, la peau et les yeux sont les systemes les plus souvent affectes tandis que les malformations cardiaques, du systeme auditif ou du tractus gastro-intestinal sont moins frequentes (Shimamura and Alter 2010). Les photos de la Figure 1.4 mettent en evidence des malformations observees chez un enfant atteint de l’anemie de Fanconi. On remarque que ce patient presente une microcephalie, des pouces hypoplasiques et de taches de pigmentation dites ≪ cafe au lait ≫, des malformations qui sont frequemment retrouvees chez les patients Fanconi.

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Table des matières

Resume
Abstract
Table des matieres
Liste des figures
Liste des tableaux
Abreviations
Remerciements
Avant-propos
Chapitre 1 : INTRODUCTION
1.1. L’anémie de Fanconi
1.1.1. Historique et contexte
1.1.2. Génétique moléculaire
1.1.3. Diagnostic
1.1.4. Les signes cliniques
1.1.4.1. Pathologies hematologiques
1.1.4.2. Cancers solides
1.1.4.3. Malformations congenitales
1.1.5. Traitements
1.2. DKK1
1.3. Le tissu osseux
1.3.1. Structure
1.3.1.1. Macrostructure
1.3.1.2. Microstructure
1.3.1.3. Ultrastructure
1.3.2. Composition cellulaire du tissu osseux
1.3.2.1. Les cellules osseuses
1.3.2.2. Les cellules souches du tissu osseux et leur regulation
1.3.3. Développement
1.3.3.1. Osteogenese
1.3.3.2. Croissance
1.3.3.3. Le remodelage osseux
1.3.4. Le tissu osseux dans l’anémie de Fanconi
1.4. Hypothèse de travail
Chapitre 2 : Modulating Dickkopf-1: A Strategy to Monitor or Treat Cancer?
2.1. Resume
2.2. Abstract
2.3. Introduction
2.4. DKK1 Gene Expression and Protein Structure
2.5. DKK1 Protein Function in Development
2.6. DKK1 as a Biomarker of Cancer Initiation and Progression
2.7. Conclusions
2.8. Acknowledgments
2.9. Conflicts of Interest
2.10. References
Chapitre 3 : Deletion of the Fanconi Anemia C Gene in Mice Leads to Skeletal Anomalies, Defective Bone Mineralisation and Microarchitecture
3.1. Resume
3.2. Abstract
3.3. Introduction
3.4. Materials and Methods
3.5. Results
3.6. Discussion
3.7. Acknowledgments
3.8. Disclosure statement
3.9. References
3.10. Figures
3.11. Tables
3.12. Supplementary Data
Chapitre 4 : Discussion et conclusion
4.1. Caracterisation du developpement squelettique embryonnaire
4.2. Integrite et activite metabolique du tissu osseux chez la souris adulte
4.3. Defauts osseux et mecanismes sous-jacents
Références