Génétique: transmission mitochondriale

Question 1

le génome mitochondrial est de petite taille: combien de paires de bases?

Answer 1

16 569 pb et 2-10 copies par mitochondrie

Question 2

quelle est la composition du génome mitochondrial (circulaire bicaténaire)?

Answer 2

1 chaîne lourde H + 1 chaîne légère L
il n’a pas d’introns
37 gènes codants dont 22 ARNt et 2 ARNr => code 13 sous unités de la chaîne respiratoire: ARNm (participation minoritaire de l’ADN mitochondrial et majoritaire de l’ADN nucléaire)

Question 3

l’ADN mitochondrial a-t-il un cycle spécifique de réplication comme la mitose de l’ADN nucléaire?

Answer 3

non: synthèse à partir de 2 régions (D-loop) = région non codante d’ 1 kb comprenant des régions régulatrices, ADN presque bactérien

Question 4

ADN mitochondrial va permettre la synthèse des complexes de la chaîne respiratoire: lesquelles?

Answer 4

complexe 1: 7 protéines ND1, 2 , 3, 4, 4L, 5, 6
complexe 3: 1 protéine cytochrome B
complexe 4: 3 protéines COX1, 2 et 3 > pathologies mitochondriales
complexe 5: ATP synthase: 2 protéines ATPase 6 et 8

Question 5

quelles sont les différences entre l’ADN mitochondrial (A) et l’ADN nucléaire (B)?

Answer 5

• taille: A = 17 000 pb et B = 3 milliards pb
• génome nucléaire: cellules haploïdes
• nombre gènes: A = 37 et B = 20 000
• pas d’intron pour génome mitochondrial
• hérédité: A = transmission maternelle et B = transmission mendélienne
• transcription: A = polycistronique (ARN géant synthétisé à partir du génome mitochondrial + ribosomes aux gènes > production protéines à partir de ARNm) et B = individuelle
• traduction: A = code génétique différent et B = universel
• % régions codantes: A = 93% et B = 3%

Question 6

pourquoi la transmission est uniquement maternelle dans les maladies liées aux mutations de l’ADN mitochondrial?

Answer 6

lors de la fécondation, l’ovocyte est une cellule énorme avec beaucoup de cytoplasme pour permettre le développement du zygote (il n’ a pas de source nutritionnelle extérieure) => dans le cytoplasme on a les mitochondries issues de la mère. Mais pour le spermatozoïde les mitochondries sont toutes à la base du flagelle (lors de la fécondation il n’y a que le noyau qui rentre: le spermatozoïde va laisser à l’extérieur ses mitochondries) Et si par malchance une mitochondrie paternelle venait à rentrer dans le zygote, il y aurait un
mécanisme actif de destruction des mitochondries.

Question 7

au moment de la division cellulaire de la mitochondrie quelles sont les 3 possibilités si elle a 1 copie mutée?

Answer 7

• homoplasmique sain: la cellule fille ne récupère aucune mutation
• homoplasmique allèle muté: récupère des mitochondries avec mutation
• hétéroplasmie: faible ou forte proportion mitochondries avec mutation dans les cellules et les tissus

Question 8

qu’est-ce que l’homoplasmie?

Answer 8

toutes les mitochondries d’une cellule ou tissu possèdent le même génome mitochondrial: soit sauvage, soit mutant

Question 9

quels sont les arguments nécessaires pour le diagnostic d’une cytopathie mitochondriale?

Answer 9

biologique, d’imagerie, d’anapath et génétique

Question 10

quelles sont les caractéristiques des maladies mitochondriales?

Answer 10

• maladies métaboliques majoritaires
• génétiquement et cliniquement hétérogènes (très nombreux signes cliniques différents + très grand nombre de gènes impliqués)
• elles peuvent survenir à tous les âges
• toucher 1 ou plusieurs tissus selon taux hétéroplasmie

Question 11

quand on ne comprend rien à la pathologie, pourquoi faut-il penser à une cytopathie mitochondriale?

Answer 11

car il y a une association légitime des symptômes = atteinte multisystémique qui n’ont pas forcément de lien

Question 12

quel est le tissu principalement touché par les cytopathies mitochondriales?

Answer 12

muscles = grands consommateurs d’énergie

Question 13

quels sont les tissus qui peuvent être touchés par les cytopathies mitochondriales = ceux qui consomment beaucoup d’énergie?

Answer 13

• cerveau
• nerfs périphériques, organes des sens (oreille int, rétine)
• cœur
• hormones
• rein
• foie
• sang

Question 14

quel est le prototype de la cytopathie mitochondriale?

Answer 14

syndrome MELAS

Question 15

quand on fait une investigation in vivo chez le patient, quel est le signe clinique lors d’un prélèvement sanguin d’une cytopathie mitochondriale?

Answer 15

une augmentation du lactate (+ rapport lactate / pyruvate, alanine)

Question 16

quel sera l’aspect général d’un patient atteint de cytopathie mitochondriale?

Answer 16

aspect dénutri, difficultés de croissance (ils produisent peu d’énergie)

Question 17

où peut-on prélever pour vérifier s’il y a une augmentation du lactate lors des analyses biologiques?

Answer 17

sang, urines, LCR, analyse spectroscopique sur noyaux gris centraux (doser lactate dans cerveau sans ponction lombaire)

Question 18

quel est l’examen de référence pour voir si atteinte cérébrale en cas de suspicion de cytopathie mitochondriale?

Answer 18

IRM cérébrale

Question 19

pour les analyses morphologiques, quel test peut-on faire pour identifier une anomalie mitochondriale?

Answer 19

histologie musculaire: biopsie musculaire avec une coloration spécifique

Question 20

quelles sont les 3 colorations utilisées en histologie musculaire pour identifier les cytopathies mitochondriales?

Answer 20

• fibres rouges déchiquetées = trichrome de Gomori (prolifération mitochondriale)
• fibres avec augmentation marquage SDH (complexe 2): prolifération mitochondriale
• fibres négatives au marquage COX: déficit en complexe 4

Question 21

les analyses enzymatiques vont mesurer l’activité des complexes respiratoires dans le muscle, les fibroblastes et le foie: quels sont les 2 types?

Answer 21

polarographie et spectrophotométrie

Question 22

quel est le principe de la polarographie?

Answer 22

elle permet de mesurer la consommation d’oxygène par des fractions enrichies de mitochondries (si elles consomment peu d’oxygène elles sont peu fonctionnelles)

Question 23

quel est le principe de la spectrophotométrie?

Answer 23

elle permet d’identifier la consommation ou production de substrat, méthode colorimétrique avec la densité optique et permet d’identifier les anomalies complexes de façon + précise

Question 24

quelle est la différence entre transmission et maladie mitochondriale?

Answer 24

transmission mitochondriale = maternelle
maladie mitochondriale = transmission mendélienne (récessif) et maternelle

Question 25

quand on suspecte une cytopathie mitochondriale, on analyse d’abord l’ADN mitochondrial ou nucléaire?

Answer 25

mitochondrial car + petit (on cherche les mutations les + fréquentes)

Question 26

75% des variants pathogènes responsables des cytopathies mitochondriales sont liés à des mutations d’ADN mitochondrial de quels 3 variants?

Answer 26

• m.3243A>G (MELAS = Mitochondrial encephalomyopathy-lactic acidosis strokes)
• m.8344A>G (MERRF = Myoclonus Epilepsy associated with Ragged Red Fibers): atteintes neuro + fibres déchiquetées
• m.8993T>G (NARP = Neuropathy, ataxia and retinitis pigmentosa)

Question 27

pourquoi est-il important de choisir le bon tissu? (surtout le muscle)

Answer 27

on peut rater le diagnostic si on est dans le mauvais tissu (hétéroplasmie différente selon les tissus)

Question 28

comment s’appelle une grande délétion récurrente de 5000 paires de bases?

Answer 28

syndrome de Kyecerne

Question 29

comment est la prise en charge des patients atteints de cytopathies mitochondriales (sachant qu’actuellement il n’y a pas de cure)?

Answer 29

prise en charge pluridisciplinaire:
- on donne des vitamines cofacteurs du métabolisme mitochondrial (flavine)
- recommandations diététiques (régime pauvre en sucre et lipides)
- éviter médicaments toxiques pour la mitochondrie
- on évite récidives dans la famille par conseil génétique (don d’ovocyte possible)

Question 30

qu’est-ce que le bottleneck dans les cytopathies mitochondriales?

Answer 30

variations importantes du taux d’hétéroplasmie dans la descendance liée à la distribution aléatoire et à l’amplification des mitochondries dans l’ovocyte

Question 31

le syndrome MELAS est une mutation ponctuelle hétéroplasmique de quel gène?

Answer 31

3243>G => transmission toujours maternelle (on ne saura pas la sévérité de la pathologie dans sa descendance)

Question 32

comment est fait le diagnostic prénatal pour le syndrome MELAS?

Answer 32

on va faire une ponction du liquide amniotique (amiosynthèse) à 16 SA et on calcule l’hétéroplasmie dans le liquide

Question 33

que signifie-t-il si le taux d’hétéroplasmie < 20%? s’il est > 80%? et entre les 2?

Answer 33

hétéroplasmie < 20% = taux faible, atteinte légère ou pas d’atteinte
hétéroplamise > 80% = taux fort, atteinte sévère (le couple peut demander une IMG)
entre les 2 = interprétation difficile