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Genetic causes of vascular anomalies
Abstracts Résultats.— La majorité des ulcères répondant aux critères ont cicatrisé dans les trois mois suivant l’opération. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.017
Apport de la génétique en pathologie vasculaire (vendredi 14 mars 2008 — 14h30 — 17h30) Genetics of cardiovascular diseases — from single mutations to the whole genome L. Tiret Inserm unit 525, Paris, France Keywords: Genetics; Cardiovascular diseases In recent years, genetics has profoundly changed our understanding of cardiovascular diseases. On the one hand, the deciphering of rare monogenic disorders, such as familial hypercholesterolemia or long QT syndrome has provided major insights into pathophysiological mechanisms of the cardiovascular system and led to the development of highly efficient drugs, such as statins. On the other hand, the massive efforts devoted to the characterization of genetic factors predisposing to common forms of cardiovascular diseases has led to more mitigated achievements. Among the hundreds of polymorphisms of candidate genes that have been studied in the past 20 years, only a limited number are considered as true genetic risk factors whose association is reproducible among populations and in different settings. System genetics approaches, aimed at integrating the effects of several genes potentially interacting within a biological pathway, should widen our knowledge of the pathophysiology of complex diseases. Global approaches of the genome and the transcriptome constitute other promising avenues of research for the discovery of new pathophysiological mechanisms. The improved miniaturization and parallelization allowed by the evolution of microarray technology are producing a true revolution in biomedical research. The discovery of new drug targets as a consequence of genetic research may considerably modify the therapeutic approach of cardiovascular disorders in the middle and long terms. It is in this area that genetics is mostly expected to have biomedical implications, rather than in providing tools for diagnostic and prognostic risk assessments. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.018 Génétique de l’hypertension artérielle : WNK1, un gène aux multiples fonctions rénales et vasculaires X. Jeunemaitre Département de génétique, hôpital Européen—GeorgesPompidou, 75015 Paris, France Mots clés : Génétique ; Hypertension artérielle La régulation de la pression artérielle (PA) obéit à des mécanismes complexes. Environ 30 % de la variance de la PA dans la population est d’origine génétique. Le nombre de gènes impliqués, le nombre de variants possibles, les effets de chacun d’entre eux pris isolément ou de fac ¸on combinée restent pour une grande part à élucider. Comme pour d’autres traits complexes, l’analyse génétique est plus facile et performante lorsqu’il s’agit d’élucider des
S7 formes transmises selon un mode mendélien. Au cours des dernières années, deux gènes, WNK1 et WNK4, ont été identifiés comme responsables de l’hypertension hyperkaliémique familiale (HHF) — ou syndrome de Gordon. Ils appartiennent à une nouvelle famille de sérine/thréonine kinases caractérisée par l’absence d’une lysine très conservée dans le sous-domaine II de la protéine kinase (With No Lysine (K) kinase). Les mutations identifiées sont très particulières. Pour le gène WNK1, de grandes délétions de l’intron 1 (22 à 41 Kb) sont responsables d’une modification d’expression de ces deux isoformes principales. Pour le gène WNK4, ce sont des mutations faux-sens localisées dans un domaine très conservé de la protéine. Les deux gènes sont exprimés dans le tubule rénal et les mutations vont aboutir in fine à une dérégulation du transport ionique Na+ , K+ , Cl− . L’action de WNK1 n’est pas limitée au rein. En effet, cette protéine produite de fac ¸on ubiquitaire, en particulier dans le cœur, les vaisseaux, le muscle et le cerveau. Il existe un transcrit long (L-WNK1) très majoritaire dans tous les tissus, excepté dans le rein. C’est un transcrit court (KS-WNK1) qui est exprimé dans le néphron distal. L’inactivation de L-WNK1 est létale à l’état homozygote. Grâce à l’utilisation de modèles transgéniques, nous avons montré que L-WNK1 est exprimé dans l’ensemble de l’arbre vasculaire, dans les artères aussi bien que dans les veines. Dans le cœur, L-WNK1 est exprimé dans le myocarde, l’endocarde et le péricarde. Cette expression débute précocement chez l’embryon (E8.5) et persiste chez l’adulte. Les souris WNK1 +/− présentent une altération des réponses vasculaires à différents agents vasoconstricteurs et vasodilatateurs. Nous avons aussi montré récemment que la délétion de l’intron 1 de WNK1 provoque une surexpression ubiquitaire de L-WNK1 et une expression ectopique de KS-WNK1. WNK1 pourrait ainsi participer à la régulation de la pression artérielle par ses actions rénales, mais aussi vasculaires. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.103 Genetic causes of vascular anomalies M. Vikkula Human molecular genetics, de Duve institute, université catholique de Louvain, 74, avenue Hippocrate, 1200 Brussels, Belgium Keywords: Vascular malformations; Genetics Vascular malformations are localized errors of vascular development. They are often identified on the skin as ‘‘birthmarks’’ of various sizes and shapes. They usually slowly grow with the growth of the child. They may also be encountered in other organs, such as the liver, intestine and the brain. The lesions are consisted of tortuous vascular channels of various types, with continuous endothelium surrounded by various numbers of support cells. Most of these lesions occur sporadically, yet sometimes as part of a syndrome or as an inherited disorder. Genetic studies of such families have lead to the identification of a number of genes that can cause vascular malformations. Our first discovery was the identification of the TIE2/TEK gene encoding an endothelial receptor tyrosine kinase to be responsible for hereditary mucocutaneous venous malformations (cavernous hemangioma). As a continuation to this work, we unravelled that a loss-of-function mutation
S8 in the VEGFR3 gene, encoding the vascular endothelial growth factor 3 receptor, is responsible for congenital hereditary lymphedema. We also linked mutations in the KRIT1 gene to cutaneous capillary-venous malformations associated with cerebral cavernous malformations. More recent work has lead to the identification of mutations in glomulin to be responsible for hereditary glomuvenous malformations (glomangiomas), SOX18 mutations to cause lymphedemahypotrichosis-telangiectasia syndrome and RASA1 mutations to cause a newly recognized disorder, which associates atypical hereditary capillary malformations to arteriovenous anomalies (CM—AVM). As the function of the genes identified using reverse genetics is often unknown, in vivo models are crucial for further dissection of the molecular pathways involved in these disorders. Such models will enable direct evaluation of the developmental function and significance of the genes in vasculogenesis and angiogenesis. In addition, murine models could serve for screening of novel therapeutic modalities. ([email protected]; http://www.icp.ucl.ac.be/vikkula) doi:10.1016/j.jmv.2008.01.100 Génétique des maladies vasculaires rares J. Perdu Centre national de référence des maladies vasculaires rares, HEGP, Paris, France Mots clés : Génétique ; Maladies vasculaires rares Les différentes stratégies de mises en évidence des facteurs génétiques responsables de maladies vasculaires rares, ou simplement de susceptibilité à celles-ci, doivent s’adapter à de nombreuses contraintes. La première est la rareté des formes familiales, particulièrement de grande taille lorsque le taux de létalité est élevé, ce qui entrave la réalisation d’études d’héritabilité et de liaison génétique. Cette rareté rend également difficile à envisager les études de génotypage à grande échelle de type genome wide scan. Le deuxième obstacle est l’hétérogénéité du phénotype. Cela se présente dans de nombreuses pathologies où sont démembrées petit à petit des formes apparentées qui, lorsque leur mécanisme moléculaire est élucidé, s’avèrent être volontiers liées à l’un des acteurs moléculaires d’une même voie de signalisation cellulaire. C’est le cas du syndrome de Marfan et des syndromes de Loeys-Dietz liés à la voie du TGF-. Ce pourrait être également le cas de phénocopies du syndrome d’Ehlers-Danlos vasculaire. Outre un intérêt physiopathologique pouvant déboucher sur de nouvelles perspectives thérapeutiques, l’ensemble des partenaires protéiques d’une voie deviennent tout naturellement des candidats rationnels d’intérêt particulier dans des études cas-témoins, le plus souvent hasardeuses en dehors de cette situation précise. Enfin, d’éventuels obstacles éthiques à l’exploration invasive des apparentés peuvent également se présenter. Un exemple de cette problématique est fourni par l’étude de la dysplasie fibromusculaire artérielle pour laquelle la réalisation d’une artériographie reste le gold standard diagnostique. Cela impose la définition d’un trait intermédiaire
Abstracts permettant de phénotyper les apparentés et étudier la ségrégation dans les familles. Les conclusions des études d’héritabilité ou de liaison génétique qui en découlent sont par contre liées au phénotype intermédiaire et non directement à la pathologie elle-même. D’autres approches de type transcriptomique ou protéomique différentielle peuvent enfin être envisagées avec grand intérêt mais sont étroitement liées à l’accès aux tissus ou aux rares pièces opératoires et perdent de leur puissance du fait du faible nombre d’échantillons. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.101 Pharmacogénétique des antithrombotiques P. Gaussem Inserm U765, service d’hématologie biologique, hôpital Européen—Georges-Pompidou Paris, France Mots clés : Antithrombotiques ; Pharmacogénétique Les médicaments antiplaquettaires, comme le clopidogrel ou les antivitamines K (AVK) sont des exemples de choix pour l’étude des variations interindividuelles de réponse au traitement sous contrôle génétique car il existe des méthodes simples permettant d’évaluer leur pharmacodynamie, qui sont utilisées pour la surveillance thérapeutique de ces traitements. Le clopidogrel est largement utilisé dans la prévention des accidents athérothrombotiques. Le degré d’inhibition des fonctions plaquettaires sous clopidogrel varie cependant largement entre les individus et environ 20 % des patients recevant un traitement à la posologie standard présentent une « résistance biologique » au clopidogrel. Une méta-analyse de 25 études a montré, en outre, que cette « résistance » est associée à un risque accru de récidive d’accidents thrombotiques, avec un odds ratio de 8. Différents mécanismes à l’origine de cette résistance sont envisagés, le plus important étant certainement une mauvaise observance. Récemment, l’influence d’une masse corporelle élevée a été associée à une mauvaise réponse à une dose de charge de 600 mg. Une interaction médicamenteuse avec les statines a été suggérée, puis démentie. Nous avons recherché une origine génétique pharmacocinétique à cette résistance par analyse des polymorphismes fonctionnels les plus fréquents des gènes des isoformes des cytochromes P450 (CYP) intervenant dans la transformation hépatique du clopidogrel en métabolite actif (3A5, 2B6, 1A2, 2C19). L’étude conduite sur des sujets sains recevant 75 mg de clopidogrel pendant sept jours a montré que la réponse pharmacodynamique au clopidogrel (mesurée par l’agrégation plaquettaire ex vivo à l’ADP et par la mesure de la phosphorylation de VASP) était liée au statut génétique du CYP2C19. La présence du variant allélique *2 codant pour un CYP2C19 non fonctionnel se traduit par une absence de réduction significative de l’agrégation plaquettaire à l’ADP après sept jours de traitement chez les sujets porteurs de l’allèle *2, alors que celle-ci est réduite de 36 % chez les sujets non porteurs de ce variant. Cette étude est la première à identifier une origine génétique à la variabilité de réponse au clopidogrel (Hulot et al., 2006). L’influence du variant CYP2C19*2 sur l’efficacité thérapeutique du clopidogrel est maintenant documentée par d’autres équipes chez des patients coronariens dans divers protocoles.
Apport de la génétique en pathologie vasculaire (vendredi 14 mars 2008 — 14h30 — 17h30) Genetics of cardiovascular diseases — from single mutations to the whole genome L. Tiret Inserm unit 525, Paris, France Keywords: Genetics; Cardiovascular diseases In recent years, genetics has profoundly changed our understanding of cardiovascular diseases. On the one hand, the deciphering of rare monogenic disorders, such as familial hypercholesterolemia or long QT syndrome has provided major insights into pathophysiological mechanisms of the cardiovascular system and led to the development of highly efficient drugs, such as statins. On the other hand, the massive efforts devoted to the characterization of genetic factors predisposing to common forms of cardiovascular diseases has led to more mitigated achievements. Among the hundreds of polymorphisms of candidate genes that have been studied in the past 20 years, only a limited number are considered as true genetic risk factors whose association is reproducible among populations and in different settings. System genetics approaches, aimed at integrating the effects of several genes potentially interacting within a biological pathway, should widen our knowledge of the pathophysiology of complex diseases. Global approaches of the genome and the transcriptome constitute other promising avenues of research for the discovery of new pathophysiological mechanisms. The improved miniaturization and parallelization allowed by the evolution of microarray technology are producing a true revolution in biomedical research. The discovery of new drug targets as a consequence of genetic research may considerably modify the therapeutic approach of cardiovascular disorders in the middle and long terms. It is in this area that genetics is mostly expected to have biomedical implications, rather than in providing tools for diagnostic and prognostic risk assessments. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.018 Génétique de l’hypertension artérielle : WNK1, un gène aux multiples fonctions rénales et vasculaires X. Jeunemaitre Département de génétique, hôpital Européen—GeorgesPompidou, 75015 Paris, France Mots clés : Génétique ; Hypertension artérielle La régulation de la pression artérielle (PA) obéit à des mécanismes complexes. Environ 30 % de la variance de la PA dans la population est d’origine génétique. Le nombre de gènes impliqués, le nombre de variants possibles, les effets de chacun d’entre eux pris isolément ou de fac ¸on combinée restent pour une grande part à élucider. Comme pour d’autres traits complexes, l’analyse génétique est plus facile et performante lorsqu’il s’agit d’élucider des
S7 formes transmises selon un mode mendélien. Au cours des dernières années, deux gènes, WNK1 et WNK4, ont été identifiés comme responsables de l’hypertension hyperkaliémique familiale (HHF) — ou syndrome de Gordon. Ils appartiennent à une nouvelle famille de sérine/thréonine kinases caractérisée par l’absence d’une lysine très conservée dans le sous-domaine II de la protéine kinase (With No Lysine (K) kinase). Les mutations identifiées sont très particulières. Pour le gène WNK1, de grandes délétions de l’intron 1 (22 à 41 Kb) sont responsables d’une modification d’expression de ces deux isoformes principales. Pour le gène WNK4, ce sont des mutations faux-sens localisées dans un domaine très conservé de la protéine. Les deux gènes sont exprimés dans le tubule rénal et les mutations vont aboutir in fine à une dérégulation du transport ionique Na+ , K+ , Cl− . L’action de WNK1 n’est pas limitée au rein. En effet, cette protéine produite de fac ¸on ubiquitaire, en particulier dans le cœur, les vaisseaux, le muscle et le cerveau. Il existe un transcrit long (L-WNK1) très majoritaire dans tous les tissus, excepté dans le rein. C’est un transcrit court (KS-WNK1) qui est exprimé dans le néphron distal. L’inactivation de L-WNK1 est létale à l’état homozygote. Grâce à l’utilisation de modèles transgéniques, nous avons montré que L-WNK1 est exprimé dans l’ensemble de l’arbre vasculaire, dans les artères aussi bien que dans les veines. Dans le cœur, L-WNK1 est exprimé dans le myocarde, l’endocarde et le péricarde. Cette expression débute précocement chez l’embryon (E8.5) et persiste chez l’adulte. Les souris WNK1 +/− présentent une altération des réponses vasculaires à différents agents vasoconstricteurs et vasodilatateurs. Nous avons aussi montré récemment que la délétion de l’intron 1 de WNK1 provoque une surexpression ubiquitaire de L-WNK1 et une expression ectopique de KS-WNK1. WNK1 pourrait ainsi participer à la régulation de la pression artérielle par ses actions rénales, mais aussi vasculaires. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.103 Genetic causes of vascular anomalies M. Vikkula Human molecular genetics, de Duve institute, université catholique de Louvain, 74, avenue Hippocrate, 1200 Brussels, Belgium Keywords: Vascular malformations; Genetics Vascular malformations are localized errors of vascular development. They are often identified on the skin as ‘‘birthmarks’’ of various sizes and shapes. They usually slowly grow with the growth of the child. They may also be encountered in other organs, such as the liver, intestine and the brain. The lesions are consisted of tortuous vascular channels of various types, with continuous endothelium surrounded by various numbers of support cells. Most of these lesions occur sporadically, yet sometimes as part of a syndrome or as an inherited disorder. Genetic studies of such families have lead to the identification of a number of genes that can cause vascular malformations. Our first discovery was the identification of the TIE2/TEK gene encoding an endothelial receptor tyrosine kinase to be responsible for hereditary mucocutaneous venous malformations (cavernous hemangioma). As a continuation to this work, we unravelled that a loss-of-function mutation
S8 in the VEGFR3 gene, encoding the vascular endothelial growth factor 3 receptor, is responsible for congenital hereditary lymphedema. We also linked mutations in the KRIT1 gene to cutaneous capillary-venous malformations associated with cerebral cavernous malformations. More recent work has lead to the identification of mutations in glomulin to be responsible for hereditary glomuvenous malformations (glomangiomas), SOX18 mutations to cause lymphedemahypotrichosis-telangiectasia syndrome and RASA1 mutations to cause a newly recognized disorder, which associates atypical hereditary capillary malformations to arteriovenous anomalies (CM—AVM). As the function of the genes identified using reverse genetics is often unknown, in vivo models are crucial for further dissection of the molecular pathways involved in these disorders. Such models will enable direct evaluation of the developmental function and significance of the genes in vasculogenesis and angiogenesis. In addition, murine models could serve for screening of novel therapeutic modalities. ([email protected]; http://www.icp.ucl.ac.be/vikkula) doi:10.1016/j.jmv.2008.01.100 Génétique des maladies vasculaires rares J. Perdu Centre national de référence des maladies vasculaires rares, HEGP, Paris, France Mots clés : Génétique ; Maladies vasculaires rares Les différentes stratégies de mises en évidence des facteurs génétiques responsables de maladies vasculaires rares, ou simplement de susceptibilité à celles-ci, doivent s’adapter à de nombreuses contraintes. La première est la rareté des formes familiales, particulièrement de grande taille lorsque le taux de létalité est élevé, ce qui entrave la réalisation d’études d’héritabilité et de liaison génétique. Cette rareté rend également difficile à envisager les études de génotypage à grande échelle de type genome wide scan. Le deuxième obstacle est l’hétérogénéité du phénotype. Cela se présente dans de nombreuses pathologies où sont démembrées petit à petit des formes apparentées qui, lorsque leur mécanisme moléculaire est élucidé, s’avèrent être volontiers liées à l’un des acteurs moléculaires d’une même voie de signalisation cellulaire. C’est le cas du syndrome de Marfan et des syndromes de Loeys-Dietz liés à la voie du TGF-. Ce pourrait être également le cas de phénocopies du syndrome d’Ehlers-Danlos vasculaire. Outre un intérêt physiopathologique pouvant déboucher sur de nouvelles perspectives thérapeutiques, l’ensemble des partenaires protéiques d’une voie deviennent tout naturellement des candidats rationnels d’intérêt particulier dans des études cas-témoins, le plus souvent hasardeuses en dehors de cette situation précise. Enfin, d’éventuels obstacles éthiques à l’exploration invasive des apparentés peuvent également se présenter. Un exemple de cette problématique est fourni par l’étude de la dysplasie fibromusculaire artérielle pour laquelle la réalisation d’une artériographie reste le gold standard diagnostique. Cela impose la définition d’un trait intermédiaire
Abstracts permettant de phénotyper les apparentés et étudier la ségrégation dans les familles. Les conclusions des études d’héritabilité ou de liaison génétique qui en découlent sont par contre liées au phénotype intermédiaire et non directement à la pathologie elle-même. D’autres approches de type transcriptomique ou protéomique différentielle peuvent enfin être envisagées avec grand intérêt mais sont étroitement liées à l’accès aux tissus ou aux rares pièces opératoires et perdent de leur puissance du fait du faible nombre d’échantillons. doi:10.1016/j.jmv.2008.01.101 Pharmacogénétique des antithrombotiques P. Gaussem Inserm U765, service d’hématologie biologique, hôpital Européen—Georges-Pompidou Paris, France Mots clés : Antithrombotiques ; Pharmacogénétique Les médicaments antiplaquettaires, comme le clopidogrel ou les antivitamines K (AVK) sont des exemples de choix pour l’étude des variations interindividuelles de réponse au traitement sous contrôle génétique car il existe des méthodes simples permettant d’évaluer leur pharmacodynamie, qui sont utilisées pour la surveillance thérapeutique de ces traitements. Le clopidogrel est largement utilisé dans la prévention des accidents athérothrombotiques. Le degré d’inhibition des fonctions plaquettaires sous clopidogrel varie cependant largement entre les individus et environ 20 % des patients recevant un traitement à la posologie standard présentent une « résistance biologique » au clopidogrel. Une méta-analyse de 25 études a montré, en outre, que cette « résistance » est associée à un risque accru de récidive d’accidents thrombotiques, avec un odds ratio de 8. Différents mécanismes à l’origine de cette résistance sont envisagés, le plus important étant certainement une mauvaise observance. Récemment, l’influence d’une masse corporelle élevée a été associée à une mauvaise réponse à une dose de charge de 600 mg. Une interaction médicamenteuse avec les statines a été suggérée, puis démentie. Nous avons recherché une origine génétique pharmacocinétique à cette résistance par analyse des polymorphismes fonctionnels les plus fréquents des gènes des isoformes des cytochromes P450 (CYP) intervenant dans la transformation hépatique du clopidogrel en métabolite actif (3A5, 2B6, 1A2, 2C19). L’étude conduite sur des sujets sains recevant 75 mg de clopidogrel pendant sept jours a montré que la réponse pharmacodynamique au clopidogrel (mesurée par l’agrégation plaquettaire ex vivo à l’ADP et par la mesure de la phosphorylation de VASP) était liée au statut génétique du CYP2C19. La présence du variant allélique *2 codant pour un CYP2C19 non fonctionnel se traduit par une absence de réduction significative de l’agrégation plaquettaire à l’ADP après sept jours de traitement chez les sujets porteurs de l’allèle *2, alors que celle-ci est réduite de 36 % chez les sujets non porteurs de ce variant. Cette étude est la première à identifier une origine génétique à la variabilité de réponse au clopidogrel (Hulot et al., 2006). L’influence du variant CYP2C19*2 sur l’efficacité thérapeutique du clopidogrel est maintenant documentée par d’autres équipes chez des patients coronariens dans divers protocoles.