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Génétique de la polyarthrite rhumatoïde
Revue du Rhumatisme 72 (2005) 310–316 http://france.elsevier.com/direct/REVRHU/
Génétique de la polyarthrite rhumatoïde Philippe Dieudé a,b, François Cornélis a,b,c,d,* a
GenHotel, EA3886, Laboratoire de Recherche Européen pour la Polyarthrite Rhumatoïde, universités Evry-Paris VII, 2, rue Gaston-Crémieux, 91000 Evry, France b Fédération de rhumatologie, hôpital Lariboisière, 75010 Paris, France c Unité de génétique clinique, hôpital Lariboisière, 75010 Paris, France d Consultation de génétique adulte, centre hospitalier Sud-Francilien, 91000 Evry-Corbeil, France Reçu le 29 novembre 2004 ; accepté le 13 décembre 2004 Disponible sur internet le 10 mars 2005
Mots clés : Polyarthrite rhumatoïde ; Génétique Keywords: Rheumatoid arthritis; Genetics
1. Évaluation de la composante génétique de la PR 1.1. Etudes d’agrégation familiale L’existence d’une prédisposition familiale de la PR a été initialement suspectée devant l’observation d’une agrégation familiale de la maladie : la prévalence de la PR chez les apparentés du premier degré d’une personne atteinte varie de 2 à 12 % [1], alors que dans la population générale elle varie de 0,2 à 1 %. Cette agrégation est mesurée par le paramètre ls (« s » pour sibling, c’est-à-dire frères ou sœurs), définit comme le rapport de la prévalence de la maladie chez les apparentés du premier degré sur la prévalence de la maladie dans la population générale. La valeur de ce paramètre ls est évaluée entre 3 et 15 dans la PR [2]. Cette agrégation familiale reflète à la fois le risque génétique et le risque environnemental apportés par les facteurs partagés au sein d’une famille [3,4].
tes (3 à 4 fois plus élevé en moyenne que chez les dizygotes du même sexe), confirme l’implication de facteurs génétiques dans la susceptibilité à la PR. L’importance des facteurs environnementaux est également soulignée, puisque ce taux est loin de 100 %. Une récente étude de jumeaux Danoise n’a pas répliqué les résultats précédents, suggérant un rôle mineur des facteurs génétiques dans la susceptibilité à la PR [8]. Cette étude présente probablement un biais dans le recrutement des patients atteints de PR, la prévalence de la maladie (0,15 %) y étant très nettement inférieure à celle attendue. De plus, l’intervalle de confiance du taux de concordance chez les jumeaux monozygotes allait de 0 à 24,7, restant donc largement compatible avec les études précédentes.
2. Méthodes d’identification des gènes de susceptibilité de la PR
1.2. Études de jumeaux
2.1. Études de liaison
L’étude du taux de concordance de la PR chez les jumeaux (proportion de seconds jumeaux malades dans les paires atteintes) a permis de confirmer l’existence d’une prédisposition génétique à la PR. Le taux de concordance varie de 12 à 30 % pour les jumeaux monozygotes, alors qu’il varie de 5 à 10 % pour les jumeaux dizygotes du même sexe [5–7]. Le taux de concordance plus élevé chez les jumeaux monozygo-
Les études de liaison génétique par criblage du génome (genome scan des anglo-saxons) font appels aux différents polymorphismes présents sur la séquence d’ADN génomique. Elles ont pour but l’identification de régions chromosomiques ou loci d’intérêts pouvant contenir chacun un, voire plusieurs, gènes de susceptibilité de la maladie. Pour ce faire, on peut utiliser des marqueurs polymorphes multialléliques (microsatellites) répartis de façon régulière, sur l’ensemble du génome [9], voire depuis peu, des marqueurs bialléliques, en beaucoup plus grand nombre. L’analyse de liaison néces-
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (P. Dieudé). 1169-8330/$ - see front matter © 2005 Publié par Elsevier SAS. doi:10.1016/j.rhum.2004.12.016
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site l’utilisation d’un matériel familial spécifique, composé d’au moins une paire de germains atteints (frères ou sœurs : sibling en anglais) : on parle de familles multiplex ou affected sib pair (ASP). Le principe de l’analyse de liaison repose sur la recherche d’un excès de ressemblance des génotypes entre germains atteints à un locus donné par rapport à la ressemblance attendue d’après les lois de Mendel. Ainsi, dans l’hypothèse d’un marqueur polymorphe multiallélique lié à un gène de susceptibilité de la maladie, les germains atteints partageront au sein d’une famille les mêmes allèles de façon plus fréquente que ne le voudraient les lois de Mendel. On recherche donc un excès d’allèles partagés par les deux germains atteints pour un ou plusieurs marqueurs. L’analyse de liaison met ainsi en évidence des régions chromosomiques d’intérêt, au sein desquelles seront recherchés les gènes candidats. Cette approche a l’immense avantage de s’affranchir d’hypothèse préalable (position des loci notamment). En contrepartie, elle souffre d’un manque de puissance. En dehors de rares loci pour lesquels un argument de liaison génétique majeur est aisément retrouvé (seulement HLA pour la PR), la plupart des facteurs génétiques ne seront, détectés, peut être qu’à un criblage sur dix. En outre, au seuil statistique utilisé pour augmenter la sensibilité de cette approche, les loci retenus ne sont que suggérés : beaucoup sont alors de « faux positifs ». Par exemple, pour un criblage systématique du génome utilisant environ 300 marqueurs microsatellites, on s’attend à observer des faux positifs pour 15 marqueurs (au risque alpha de 5 %). Pour une pathologie complexe comme la PR, la réalisation de criblages du génome sur différentes populations génétiquement homogènes permet de détecter les loci d’intérêts. Cette approche ne garantit la détection que d’une partie des principaux gènes de la PR, comme l’illustre le gène de l’insuline dans le diabète de type 1, qui reste habituellement indétecté aux criblages du génome, bien qu’étant un facteur génétique de susceptibilité bien établi de la maladie. 2.2. Études d’association L’intérêt des études d’associations est qu’elles sont beaucoup plus puissantes que les études de liaison. Elles sont aussi beaucoup plus précises : un marqueur associé à une maladie est a priori à quelques kilobases (Kb) du variant génétique en cause dans la susceptibilité à la maladie, pour quelques milliers de Kb pour un marqueur lié. Le corollaire et inconvénient, est que le nombre de marqueurs à étudier est beaucoup plus élevé, limitant l’application à l’étude de gènes candidats ou de loci d’intérêts. Les résultats d’études d’association doivent être interprétés avec prudence. Une réplication des résultats sur des cohortes indépendantes est indispensable. Une confirmation par une étude familiale est nécessaire. En outre, la mise en évidence d’une association ne permet pas de conclure à l’implication formelle du gène candidat testé dans la susceptibilité génétique de la maladie, mais seulement de l’existence d’un facteur génétique à proximité. Ce sont les études fonctionnelles des variants associés qui peuvent démontrer le mécanisme physiopathogénique.
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2.2.1. Approche gène candidat Les études d’associations peuvent être utilisées pour tester l’implication de gène candidat à jouer un rôle dans la susceptibilité génétique à la maladie. Un gène, considéré comme candidat de par sa fonction, pour les possibles implications physiopathologiques d’un variant allélique, peut l’être aussi de par sa localisation au sein d’un locus d’intérêt identifié lors du criblage du génome. L’approche gène candidat peut se faire selon une étude cas–témoins : des sujets malades non apparentés sont comparés à des sujets sains non apparentés. Les patients et les témoins sont appariés pour la population d’origine, en tenant compte de l’origine ethnique, de manière à ce que les deux groupes ne se distinguent que par la maladie. L’intérêt des études cas-témoins réside essentiellement dans la facilité de mise en œuvre. Toutefois, l’étude d’association cas-témoins ne peut éviter le risque majeur de biais de stratification entre les patients et les témoins. L’appariement imparfait a pour conséquence une différence de la distribution des génotypes entre les deux groupes comparés, conduisant éventuellement à un faux positif. Certains auteurs ont proposé l’utilisation préalable d’un panel de marqueurs génétiques connus jouant le rôle d’étalon pour dépister un éventuel biais de stratification entre les deux populations testées, mais cette technique reste controversée [10]. Pour contourner ce biais un modèle d’étude d’association utilisant un échantillon de familles nucléaires (une personne atteinte et ses deux parents) a été développé. Plusieurs tests sont appliqués. La Transmission Disequilibrium Test (TDT) compare la fréquence de transmission d’un allèle étudié, à celle attendue d’après les lois de Mendel. Un autre test consiste à comparer la distribution des allèles d’un marqueur polymorphe notamment bi-allélique (single nucleotide polymorphism [SNP]) transmis par leurs parents aux personnes malades, à la distribution des allèles parentaux non transmis. L’avantage majeur est de constituer un groupe témoin parfaitement apparié pour la population d’origine au groupe de malades étudiés : la comparaison se fait entre les allèles parentaux transmis et non transmis [11]. 2.2.2. Approche par cartographie fine de déséquilibre de liaison de loci d’intérêt D’autres auteurs proposent une approche plus systématique en réalisant une cartographie fine des régions d’intérêts définies préalablement par le criblage génomique, en testant de manière systématique des centaines de SNPs [12,13]. On parle de cartographie fine par déséquilibre de liaison. 2.3. Intérêt des familles ASP pour les études d’association En l’absence de différence majeure entre les rares formes familiales et les formes sporadiques, il est licite d’utiliser les familles ASP pour des études d’association. Radstake et al. comparant 142 patients ayant une PR sporadique à 36 patients ayant une histoire familiale de PR, ont montré qu’il n’existait pas de différence génétique pour HLA-DRB1 ni phénotypique, entre la PR dans sa forme familiale et dans sa forme
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sporadique [14]. Cette étude conforte les constatations faites par Wolfe F. et al. qui ne trouvaient pas de différences démographiques, cliniques et évolutives de la PR en comparant 96 patients ayant une PR familiale à 860 PR non familiales [15]. De récentes études d’association suggèrent que l’utilisation d’échantillons familiaux de PR pourrait être d’une grande utilité dans la mise en évidence d’un facteur génétique de susceptibilité. En effet, l’échantillon familial multiplex pourrait avoir la particularité de « concentrer » un facteur génétique recherché, ce dernier étant plus « dilué » dans des échantillons où la maladie est présente de manière sporadique. Ainsi, la fréquence de HLA-DR4 a été trouvée statistiquement supérieure dans un échantillon de 129 PR familiale comparée à celle de 217 PR non familiaux (68,2 vs 54,8 % ; p = 0,019) [16]. De même, un polymorphisme du gène TNFR2 (TNF Receptor 2) a été associé à la PR, restreinte à sa forme familiale, dans deux populations caucasiennes distinctes [17,18]. Une approche similaire a récemment permis du suggérer une association entre la PR et le gène TNFR1 [19]. Ces études laissent supposer que l’échantillon familial pourrait être d’une grande utilité pour la détection de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR. Toutefois, l’utilisation de l’échantillon familial n’obère pas le biais de stratification posé par les études cas-témoins, si bien que les précautions de réplication indépendante et d’argument de liaison restent de mise.
3. La prédisposition génétique de la polyarthrite rhumatoïde n’est que partiellement expliquée par certains allèles du complexe HLA L’association génétique entre des gènes localisées dans la région HLA et la susceptibilité à la PR a été suspectée dès 1976 par Stastny [20]. Quelques années plus tard, l’existence d’une association entre les gènes de la région HLA-DR codant pour les antigènes DR4 et DR1 est mise en évidence [21,22]. Vers la fin des années 1980, alors que les techniques de biologie moléculaire ont permis de séquencer le locus HLADRB1, Gregersen avance l’hypothèse de l’épitope partagé ou shared epitope (SE), comme explication à l’association constatée entre la région de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et la susceptibilité à la PR [23]. L’hypothèse de l’épitope partagé suppose une implication directe des molécules HLA-DR dans la physiopathologie de la PR, attribuant l’association HLA-DR et PR à certains allèles de susceptibilité, dont la particularité est de coder pour une séquence homologue d’acides aminés dans la 3e région hypervariable du premier domaine de la chaîne bêta HLA-DR [23]. Cette séquence, qui concerne les acides aminés en position 70 à 74 (70QRRAA74 ou 70KRRAA74 ou 70RRRAA74), est codée par les allèles DR4 (DRB1*0401, 0404 et 0405), DR1 (DRB1*0101 et 0102) et DR10 (DRB1*1010) et est associée à la PR [23]. Le rôle exact de l’épitope partagé n’a pas été clairement établi : les mécanismes biologiques expliquant l’association entre les allèles HLA-DRB1 codant pour
le SE et la susceptibilité de la PR n’ont pas encore été élucidé [24,25]. L’hypothèse de l’épitope partagé ne peut cependant pas rendre compte de l’ensemble de la contribution génétique du locus HLA, si bien que d’autres gènes du complexe HLA seraient impliqués dans la susceptibilité génétique de la PR. Des gènes candidats existent au sein de la région du CMH de Classe II, mais aussi du CMH de Classe III, notamment le gène TNFa [26–29]. Il existe par ailleurs une hétérogénéité dans la susceptibilité génétique des allèles codant pour le SE au sein d’une même population. Chaque allèle du SE ne confère pas le même risque relatif de développer une PR. Il en est de même pour certains génotypes. Ainsi, le génotype hétérozygote HLA-DRB1*0401/0404 confèrerait un risque relatif proche de 30 [30]. Il existe une hétérogénéité inter populations dans la susceptibilité génétique des allèles codant pour le SE. L’association entre PR et allèles du SE n’est pas retrouvée dans certaines populations, notamment les Afroaméricains et Hispano-américains [31,32]. Si HLA-DRB1 représente le composant génétique principal de la PR, le locus HLA ne contribue que pour environ 30 % au risque familial global [1,33,34]. De plus, il faut noter que près de 40 % de la population générale porte un des allèles HLA-DR de prédisposition à la PR, contre plus de 70 % des malades. Les allèles de susceptibilité HLA-DRB1 ne sont donc ni indispensables, ni suffisants au développement de la PR chez un individu donné. Ainsi, la recherche des allèles du SE ne constitue en aucun cas un test génétique de dépistage de la PR à l’échelon individuel. L’ensemble de ces constatations suggère l’implication d’autres facteurs génétiques nonHLA dans la prédisposition de la PR. Les études génétiques épidémiologiques suggèrent qu’il existe en fait un gène majeur de susceptibilité et un groupe de gènes mineurs [35,36]. Il est à l’heure actuelle impossible d’en préciser le nombre et l’importance. Plusieurs combinaisons possibles de ces gènes mineurs pourraient être impliquées comme facteurs de susceptibilité de la maladie.
4. Prédisposition génétique de la PR et gènes non-HLA 4.1. Données des études de liaison Depuis 1998, sept criblages du génome ont été réalisés au sein des populations françaises, anglaise, américaine et de la population japonaise. Si toutes ces études confirment l’implication du locus HLA dans la susceptibilité génétique de la PR, aucune à ce jour n’a démontré formellement l’existence d’un autre locus de susceptibilité [37–43]. L’interprétation de ces résultats repose sur un défaut de puissance statistique pour la détection de gènes ayant une contribution mineure à la liaison génétique dans la PR [44]. Un espacement important des marqueurs microsatellites des premiers criblages (11 cM en moyenne) et l’utilisation de marqueurs différents ont aggravé le manque de puissance et gêné les possibilités de comparaisons entre criblage. Pour palier cet espacement trop important des marqueurs, une analyse de liaison vient
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d’être publiée au sein de la population caucasienne française, utilisant 1088 marqueurs microsatellites et réalisant ainsi le criblage du génome le plus fin pour la PR avec des marqueurs hautement informatifs. Cette analyse fine du génome a confirmé l’implication du locus HLA et a permis de recenser 19 loci non-HLA situés sur les chromosomes 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 16, 18, 20, 22 et X [43]. Les autres criblages ont révélé l’existence de régions d’intérêt concordantes pour neuf de ces loci, situés sur les chromosome 1, 2, 5, 13, 16, 18 et X, communs avec au moins un autre criblage [37,41–43]. On notera que deux loci proximaux du chromosome 1 et le locus proximal du chromosome 16 ont aussi été détectés par une récente méta analyse des premiers criblages génomiques français, anglais, américains et japonais [45]. Seul un de ces loci commun a été détecté par trois études différentes, sur le chromosome 18 [41–43]. Récemment, un criblage du génome utilisant 11245 SNPs, a d’une part confirmé l’implication de HLA-DRB1 et d’autre part suggéré la présence de loci d’intérêt aux Chromosomes X, 12, 13 et 21 [13]. Enfin, certaines régions chromosomiques d’intérêt semblent communes à différentes maladies auto-immunes comme la PR, le lupus, le diabète insulinodépendant, le vitiligo, les dysthyroïdies autoimmunes, suggérant la participation de facteurs génétiques de susceptibilité communs [38]. Ces données reflètent les constations de la pratique clinique, où il est courant de constater l’agrégation de diverses maladies auto-immunes dans les familles de patients atteints de PR. L’ensemble des données actuelles des diverses analyses de liaisons a permis de confirmer l’implication du locus HLA et de mettre en évidence certains loci d’intérêts communs contenant des gènes candidats pour lesquels des tests d’association sont à réaliser. Le criblage du génome est une approche essentielle dans la recherche des facteurs génétiques de la PR. Cette approche à déjà montré son efficacité pour des pathologies multifactorielles telle la maladie de Crohn [46,47]. 4.2. Données des études d’association Pour les raisons explicitées plus haut, ne seront détaillées dans cette revue que les études d’association pour lesquelles soit les résultats ont été répliqués sur des cohortes indépendantes, soit elles ont été réalisées sur des échantillons de grande taille, soit le choix du gène candidat reposait sur des données de liaison. Toutefois, un grand nombre d’études d’association concernant la polyarthrite rhumatoïde ont été réalisées. La plupart des différents polymorphismes des gènes candidats testés ainsi que les résultats des tests d’associations sont disponibles sur le site Genetic Association Database (http://geneticassociation.nih.gov/). 4.2.1. TNFR2 en 1p36 (bras court du chromosome 1) Plusieurs criblages ont identifié 1p36 comme locus d’intérêt pour la PR [40,41]. Le gène TNFR2 codant pour le récepteur II du TNFa est situé au sein de ce locus. Le rôle essentiel joué par le TNFa dans la physiopathologie de la PR et la présence du gène codant pour TNFRII au sein d’un locus
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d’intérêt, font de TNFR2 un gène candidat majeur de la PR. Un SNP substituant un résidu méthionine en résidu arginine en position 196 (exon 6) a pour conséquence une modification de la signalisation intracellulaire après fixation du TNFa sur le récepteur TNFRII [48]. Plusieurs études cas-témoins réalisées sur des cohortes de patients japonais et hollandais n’ont pas mis en évidence d’association entre ce polymorphisme de l’exon 6 de TNFR2 et la PR [49,50]. Cependant, une étude d’association cas-témoins réalisée au sein de la population anglaise caucasienne comparant 240 patients atteints de PR familiale à 137 témoins a mis en évidence une association entre l’allèle 196R (p = 0,046), le génotype 196R/R (p = 0,03) de TNFR2 et la PR. Cette association, restreinte à la forme familiale de la maladie, était retrouvée par la même équipe sur une cohorte dite de vérification comparant 357 patients aux 137 mêmes témoins [17]. L’association entre PR et le génotype 196R/R de TNFR2 a été répliquée sur une cohorte indépendante de patients français caucasiens atteints de forme familiale, confirmant l’association restreinte aux familles multiplex et affinant l’hypothèse initiale en utilisant les données d’analyse de liaisons au locus du gène TNFR2. En effet, le génotype homozygote à risque 196R/R était retrouvé en excès chez les patients dont le germain atteint était génétiquement identique au locus du gène étudié [18]. Depuis, une étude japonaise cas-témoins a montré une surreprésentation de l’allèle 196R de TNFR2 dans la PR [51]. Toutefois, ces résultats doivent être interprétés avec prudence, d’autres études sur des cohortes indépendantes sont nécessaires avant d’affirmer l’implication définitive de ce gène dans la susceptibilité à la PR. Dans l’hypothèse où TNFR2 serait un réel facteur génétique de la PR, ce dernier ne semble jouer qu’un rôle modeste, puisque cette association est restreinte uniquement à la forme familiale de la maladie. Enfin, sur le plan clinique il est important de garder à l’esprit que la fréquence de ce génotype à risque 196R/R, ne concerne, pour l’étude française, que 3 % des patients atteints de PR sporadique et 11 % des patients ayant au moins un germain atteint, c’est-à-dire une minorité de patients. 4.2.2. PADI4 en 1p36 PADI4 est localisé au sein du même locus d’intérêt situé en position 1p36 que TNFR2. Ce locus contient le cluster comprenant les gènes codant pour les peptidyl arginine déiminases (PADs), enzymes responsables de la citrullination des résidus arginine. Les épitopes citrullinés sont à l’origine de l’apparition d’auto-anticorps spécifique de la PR : anti-Sa, antifillagrine, anti-CCP (anticyclic citrullinated peptide). La spécificité de tels anticorps pour la PR suggère un rôle important de la citrullination et donc des enzymes PADs dans la physiopathologie de la PR, faisant des gènes PADs des candidats majeurs. Une étude cas-témoins réalisée au sein de la population japonaise, comparant 830 patients atteints de PR à 736 témoins, a montré une association pour huit SNPs du gène PADI4 avec la PR. L’association la plus forte concernait le SNP padi4_94*T/C. De plus, un haplotype de PADI4 défini par cinq SNPS exoniques (padi4_89*A/G,
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padi4_90*T/C, padi4_92*G/C, padi4_94*T/C et padi4_104*T/C) a été identifié comme associé à la PR. Cet haplotype de susceptibilité jouerait un rôle fonctionnel en modifiant la stabilité de l’ARNm transcrit (action stabilisante) et serait associé à la présence d’anticorps antifillagrine citrullinée chez les patients atteints de PR [52]. Cependant, l’association entre le gène PADI4 et la PR n’a pas été répliquée dans la population anglaise lors d’une étude castémoins testant l’haplotype de susceptibilité de PADI4 en comparant sa fréquence parmi 839 patients à 481 témoins [53]. Par ailleurs, une récente étude française réalisée sur une cohorte de 173 patients atteints de PR n’a pas montré d’association entre la présence de l’haplotype de susceptibilité de PADI4 et la présence d’anticorps anti–CCP [54]. Surtout, une récente étude familiale européenne a montré l’absence d’arguments en faveur de l’haplotype japonais, résultat particulièrement important au vu de la robustesse de la méthodologie familiale [55]. Cela étant dit, pour tester complètement l’hypothèse, une investigation exhaustive des gènes PADs est nécessaire, idéalement fondé sur une approche familiale. 4.2.3. SLC22A4 et RUNX1, respectivement en position 5q31 et 21q22 Selon une approche similaire à celle utilisées pour PADI4 (cartographie fine par déséquilibre de liaison), la même équipe japonaise a montré l’existence d’une association entre le gène SLC22A4 et la PR [56]. Le gène SLC22A4 est localisé en 5q31 et code pour la protéine solute carrier family 22 A4. Le rôle exact de cette protéine n’est pas clairement établi. Le locus du gène SLC22A4 n’est pas compris dans une région d’intérêt. Toutefois SLC22A4 est localisé dans une région comprenant un grand nombre de gènes impliqués dans les mécanismes de l’inflammation et le locus contenant SLC22A4 a été associé à la maladie de Crohn [57]. L’étude cas-témoins réalisée dans la PR a comparé les fréquences alléliques et génotypiques de 115 SNPs chez 830 patients à 658 témoins. Une association a été mise en évidence pour un SNP intronique situé dans une séquence qui constitue un site de fixation pour le facteur de transcription RUNX1. La présence de l’allèle T de susceptibilité aurait pour conséquence une augmentation de l’affinité de RUNX1 pour son site de fixation, ce dernier ayant une action régulatrice négative sur la transcription de SCL22A4. Ainsi, selon les auteurs, une diminution de la production de SLC22A4 serait impliquée dans la physiopathologie de la maladie, selon des mécanismes qui restent inconnus. Les mêmes auteurs japonais ont testé un SNP intronique du gène RUNX1 (RUNX1 comme SCL22A4 est situé en dehors des loci d’intérêt du criblage), dont le rôle fonctionnel n’est pas précisé, et ont observé une association à la PR. Enfin, dans cette étude, la présence conjointe des génotypes homozygotes pour les allèles à risque de chacun des 2 SNPs était très fortement associée à la PR. Ces données sont intéressantes car elles montrent l’intérêt de l’approche de cartographie fine par déséquilibre de liaison. De plus, cette étude illustre bien le caractère complexe de la susceptibilité génétique de la PR, faisant proba-
blement intervenir des combinaisons de différents facteurs génétiques. Ces résultats doivent cependant être confirmés par des études indépendantes. 4.2.4. PTPN22 en 1p13 Une récente étude cas-témoins américaine a observé une association avec un SNP fonctionnel du gène PTNP22 codant pour la protéine tyrosine phosphate non-receptor type 22 situé dans un locus d’intérêt suggéré par le criblage américain seulement. Cette étude d’association comprenait un échantillon initial de 475 patients atteints de PR et 475 témoins, avec un échantillon de réplication composé de 463 patients issus de familles multiplex et 926 témoins. Une association a été mise en évidence avec l’allèle T du SNP R620 W (1858C/T), substituant un résidu tryptophane à un résidu arginine. La fréquence de l’allèle T était de 14 % chez les patients vs 9 % dans le groupe témoins. Des résultats similaires étaient observés avec l’échantillon de réplication (fréquence de l’allèle T 16 vs 9 %) [58]. Ces résultats suggèrent à nouveau, comme pour TNFR1 et TNFR2, que l’échantillon de familles multiplex présente un intérêt lors de tests d’association [18,19]. La présence de l’allèle T de susceptibilité de ce SNP de PTNP22 a pour conséquence la modification R620 W du premier domaine riche en proline de la protéine, qui interagit avec la protéine Kinase Csk, altérant probablement une régulation négative de l’activation des lymphocytes T [59]. Aucune étude indépendante de réplication ni d’étude familiale de confirmation n’a à ce jour été publiée. Toutefois, il est intéressant de noter que l’allèle T du SNP R620 W de PTPN22 à été associé au diabète de type 1 [59–61], au lupus [62] et plus récemment aux dysthyroïdies autoimmunes [63], en faveur de l’existence de facteurs génétiques de susceptibilité communs à différentes maladies auto-immunes, déjà suggérée par les criblages génomiques. 5. Conclusion 5.1. L’identification de facteurs génétique de susceptibilité de la PR passe par une approche multidisciplinaire L’obtention de ressources d’ADN de personnes dont le phénotype a été clairement défini nécessite la participation de rhumatologues expérimentés. Une expertise en bioinformatique et en statistique permet d’optimiser la constitution et l’utilisation des ressources utilisables pour des études d’association et/ou de liaison, initiées par les biologistes. Enfin, le choix des gènes candidats et des SNPs à étudier peut grandement bénéficier d’une réflexion au sein d’une équipe multidisciplinaire faisant intervenir des biologistes moléculaires, des généticiens et des rhumatologues. Le succès d’une telle entreprise est facilité par une étroite collaboration et des échanges entre différentes équipes de recherche. 5.2. Les enjeux de la découverte de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR sont multiples La découverte de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR ouvrira bien entendu de nouvelles perspectives théra-
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peutiques, mais aussi diagnostiques et pronostiques. L’intérêt de l’identification d’un marqueur génétique réside dans son caractère permanent et donc non modifié par les différents traitements entrepris. Ainsi, l’établissement de critères diagnostiques et pronostiques précoces représente un des enjeux important des années futures, avec les facteurs pharmacogénétiques, afin d’optimiser la prise en charge thérapeutique des patients atteints de PR. En effet, certains de ces facteurs génétiques pourraient influencer l’évolution de la maladie et constituer des marqueurs prédictifs de sévérité ou influencer la réponse à une thérapeutique donnée. De nombreuses études à la recherche de marqueurs diagnostiques, de marqueurs prédictifs de sévérité sont actuellement en cours ainsi que des études pharmacogénétiques, soulignant l’importance de l’approche génétique dans une maladie complexe comme la PR.
Remerciements Nous remercions les personnes atteintes et leurs familles, ainsi que leurs rhumatologues qui participent à l’étude de GenHotel. Ces travaux sont soutenus par l’ARP depuis 1993 et par : association française des polyarthritiques, société française de rhumatologie, association rhumatisme et travail, association Poly-arctique, groupe Taitbout, les laboratoires Shering, Pfizer, Wyeth, Amgen, académie de médecine, FRM, Ministère de la santé, Ministère de la recherche, faculté de médecine Lariboisière Saint-Louis, Genopole, conseil régional d’Ile de France, conseil général de l’Essonne, AFSSAPS et PRO-A dans le cadre des programmes nationaux de recherche de l’Inserm.
Références [1] [2] [3]
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Génétique de la polyarthrite rhumatoïde Philippe Dieudé a,b, François Cornélis a,b,c,d,* a
GenHotel, EA3886, Laboratoire de Recherche Européen pour la Polyarthrite Rhumatoïde, universités Evry-Paris VII, 2, rue Gaston-Crémieux, 91000 Evry, France b Fédération de rhumatologie, hôpital Lariboisière, 75010 Paris, France c Unité de génétique clinique, hôpital Lariboisière, 75010 Paris, France d Consultation de génétique adulte, centre hospitalier Sud-Francilien, 91000 Evry-Corbeil, France Reçu le 29 novembre 2004 ; accepté le 13 décembre 2004 Disponible sur internet le 10 mars 2005
Mots clés : Polyarthrite rhumatoïde ; Génétique Keywords: Rheumatoid arthritis; Genetics
1. Évaluation de la composante génétique de la PR 1.1. Etudes d’agrégation familiale L’existence d’une prédisposition familiale de la PR a été initialement suspectée devant l’observation d’une agrégation familiale de la maladie : la prévalence de la PR chez les apparentés du premier degré d’une personne atteinte varie de 2 à 12 % [1], alors que dans la population générale elle varie de 0,2 à 1 %. Cette agrégation est mesurée par le paramètre ls (« s » pour sibling, c’est-à-dire frères ou sœurs), définit comme le rapport de la prévalence de la maladie chez les apparentés du premier degré sur la prévalence de la maladie dans la population générale. La valeur de ce paramètre ls est évaluée entre 3 et 15 dans la PR [2]. Cette agrégation familiale reflète à la fois le risque génétique et le risque environnemental apportés par les facteurs partagés au sein d’une famille [3,4].
tes (3 à 4 fois plus élevé en moyenne que chez les dizygotes du même sexe), confirme l’implication de facteurs génétiques dans la susceptibilité à la PR. L’importance des facteurs environnementaux est également soulignée, puisque ce taux est loin de 100 %. Une récente étude de jumeaux Danoise n’a pas répliqué les résultats précédents, suggérant un rôle mineur des facteurs génétiques dans la susceptibilité à la PR [8]. Cette étude présente probablement un biais dans le recrutement des patients atteints de PR, la prévalence de la maladie (0,15 %) y étant très nettement inférieure à celle attendue. De plus, l’intervalle de confiance du taux de concordance chez les jumeaux monozygotes allait de 0 à 24,7, restant donc largement compatible avec les études précédentes.
2. Méthodes d’identification des gènes de susceptibilité de la PR
1.2. Études de jumeaux
2.1. Études de liaison
L’étude du taux de concordance de la PR chez les jumeaux (proportion de seconds jumeaux malades dans les paires atteintes) a permis de confirmer l’existence d’une prédisposition génétique à la PR. Le taux de concordance varie de 12 à 30 % pour les jumeaux monozygotes, alors qu’il varie de 5 à 10 % pour les jumeaux dizygotes du même sexe [5–7]. Le taux de concordance plus élevé chez les jumeaux monozygo-
Les études de liaison génétique par criblage du génome (genome scan des anglo-saxons) font appels aux différents polymorphismes présents sur la séquence d’ADN génomique. Elles ont pour but l’identification de régions chromosomiques ou loci d’intérêts pouvant contenir chacun un, voire plusieurs, gènes de susceptibilité de la maladie. Pour ce faire, on peut utiliser des marqueurs polymorphes multialléliques (microsatellites) répartis de façon régulière, sur l’ensemble du génome [9], voire depuis peu, des marqueurs bialléliques, en beaucoup plus grand nombre. L’analyse de liaison néces-
* Auteur correspondant. Adresse e-mail : [email protected] (P. Dieudé). 1169-8330/$ - see front matter © 2005 Publié par Elsevier SAS. doi:10.1016/j.rhum.2004.12.016
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site l’utilisation d’un matériel familial spécifique, composé d’au moins une paire de germains atteints (frères ou sœurs : sibling en anglais) : on parle de familles multiplex ou affected sib pair (ASP). Le principe de l’analyse de liaison repose sur la recherche d’un excès de ressemblance des génotypes entre germains atteints à un locus donné par rapport à la ressemblance attendue d’après les lois de Mendel. Ainsi, dans l’hypothèse d’un marqueur polymorphe multiallélique lié à un gène de susceptibilité de la maladie, les germains atteints partageront au sein d’une famille les mêmes allèles de façon plus fréquente que ne le voudraient les lois de Mendel. On recherche donc un excès d’allèles partagés par les deux germains atteints pour un ou plusieurs marqueurs. L’analyse de liaison met ainsi en évidence des régions chromosomiques d’intérêt, au sein desquelles seront recherchés les gènes candidats. Cette approche a l’immense avantage de s’affranchir d’hypothèse préalable (position des loci notamment). En contrepartie, elle souffre d’un manque de puissance. En dehors de rares loci pour lesquels un argument de liaison génétique majeur est aisément retrouvé (seulement HLA pour la PR), la plupart des facteurs génétiques ne seront, détectés, peut être qu’à un criblage sur dix. En outre, au seuil statistique utilisé pour augmenter la sensibilité de cette approche, les loci retenus ne sont que suggérés : beaucoup sont alors de « faux positifs ». Par exemple, pour un criblage systématique du génome utilisant environ 300 marqueurs microsatellites, on s’attend à observer des faux positifs pour 15 marqueurs (au risque alpha de 5 %). Pour une pathologie complexe comme la PR, la réalisation de criblages du génome sur différentes populations génétiquement homogènes permet de détecter les loci d’intérêts. Cette approche ne garantit la détection que d’une partie des principaux gènes de la PR, comme l’illustre le gène de l’insuline dans le diabète de type 1, qui reste habituellement indétecté aux criblages du génome, bien qu’étant un facteur génétique de susceptibilité bien établi de la maladie. 2.2. Études d’association L’intérêt des études d’associations est qu’elles sont beaucoup plus puissantes que les études de liaison. Elles sont aussi beaucoup plus précises : un marqueur associé à une maladie est a priori à quelques kilobases (Kb) du variant génétique en cause dans la susceptibilité à la maladie, pour quelques milliers de Kb pour un marqueur lié. Le corollaire et inconvénient, est que le nombre de marqueurs à étudier est beaucoup plus élevé, limitant l’application à l’étude de gènes candidats ou de loci d’intérêts. Les résultats d’études d’association doivent être interprétés avec prudence. Une réplication des résultats sur des cohortes indépendantes est indispensable. Une confirmation par une étude familiale est nécessaire. En outre, la mise en évidence d’une association ne permet pas de conclure à l’implication formelle du gène candidat testé dans la susceptibilité génétique de la maladie, mais seulement de l’existence d’un facteur génétique à proximité. Ce sont les études fonctionnelles des variants associés qui peuvent démontrer le mécanisme physiopathogénique.
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2.2.1. Approche gène candidat Les études d’associations peuvent être utilisées pour tester l’implication de gène candidat à jouer un rôle dans la susceptibilité génétique à la maladie. Un gène, considéré comme candidat de par sa fonction, pour les possibles implications physiopathologiques d’un variant allélique, peut l’être aussi de par sa localisation au sein d’un locus d’intérêt identifié lors du criblage du génome. L’approche gène candidat peut se faire selon une étude cas–témoins : des sujets malades non apparentés sont comparés à des sujets sains non apparentés. Les patients et les témoins sont appariés pour la population d’origine, en tenant compte de l’origine ethnique, de manière à ce que les deux groupes ne se distinguent que par la maladie. L’intérêt des études cas-témoins réside essentiellement dans la facilité de mise en œuvre. Toutefois, l’étude d’association cas-témoins ne peut éviter le risque majeur de biais de stratification entre les patients et les témoins. L’appariement imparfait a pour conséquence une différence de la distribution des génotypes entre les deux groupes comparés, conduisant éventuellement à un faux positif. Certains auteurs ont proposé l’utilisation préalable d’un panel de marqueurs génétiques connus jouant le rôle d’étalon pour dépister un éventuel biais de stratification entre les deux populations testées, mais cette technique reste controversée [10]. Pour contourner ce biais un modèle d’étude d’association utilisant un échantillon de familles nucléaires (une personne atteinte et ses deux parents) a été développé. Plusieurs tests sont appliqués. La Transmission Disequilibrium Test (TDT) compare la fréquence de transmission d’un allèle étudié, à celle attendue d’après les lois de Mendel. Un autre test consiste à comparer la distribution des allèles d’un marqueur polymorphe notamment bi-allélique (single nucleotide polymorphism [SNP]) transmis par leurs parents aux personnes malades, à la distribution des allèles parentaux non transmis. L’avantage majeur est de constituer un groupe témoin parfaitement apparié pour la population d’origine au groupe de malades étudiés : la comparaison se fait entre les allèles parentaux transmis et non transmis [11]. 2.2.2. Approche par cartographie fine de déséquilibre de liaison de loci d’intérêt D’autres auteurs proposent une approche plus systématique en réalisant une cartographie fine des régions d’intérêts définies préalablement par le criblage génomique, en testant de manière systématique des centaines de SNPs [12,13]. On parle de cartographie fine par déséquilibre de liaison. 2.3. Intérêt des familles ASP pour les études d’association En l’absence de différence majeure entre les rares formes familiales et les formes sporadiques, il est licite d’utiliser les familles ASP pour des études d’association. Radstake et al. comparant 142 patients ayant une PR sporadique à 36 patients ayant une histoire familiale de PR, ont montré qu’il n’existait pas de différence génétique pour HLA-DRB1 ni phénotypique, entre la PR dans sa forme familiale et dans sa forme
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sporadique [14]. Cette étude conforte les constatations faites par Wolfe F. et al. qui ne trouvaient pas de différences démographiques, cliniques et évolutives de la PR en comparant 96 patients ayant une PR familiale à 860 PR non familiales [15]. De récentes études d’association suggèrent que l’utilisation d’échantillons familiaux de PR pourrait être d’une grande utilité dans la mise en évidence d’un facteur génétique de susceptibilité. En effet, l’échantillon familial multiplex pourrait avoir la particularité de « concentrer » un facteur génétique recherché, ce dernier étant plus « dilué » dans des échantillons où la maladie est présente de manière sporadique. Ainsi, la fréquence de HLA-DR4 a été trouvée statistiquement supérieure dans un échantillon de 129 PR familiale comparée à celle de 217 PR non familiaux (68,2 vs 54,8 % ; p = 0,019) [16]. De même, un polymorphisme du gène TNFR2 (TNF Receptor 2) a été associé à la PR, restreinte à sa forme familiale, dans deux populations caucasiennes distinctes [17,18]. Une approche similaire a récemment permis du suggérer une association entre la PR et le gène TNFR1 [19]. Ces études laissent supposer que l’échantillon familial pourrait être d’une grande utilité pour la détection de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR. Toutefois, l’utilisation de l’échantillon familial n’obère pas le biais de stratification posé par les études cas-témoins, si bien que les précautions de réplication indépendante et d’argument de liaison restent de mise.
3. La prédisposition génétique de la polyarthrite rhumatoïde n’est que partiellement expliquée par certains allèles du complexe HLA L’association génétique entre des gènes localisées dans la région HLA et la susceptibilité à la PR a été suspectée dès 1976 par Stastny [20]. Quelques années plus tard, l’existence d’une association entre les gènes de la région HLA-DR codant pour les antigènes DR4 et DR1 est mise en évidence [21,22]. Vers la fin des années 1980, alors que les techniques de biologie moléculaire ont permis de séquencer le locus HLADRB1, Gregersen avance l’hypothèse de l’épitope partagé ou shared epitope (SE), comme explication à l’association constatée entre la région de classe II du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et la susceptibilité à la PR [23]. L’hypothèse de l’épitope partagé suppose une implication directe des molécules HLA-DR dans la physiopathologie de la PR, attribuant l’association HLA-DR et PR à certains allèles de susceptibilité, dont la particularité est de coder pour une séquence homologue d’acides aminés dans la 3e région hypervariable du premier domaine de la chaîne bêta HLA-DR [23]. Cette séquence, qui concerne les acides aminés en position 70 à 74 (70QRRAA74 ou 70KRRAA74 ou 70RRRAA74), est codée par les allèles DR4 (DRB1*0401, 0404 et 0405), DR1 (DRB1*0101 et 0102) et DR10 (DRB1*1010) et est associée à la PR [23]. Le rôle exact de l’épitope partagé n’a pas été clairement établi : les mécanismes biologiques expliquant l’association entre les allèles HLA-DRB1 codant pour
le SE et la susceptibilité de la PR n’ont pas encore été élucidé [24,25]. L’hypothèse de l’épitope partagé ne peut cependant pas rendre compte de l’ensemble de la contribution génétique du locus HLA, si bien que d’autres gènes du complexe HLA seraient impliqués dans la susceptibilité génétique de la PR. Des gènes candidats existent au sein de la région du CMH de Classe II, mais aussi du CMH de Classe III, notamment le gène TNFa [26–29]. Il existe par ailleurs une hétérogénéité dans la susceptibilité génétique des allèles codant pour le SE au sein d’une même population. Chaque allèle du SE ne confère pas le même risque relatif de développer une PR. Il en est de même pour certains génotypes. Ainsi, le génotype hétérozygote HLA-DRB1*0401/0404 confèrerait un risque relatif proche de 30 [30]. Il existe une hétérogénéité inter populations dans la susceptibilité génétique des allèles codant pour le SE. L’association entre PR et allèles du SE n’est pas retrouvée dans certaines populations, notamment les Afroaméricains et Hispano-américains [31,32]. Si HLA-DRB1 représente le composant génétique principal de la PR, le locus HLA ne contribue que pour environ 30 % au risque familial global [1,33,34]. De plus, il faut noter que près de 40 % de la population générale porte un des allèles HLA-DR de prédisposition à la PR, contre plus de 70 % des malades. Les allèles de susceptibilité HLA-DRB1 ne sont donc ni indispensables, ni suffisants au développement de la PR chez un individu donné. Ainsi, la recherche des allèles du SE ne constitue en aucun cas un test génétique de dépistage de la PR à l’échelon individuel. L’ensemble de ces constatations suggère l’implication d’autres facteurs génétiques nonHLA dans la prédisposition de la PR. Les études génétiques épidémiologiques suggèrent qu’il existe en fait un gène majeur de susceptibilité et un groupe de gènes mineurs [35,36]. Il est à l’heure actuelle impossible d’en préciser le nombre et l’importance. Plusieurs combinaisons possibles de ces gènes mineurs pourraient être impliquées comme facteurs de susceptibilité de la maladie.
4. Prédisposition génétique de la PR et gènes non-HLA 4.1. Données des études de liaison Depuis 1998, sept criblages du génome ont été réalisés au sein des populations françaises, anglaise, américaine et de la population japonaise. Si toutes ces études confirment l’implication du locus HLA dans la susceptibilité génétique de la PR, aucune à ce jour n’a démontré formellement l’existence d’un autre locus de susceptibilité [37–43]. L’interprétation de ces résultats repose sur un défaut de puissance statistique pour la détection de gènes ayant une contribution mineure à la liaison génétique dans la PR [44]. Un espacement important des marqueurs microsatellites des premiers criblages (11 cM en moyenne) et l’utilisation de marqueurs différents ont aggravé le manque de puissance et gêné les possibilités de comparaisons entre criblage. Pour palier cet espacement trop important des marqueurs, une analyse de liaison vient
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d’être publiée au sein de la population caucasienne française, utilisant 1088 marqueurs microsatellites et réalisant ainsi le criblage du génome le plus fin pour la PR avec des marqueurs hautement informatifs. Cette analyse fine du génome a confirmé l’implication du locus HLA et a permis de recenser 19 loci non-HLA situés sur les chromosomes 1, 2, 3, 4, 5, 12, 13, 16, 18, 20, 22 et X [43]. Les autres criblages ont révélé l’existence de régions d’intérêt concordantes pour neuf de ces loci, situés sur les chromosome 1, 2, 5, 13, 16, 18 et X, communs avec au moins un autre criblage [37,41–43]. On notera que deux loci proximaux du chromosome 1 et le locus proximal du chromosome 16 ont aussi été détectés par une récente méta analyse des premiers criblages génomiques français, anglais, américains et japonais [45]. Seul un de ces loci commun a été détecté par trois études différentes, sur le chromosome 18 [41–43]. Récemment, un criblage du génome utilisant 11245 SNPs, a d’une part confirmé l’implication de HLA-DRB1 et d’autre part suggéré la présence de loci d’intérêt aux Chromosomes X, 12, 13 et 21 [13]. Enfin, certaines régions chromosomiques d’intérêt semblent communes à différentes maladies auto-immunes comme la PR, le lupus, le diabète insulinodépendant, le vitiligo, les dysthyroïdies autoimmunes, suggérant la participation de facteurs génétiques de susceptibilité communs [38]. Ces données reflètent les constations de la pratique clinique, où il est courant de constater l’agrégation de diverses maladies auto-immunes dans les familles de patients atteints de PR. L’ensemble des données actuelles des diverses analyses de liaisons a permis de confirmer l’implication du locus HLA et de mettre en évidence certains loci d’intérêts communs contenant des gènes candidats pour lesquels des tests d’association sont à réaliser. Le criblage du génome est une approche essentielle dans la recherche des facteurs génétiques de la PR. Cette approche à déjà montré son efficacité pour des pathologies multifactorielles telle la maladie de Crohn [46,47]. 4.2. Données des études d’association Pour les raisons explicitées plus haut, ne seront détaillées dans cette revue que les études d’association pour lesquelles soit les résultats ont été répliqués sur des cohortes indépendantes, soit elles ont été réalisées sur des échantillons de grande taille, soit le choix du gène candidat reposait sur des données de liaison. Toutefois, un grand nombre d’études d’association concernant la polyarthrite rhumatoïde ont été réalisées. La plupart des différents polymorphismes des gènes candidats testés ainsi que les résultats des tests d’associations sont disponibles sur le site Genetic Association Database (http://geneticassociation.nih.gov/). 4.2.1. TNFR2 en 1p36 (bras court du chromosome 1) Plusieurs criblages ont identifié 1p36 comme locus d’intérêt pour la PR [40,41]. Le gène TNFR2 codant pour le récepteur II du TNFa est situé au sein de ce locus. Le rôle essentiel joué par le TNFa dans la physiopathologie de la PR et la présence du gène codant pour TNFRII au sein d’un locus
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d’intérêt, font de TNFR2 un gène candidat majeur de la PR. Un SNP substituant un résidu méthionine en résidu arginine en position 196 (exon 6) a pour conséquence une modification de la signalisation intracellulaire après fixation du TNFa sur le récepteur TNFRII [48]. Plusieurs études cas-témoins réalisées sur des cohortes de patients japonais et hollandais n’ont pas mis en évidence d’association entre ce polymorphisme de l’exon 6 de TNFR2 et la PR [49,50]. Cependant, une étude d’association cas-témoins réalisée au sein de la population anglaise caucasienne comparant 240 patients atteints de PR familiale à 137 témoins a mis en évidence une association entre l’allèle 196R (p = 0,046), le génotype 196R/R (p = 0,03) de TNFR2 et la PR. Cette association, restreinte à la forme familiale de la maladie, était retrouvée par la même équipe sur une cohorte dite de vérification comparant 357 patients aux 137 mêmes témoins [17]. L’association entre PR et le génotype 196R/R de TNFR2 a été répliquée sur une cohorte indépendante de patients français caucasiens atteints de forme familiale, confirmant l’association restreinte aux familles multiplex et affinant l’hypothèse initiale en utilisant les données d’analyse de liaisons au locus du gène TNFR2. En effet, le génotype homozygote à risque 196R/R était retrouvé en excès chez les patients dont le germain atteint était génétiquement identique au locus du gène étudié [18]. Depuis, une étude japonaise cas-témoins a montré une surreprésentation de l’allèle 196R de TNFR2 dans la PR [51]. Toutefois, ces résultats doivent être interprétés avec prudence, d’autres études sur des cohortes indépendantes sont nécessaires avant d’affirmer l’implication définitive de ce gène dans la susceptibilité à la PR. Dans l’hypothèse où TNFR2 serait un réel facteur génétique de la PR, ce dernier ne semble jouer qu’un rôle modeste, puisque cette association est restreinte uniquement à la forme familiale de la maladie. Enfin, sur le plan clinique il est important de garder à l’esprit que la fréquence de ce génotype à risque 196R/R, ne concerne, pour l’étude française, que 3 % des patients atteints de PR sporadique et 11 % des patients ayant au moins un germain atteint, c’est-à-dire une minorité de patients. 4.2.2. PADI4 en 1p36 PADI4 est localisé au sein du même locus d’intérêt situé en position 1p36 que TNFR2. Ce locus contient le cluster comprenant les gènes codant pour les peptidyl arginine déiminases (PADs), enzymes responsables de la citrullination des résidus arginine. Les épitopes citrullinés sont à l’origine de l’apparition d’auto-anticorps spécifique de la PR : anti-Sa, antifillagrine, anti-CCP (anticyclic citrullinated peptide). La spécificité de tels anticorps pour la PR suggère un rôle important de la citrullination et donc des enzymes PADs dans la physiopathologie de la PR, faisant des gènes PADs des candidats majeurs. Une étude cas-témoins réalisée au sein de la population japonaise, comparant 830 patients atteints de PR à 736 témoins, a montré une association pour huit SNPs du gène PADI4 avec la PR. L’association la plus forte concernait le SNP padi4_94*T/C. De plus, un haplotype de PADI4 défini par cinq SNPS exoniques (padi4_89*A/G,
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padi4_90*T/C, padi4_92*G/C, padi4_94*T/C et padi4_104*T/C) a été identifié comme associé à la PR. Cet haplotype de susceptibilité jouerait un rôle fonctionnel en modifiant la stabilité de l’ARNm transcrit (action stabilisante) et serait associé à la présence d’anticorps antifillagrine citrullinée chez les patients atteints de PR [52]. Cependant, l’association entre le gène PADI4 et la PR n’a pas été répliquée dans la population anglaise lors d’une étude castémoins testant l’haplotype de susceptibilité de PADI4 en comparant sa fréquence parmi 839 patients à 481 témoins [53]. Par ailleurs, une récente étude française réalisée sur une cohorte de 173 patients atteints de PR n’a pas montré d’association entre la présence de l’haplotype de susceptibilité de PADI4 et la présence d’anticorps anti–CCP [54]. Surtout, une récente étude familiale européenne a montré l’absence d’arguments en faveur de l’haplotype japonais, résultat particulièrement important au vu de la robustesse de la méthodologie familiale [55]. Cela étant dit, pour tester complètement l’hypothèse, une investigation exhaustive des gènes PADs est nécessaire, idéalement fondé sur une approche familiale. 4.2.3. SLC22A4 et RUNX1, respectivement en position 5q31 et 21q22 Selon une approche similaire à celle utilisées pour PADI4 (cartographie fine par déséquilibre de liaison), la même équipe japonaise a montré l’existence d’une association entre le gène SLC22A4 et la PR [56]. Le gène SLC22A4 est localisé en 5q31 et code pour la protéine solute carrier family 22 A4. Le rôle exact de cette protéine n’est pas clairement établi. Le locus du gène SLC22A4 n’est pas compris dans une région d’intérêt. Toutefois SLC22A4 est localisé dans une région comprenant un grand nombre de gènes impliqués dans les mécanismes de l’inflammation et le locus contenant SLC22A4 a été associé à la maladie de Crohn [57]. L’étude cas-témoins réalisée dans la PR a comparé les fréquences alléliques et génotypiques de 115 SNPs chez 830 patients à 658 témoins. Une association a été mise en évidence pour un SNP intronique situé dans une séquence qui constitue un site de fixation pour le facteur de transcription RUNX1. La présence de l’allèle T de susceptibilité aurait pour conséquence une augmentation de l’affinité de RUNX1 pour son site de fixation, ce dernier ayant une action régulatrice négative sur la transcription de SCL22A4. Ainsi, selon les auteurs, une diminution de la production de SLC22A4 serait impliquée dans la physiopathologie de la maladie, selon des mécanismes qui restent inconnus. Les mêmes auteurs japonais ont testé un SNP intronique du gène RUNX1 (RUNX1 comme SCL22A4 est situé en dehors des loci d’intérêt du criblage), dont le rôle fonctionnel n’est pas précisé, et ont observé une association à la PR. Enfin, dans cette étude, la présence conjointe des génotypes homozygotes pour les allèles à risque de chacun des 2 SNPs était très fortement associée à la PR. Ces données sont intéressantes car elles montrent l’intérêt de l’approche de cartographie fine par déséquilibre de liaison. De plus, cette étude illustre bien le caractère complexe de la susceptibilité génétique de la PR, faisant proba-
blement intervenir des combinaisons de différents facteurs génétiques. Ces résultats doivent cependant être confirmés par des études indépendantes. 4.2.4. PTPN22 en 1p13 Une récente étude cas-témoins américaine a observé une association avec un SNP fonctionnel du gène PTNP22 codant pour la protéine tyrosine phosphate non-receptor type 22 situé dans un locus d’intérêt suggéré par le criblage américain seulement. Cette étude d’association comprenait un échantillon initial de 475 patients atteints de PR et 475 témoins, avec un échantillon de réplication composé de 463 patients issus de familles multiplex et 926 témoins. Une association a été mise en évidence avec l’allèle T du SNP R620 W (1858C/T), substituant un résidu tryptophane à un résidu arginine. La fréquence de l’allèle T était de 14 % chez les patients vs 9 % dans le groupe témoins. Des résultats similaires étaient observés avec l’échantillon de réplication (fréquence de l’allèle T 16 vs 9 %) [58]. Ces résultats suggèrent à nouveau, comme pour TNFR1 et TNFR2, que l’échantillon de familles multiplex présente un intérêt lors de tests d’association [18,19]. La présence de l’allèle T de susceptibilité de ce SNP de PTNP22 a pour conséquence la modification R620 W du premier domaine riche en proline de la protéine, qui interagit avec la protéine Kinase Csk, altérant probablement une régulation négative de l’activation des lymphocytes T [59]. Aucune étude indépendante de réplication ni d’étude familiale de confirmation n’a à ce jour été publiée. Toutefois, il est intéressant de noter que l’allèle T du SNP R620 W de PTPN22 à été associé au diabète de type 1 [59–61], au lupus [62] et plus récemment aux dysthyroïdies autoimmunes [63], en faveur de l’existence de facteurs génétiques de susceptibilité communs à différentes maladies auto-immunes, déjà suggérée par les criblages génomiques. 5. Conclusion 5.1. L’identification de facteurs génétique de susceptibilité de la PR passe par une approche multidisciplinaire L’obtention de ressources d’ADN de personnes dont le phénotype a été clairement défini nécessite la participation de rhumatologues expérimentés. Une expertise en bioinformatique et en statistique permet d’optimiser la constitution et l’utilisation des ressources utilisables pour des études d’association et/ou de liaison, initiées par les biologistes. Enfin, le choix des gènes candidats et des SNPs à étudier peut grandement bénéficier d’une réflexion au sein d’une équipe multidisciplinaire faisant intervenir des biologistes moléculaires, des généticiens et des rhumatologues. Le succès d’une telle entreprise est facilité par une étroite collaboration et des échanges entre différentes équipes de recherche. 5.2. Les enjeux de la découverte de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR sont multiples La découverte de facteurs génétiques de susceptibilité de la PR ouvrira bien entendu de nouvelles perspectives théra-
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peutiques, mais aussi diagnostiques et pronostiques. L’intérêt de l’identification d’un marqueur génétique réside dans son caractère permanent et donc non modifié par les différents traitements entrepris. Ainsi, l’établissement de critères diagnostiques et pronostiques précoces représente un des enjeux important des années futures, avec les facteurs pharmacogénétiques, afin d’optimiser la prise en charge thérapeutique des patients atteints de PR. En effet, certains de ces facteurs génétiques pourraient influencer l’évolution de la maladie et constituer des marqueurs prédictifs de sévérité ou influencer la réponse à une thérapeutique donnée. De nombreuses études à la recherche de marqueurs diagnostiques, de marqueurs prédictifs de sévérité sont actuellement en cours ainsi que des études pharmacogénétiques, soulignant l’importance de l’approche génétique dans une maladie complexe comme la PR.
Remerciements Nous remercions les personnes atteintes et leurs familles, ainsi que leurs rhumatologues qui participent à l’étude de GenHotel. Ces travaux sont soutenus par l’ARP depuis 1993 et par : association française des polyarthritiques, société française de rhumatologie, association rhumatisme et travail, association Poly-arctique, groupe Taitbout, les laboratoires Shering, Pfizer, Wyeth, Amgen, académie de médecine, FRM, Ministère de la santé, Ministère de la recherche, faculté de médecine Lariboisière Saint-Louis, Genopole, conseil régional d’Ile de France, conseil général de l’Essonne, AFSSAPS et PRO-A dans le cadre des programmes nationaux de recherche de l’Inserm.
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