le point sur les pathologies hereditaires de surcharge en fer

LE POINT SUR LES

PATHOLOGIES HEREDITAIRES

DE SURCHARGE EN FER

Le Métabolisme du fer

Synthèse de l’hème

Fer = élément paradoxal

Indispensable à la vie Toxique

Transport de O2

Respiration cellulaire

Fonctions vitalesSynthèse d’ADN

Radicaux libres

Existe sous deux formes Fe2+ Fe3+ peu solubles au pH physiologique

Métabolisme xénobiotiques …

Circulation

Pertes1-2 mg/J

Absorption

3 mg

Utilisation

300mg

20-25 mg/Jferritine

Stockage

Utilisation

1-2 mg/J

300 mg

2,5 g

1,6 g

Le fer dans l’organisme 4-5g

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine Héphaestine

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

Hème

HCP1DMT1

DAP

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine Héphaestine

Hème

?

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

HCP1DMT1

DAP

Ferritine

DMT1 / NRamp2

- Transporteur membranaire de cations métalliques divalentsFe2+, Zn2+, Mg2+, Cu2+

- Conservation au cours de l’évolution : protéines similaireschez les vertébrés, µorganismes, insectes, plantes

- 2 isoformes DMT1- IRE duodénum DMT1 non IRE endosome

- Expression fortement inductible par la carence en fer

Natural Resistance Associated Macrophage Protein

DAP (DMT1 associated protein)

- Expression majoritaire dans l’intestin et le colon

- Co-localisée avec DMT1- IRE dans le duodénum

- DAP interagit avec DMT1- IRE

- Régulation post-transcriptionnelle par le fer intracellulaire

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

DMT1

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine Héphaestine

Hème

?

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

HCP1DAP

HCP1 (Heme Carrier Transporter 1)

HCP1 serait le transporteur du fer héminique

– Chez le rat identification d’une protéine localisée au niveau e de la bordure en brosse du duodénum – Médie le transfert du fer héminique quand exprimée dans les cellules HeLa et les oocytes de xénopes

– HCP1 est régulée par le statut en fer : déficit en fer protéine localisée au pôle apical entérocytes surcharge en fer protéine migre vers le cytoplasme

– HCP1 mRNA fortement exprimés dans le duodénum régulés par l’hypoxie mais pas par le fer

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

DMT1

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine Héphaestine

Hème

?

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

HCP1DAP

La Ferritine

– Hétéropolymère de 24 sous-unités, assemblées en sphère

creuse pouvant contenir 4000 atomes de fer sous forme Fe3+

- Deux types de chaînes polypeptidiques:

• H (heart ou heavy) et L (liver ou light)

• Synthèse dans toutes les cellules

• Variation du rapport H/L selon les tissus

- Propriétés physico-chimiques différentes

• Chaîne H activité ferroxydase (Fe2+ Fe3+)

• Chaîne L catalyse la formation du noyau Fe3+

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

DMT1

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine

Héphaestine

Hème

?

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

HCP1DAP

La Ferroportine

– Transporteur membranaire (9 ou 10 domaines) • Sortie du fer au pôle basolatéral de l’entérocyte• Sortie du fer des macrophages

– La ferroportine serait la seule protéine d’export du fer

– Expression majoritaire dans les entérocytes, les macrophages du foie et de la rate, le placenta

– Expression contrôlée par l’hepcidine

L’Héphaestine

– Oxydation Fe2+ Fe3+

– Famille des oxydases Cu-dépendantes 50% à céruloplasmine

L’ABSORPTION INTESTINALE DU FER

Entérocytes Différenciés

ABSORPTION

DMT1

Fe2+DCYTBFe3+

Ferritine

?

Ferroportine

Héphaestine

Hème

?

Hème

Fe2+

Biliverdine

HMOX1

+ apoTf holoTf

HCP1DAP

La Transferrine

surcharge tissulaire et/ou dommages cellulaires

– Synthétisée et sécrétée par le foie

– Deux sites de fixation pour Fe3+

– Conditions N : Saturation 30%

– Capacité de fixation saturée apparition de fer libre

diffusion passive ou ?

Fe2+

TfR

Circulationsanguine

Cellule

IREG-1Endosome

Acidification

Transferrine

Apo-Tf

Recyclage

Fe3+

Fe3+

Fe2+

DMT1

Ferritine

Mitochondrie

Captation du fer par les cellules utilisatrices

Récepteurs de la Transferrine

- Glycoprotéine homodimérique transmembranaire

- Présente à la surface de tous les types cellulaires

- Fixe 2 molécules de transferrine

TfR1

TfR2- 66% de similitude avec TfR1

- Exprimé principalement dans le foie

- Affinité de la transferrine 30 fois plus faible

Fe2+

TfR

Circulationsanguine

Cellule

IREG-1Endosome

Acidification

Transferrine

Apo-Tf

Recyclage

Fe3+

Fe3+

Fe2+

DMT1

Ferritine

Mitochondrie

Captation du fer par les cellules utilisatrices

Synthèse de l’hèmeBiogénèse des Fe-S

Régulation de la synthèse de protéines clés du métabolisme du fer

FOIE

Internalisation et dégradation de la ferroportine

ferroportine

lysosome

Inhibitionde l’export

DMT1

ferritine

Homéostasie du fer dans l’organisme

HMOX1GR sénescent

Fe2+

Hepcidine25 aa

Inflammation

Fe? HJV

HFE TfR2

IL6

Classification des surcharges en fer héréditaires

généralisées

Les formes juvéniles

Autosomiques récessives

Type I HFE Type 3 TfR2

Autosomique dominante

Type 4 SLC40A1 (ferroportine)

Les formes adultes

Type 2A HJV Type 2B HAMP

L’HEMOCHROMATOSE de Type I 

- Maladie héréditaire monogénique

- Transmission autosomique récessive

- Fréquence 3-5‰ en Europe du nord

- Hyperabsorption intestinale du fer surcharge généralisée

- Trois phases :

• Phase de latence

• Expression biologique FeS

CS transitoire puis permanente

Ferritine

• Maladie clinique 30 - 40 ans chez l’homme

Arthralgies

Mélanodermie

Cardiopathie

Cirrhose Hépatocarcinome

HEMOCHROMATOSE : TABLEAU CLINIQUE

Atteintes endocriniennesmultiples

- Diagnostic : signes chroniques peu caractéristiques

• Asthénie

• Arthralgies

• Elévation modérée des transaminases

- Traitement : soustractions sanguines

• Volume soustrait et rythme

• Bénéfices liés à la précocité du diagnostic

• Mise en place précoce

Espérance de vie du malade = Espérance de vie de la population

HEMOCHROMATOSE de Type I

31 4 65 72

ATG p.Cys282Tyr TGA AATAAA

- Gène HFE (Feder et al.1996)

- Chromosome 6 en 6p.22.2

93%95%

77%

73% 69% 68% 44%

81%

89%

91%

100%

85%

Homozygotie p.Cys282Tyr chez les hémochromatosiques

1 2 3 4 65 7

ATGp.Cys282Tyr

TGAAATAAA

p.Glu168Xp.Trp169X

Autres mutations de HFE1

IVS3 + 1G T

p.Gln283Pro

- E168X (1,16%) et W169X (0,2%) – Nord de l’Italie

- mutations privées

p.His63Aspp.Ser65Cys

Polymorphismes de HFE1

- p.Ser65Cys : Fréquence : 3,3 %

p.Cys282Y / p.Ser65Cys : données

- p.His63Asp : Exclusive de p.Cys282Tyr

Fréquence : 16 %

p.Cys282Tyr /p. His63Asp : 2,5%

Susceptibilité à la surcharge en fer

Surcharge en fer < homozygotes p.Cys282Tyr

Hémochromatose type I

PROTEINE HFE

3

1

SS

2

C282Y

S S

2M

- Protéine HFE HLA Classe I- like

- Localisation : Entérocytes indifférenciés

Foie

Macrophages

- Routage à la membrane : liaison à la 2M

- Mutation p.Cys282Tyr : liaison HFE - 2M

- Complexe HFE- TfR1

de l’affinité du récepteur pour son ligand de l’entrée du fer dans la cellule

« HFE sensor » ??

HEMOCHROMATOSE TYPE 3

- Transmission autosomique récessive, - Tableau clinique similaire à l’hémochromatose type I - Gène TfR2 - localisé en 7q22

- Protéine TFR2 : Pas de régulation par le fer intracellulaire Pas d’interaction avec HFE - Rôle dans le métabolisme du fer ? Absence de gène fonctionnel = surcharge en fer

- Mutations décrites dans familles d’origine sicilienne, italienne, portugaise, française

HEMOCHROMATOSE TYPE 4

- Transmission autosomique dominante

- Anomalie biologique : Hyperferritinémie majeure Saturation Tf normale,

subnormale Précoce

- Histologie : Dépôts de fer prédominent dans les cellules de Küpffer

- Hémochromatose de type 4 ou Syndrome ferroportine Fréquence non

négligeable Pronostic plus favorable

1 2 73 4 5 6 8

Ala77Asp

Trp158LeuVal162del

Asp181ValAsn185AspGly204Ser Arg371Trp Gly490Asp

Gly80SerArg88Gly

Asn144HisAsp157Gly

Gln182His Gly323Val

- Gène SLC40A1 localisé en 2q32 : nombreuses mutations

HEMOCHROMATOSE TYPE 4

- Mutation perte de fonction Entérocyte pas de conséquence Macrophage Anémie abs intes Fe

surcharge en fer

- Mutation résistance à l’hepcidine expression en continu de ferroportine dans l’entérocyte

HEMOCHROMATOSES JUVENILES

- Pathologie rare, transmission autosomique récessive

- Début précoce, évolution rapide Troubles endocriniens et myocardiopathie

- Expression identique dans les deux sexes

- Type 2A

- Type 2B

HEMOCHROMATOSE JUVENILE TYPE 2A

- Gène HJV codant l’hémojuvénile

- Protéine de 426 AA comportant plusieurs domaines fonctionnels : . Transmembranaire . RGM (« repulsive guidance molecule »; guidage des neurones ) . Von Willebrand « like »

- Fonction biologique inconnueInter-action entre Hémojuvéline et HepcidineSujets mutés = hepcidine indétectable dans les urines

Exon 2

5’ 3’

Exon 1 Exon 3 Exon 4

ATG

N269fsX311 R288W R335Q I222N E302K C361R G319fsX341 N372D G250V G320V R385X

V74fsX113 G99V D149fsX245 C80R R176C S85P R131fsX245 W191C G99R A168D S205R L101P F170S H180R S105L D172E

hémojuvéline

Protéine prédite par PfamGRP RGD vWD

GRP : Protéine riche en glycineRGD : Arginine – Glycine – Acide AspararartiqueartiquevWD : domaine von Willebrand like

21 - 78 98 - 100 167 - 310

HEMOCHROMATOSE TYPE 2B

- gène HAMP HEPCIDINE

Hepcidine : régulateur central de l’homéostasie du fer précocité et gravité des hémochromatoses liées

aux taux résiduels d’hepcidine

- Peptide antibactérien de 25 AA, riche en cystéine

- 5 mutations homozygotes décrites

DIAGNOSTIC Cs transferrineEt/ou ferritine

HFE

Hétérozygotie composite HFE

Syndrome ferroportine

Syndrome dysmétabolique

Cs > 65%Cs 45 - 65%

Type 2A ou 2BType 3 TfR2Type 1 mutation?Digénisme ?

Syndrome ferroportine Ft >1000 µg/L

Cs normal, abaissé

Homozygote p.Cys282Tyr Homozygotep.Cys282Tyr

Autres Pathologies

Hémochromatose néonatale

Hémochromatose des africains

Acéruloplasminémie

Atransferrinémie

Syndrome GRACILE

Les Recommandations de l’H.A.S.

(Haute Autorité de Santé)

PRISE EN CHARGE

DE

L’HEMOCHROMATOSE HFE

Sujet connu pour être p.Cys282Tyr/p.Cys282Tyr

Situation du problème

Quelle prise en charge diagnostique et thérapeutique ?

Classification du sujet p.Cys282Tyr/p.Cys282Tyr

0

1

2

3

4

STf STf

Ferritine Ferritine

SAQV

STf

SCPV

Ferritine

STf

SAQV

>45% >300 H>200 F

Quel traitement ?

Quel suivi ?

STf

01

23

4

STf

Ferritine Ferritine

SAQV

STf

CPL

Ferritine

STf

SAQV

0 0 SAIGNEES

Phase d’induction

7ml/kg/semaine

STOCKde FER

Ferritine 50

( 550ml)

Phase d’entretien

Objectif

Ferritine 50

Quel suivi ?

Evaluation clinique

/ 3ans / an à chaque saignée

Evaluation biologique

STf + Ferritinémie

/ 3ans / an Induction Entretien

01

23

4

STf STf

Ferritine Ferritine

SAQV

STf

CPL

Ferritine

STf

SAQV

0

IRONSTORES

Ferritine

7ml/kg/semaine

STOCKde FER

Ferritine 50

( 550ml)

IRONSTORES

7ml/kg/semaine

STOCKde FER

Ferritine 50

( 550ml)

Ferritine300 (H)200 (F)Tous les mois

Toutes les 2 saignées

IRONSTORES

7ml/kg/semaine

STOCKde FER

Ferritine 50

( 550ml)

Hb

(>11 g/dl)

Ferritine 50

Ferritine toutes les 2 saignées

Hb dans les 8 jours qui précèdent la saignée

Lieu

EFS

Cabinet médical

Cabinet IDE

Domicile

Hôpital (Hôpital de jour)

LieuHôpital

EFS

Cabinet médical

Cabinet IDE

Domicile

(L.A.M.)

« Bien qu’il s’agisse d’un geste thérapeutique, la réalisation des saignées au sein des LAM paraît au groupe de travail une option dont il faut encourager le développement.

Celle-ci permettrait en effet de bénéficier du maillage de proximité des LAM sur l’ensemble du territoire, d’un niveau de sécurité certain et des possibilités de gestion des déchets.

Cette possibilité nécessite cependant une modification de la législation en vigueur. »

Conseil Génétique

Parents du 1er degré

Fratrie

Enfants

Parents

Test Génétique

Sat. Tf + Ferritine

Informés par le probant lui-même

( 18 ans)

CONCLUSION

Si des avancées importantes ont été faites dans

• la compréhension du métabolisme du fer

• le démembrement des surcharges en fer

De nombreuses questions concernant les relations

entre les protéines intervenant dans l’homéostasie

du fer restent encore sans réponse

LABORATOIRE DE GENETIQUE MOLECULAIRE - CHU A. MOSSER

V DEHAIS V. DAVID

UMR 6061

J.Y LE GALLJ. MOSSERP. FERGELOT V. DAVID

SERVICE DES MALADIES DU FOIE - INSERM U522

Y. DEUGNIERP. BRISSOTO. LOREAL