Génétique de l’autisme
Marion [email protected]
Département Hospitalo-Universitaire de Psychiatrie Groupe Hospitalier Chenevier-Mondor
CHU Créteil, Université PARIS XII
Et
Equipe de Psychiatrie GénétiqueINSERM U-513
ALBERT CHENEVIER
Psychiatrie Génétique
INSERM U 513
TROUBLES BIPOLAIRESFrank Bellivier , PHU
Bruno Etain, poste accueil INSERM
SUICIDE Frank Bellivier,
PHU Frédéric Slama, PH
AUTISMENadia Chabane, PH
Pauline Chaste, thèse
SCHIZOPHRENIEFrank Schurhoff, PH
Alexandre Méary, AHUAndréi Szoke, PA
Trouble OBSESSIONNEL-COMPULSIFRichard Delorme, thèse
TEMOINSIsabelle Roy, PH
AXES TRANSVERSAUX
Psychiatrie Génétique
INSERM U 513
EPIDEMIOLOGIE GENETIQUEFlavie Mathieu, ITA INSERM
BANQUE DE DONNEES
Rémy Druckert, CR1
Alain Philippe, ITA
BIOLOGIE MOLECULAIREStéphane Jamain, CR2
Fabien Chevallier, technicien, CDDJasmine Deshommes, technicien, CDD
NEURO-PSYCHOLOGIEAndréi Szoke, PAPsychologues :
Damien Fouques,Aurélie Raust,
Amandine Mondoloni,
PHARMACO-GENETIQUEAlexandre Méary, AHU
PSYCHIATRIEGENETIQUE
CRETEIL
LABORATOIRE GENETIQUE HUMAINE ET FONCTIONS COGNITIVES Pr Thomas BOURGERON (Institut PASTEUR, Paris)
SERVICES DE PSYCHIATRIEParis (Pr MC MOUREN-SIMEONI)Bordeaux (Dr Ch HENRY)Clermont-Ferrand (Pr P-M LLORCA)Nancy (Pr JP KAHN)Montpellier (Dr Ph COURTET)
RESEAU INSERM en PSYCHIATRIE GENETIQUE
PLATEFORME DE PSYCHIATRIE GENETIQUE
ATC INSERMPHARMACO-GENETIQUE DES PYCHOTROPES
INSERM U 513, « NEUROBIOLOGIE ET PSYCHIATRIE »Bruno GIROS
Centre National de Génotypage, Evry
PSYCHIATRIEGENETIQUE
Inserm U-513
TROUBLES BIPOLAIRES National : Créteil, Paris, Bordeaux, Nancy, Montpellier International : « Early onset Bipolar sib-pair study » (Allemagne, Angleterre, Italie, Roumanie, Slovénie, Suisse)
SUICIDE Paris, Montpellier, Genève
AUTISME« P.A.R.I.S. » International Autism Sib-pair StudySweden, Norway, Italy, Belgium, Israel, Austria, USA
SCHIZOPHRENIECréteil, Clermont-Ferrand, MarseilleOttawa, CANADA
TROUBLE OBSESSIONNEL-COMPULSIFParis, Créteil, Bonn (Allemagne) Harvard (USA)
PHARMACO-GENETIQUECréteil, Paris, Lille, Clermont, Rouen, Besançon
Collaborations Nationales et Internationales
Objectifs et Stratégies de Recherche
Constitution des cohortes et
Création des banques de données cliniques, de lignées cellulaires et d’ADN
GENOTYPES
Etudes d’associationEtude de sibs-pairs
PHENOTYPES
Symptômes candidatsEndophénotypes
POUR ETUDIER
1
2 3
1. Constitution des cohortes
Proposants Trios Sibs-Pairs et apparentés
Maladie maniaco-dépressive 822 51 94Schizophrénie 262 35
Suicidants 962Trouble obsessionnel-compulsif 140 40Autisme 500 299 95Témoins « hypernormaux » 150
Au total, une banque > 3500 sujets
Génotypes
Etudes de liaison
Caryotype
?
Recherche de mutations
Etudes d’association
Test de déséquilibre de transmission
Cas Témoins
Gènes candidats
2
3. Stratégies Phénotypiques :Nouvelles approches
Chez les patients
« Symptômes candidats »Composants du phénotype ayant une bonne validité génétique
• ressemblance intra-familiale• formes cliniques homogènes• Haut risque familial• mode de transmission génétique• associé à des gènes candidats
Chez les apparentés non-atteints
« Endophénotypes »Mesure biologique, électrophysiologique ou cognitive permettant l ’identification d’une vulnérabilité génétique chez les apparentés non-atteints
• agrégation familiale• mode de transmission génétique• associée à un gène candidat
Leboyer et al, Trends in Neurosciences, 1998Leboyer, Bellivier Methods in Mol Psychiatry, 2003
Génétique et Psychiatrie
Résultats ?
Autisme
Maladie Maniaco-Dépressive
L’autisme et le syndrome d’Asperger
UNE TRIADE : 1. Absence ou Anomalie des interactions sociales2. Absence ou anomalie du langage 3. Comportements et intérêts restreints, répétitifs et stéréotypés
FREQUENTE :Autisme : 1 pour 1000Asperger : 3.6 pour 1000
COMORBIDITE : 75 % de retard mental30 % épilepsie25 % maladies génétiques associées
Genetique de l’autisme
Prévalence Risque DZ MZ fratrie
Autisme 1/1000 4.5 % 0-6 % 60-90 %
Héritabilité > 90 %
Poids de l’agrégation familiale
Population Générale : 0,1% Récurrence: 4,5% Risque: X 45
1000
50
20
10
5
2
Myopathie de DuchenneHuntington
Autisme
Crown
Schizophrénie, trouble bipolairePsoriasisDiabète (NIDDM)AsthmeHypertension
Génétique de l’autisme
Autisme : la plus génétique des maladies psychiatrique
Transmission Non Mendélienne :
Une maladie génétique complexe
Interaction de plusieurs gènes (3 à 15 ?)
Hétérogénéité Génétique
Difficultés pour identifier les facteurs de susceptibilité génétique?
1. Hétérogénéité clinique, étiologique et génétiqueEx:Association avec des maladies génétiques
spécifiques (15 %) X fragile, Syndrome de Rett , Bourneville etc…
2. Pas de définition valide du phénotype• Autisme ?
• « Spectre de l’autisme » ? Asperger, phobie sociale, troubles du language
• Anomalies Socio-cognitive ? 3. Mode de transmission génétique inconnu ?
Identification des gènes de susceptibilité : stratégies
Etudes de Sib-pair
Transmission desequilibrium test
Etudes d’association(gènes candidats)
Cas / témoins
Caryotype
?
Paris Autism Research International Sibpair studyP.A.R.I.S.1992-2005
• Coordinateurs: Pr Marion Leboyer (France) et Pr Christopher Gillberg
(Sweden)• Pays participant:
Autriche, Belgique, France, Israël, Italie, Norvège, Suède, USA
•Critères d’ Inclusion : . DSM-IV
. ADI-R (Autism Diagnostic Interview)
• Critères d’exclusion :Retard mental profondAutisme Secondaire (bilan métabolique, caryotype, recherche X fragile
imagerie cérébrale)
Paris Autism Research International Sibpair study (PARIS)
Pays
France
Sweden
Israël
USA
Norway
Italy
Austria
Belgium
Total
Sib pairs
28
29
16
7
6
4
2
2
95
Trios
193
48
33
13
12
--
--
--
299
Etude collaborative internationale
Resultats du génome scan (consortium PARIS)
Identification de 11 régions candidates
• 264 marqueurs• 51 familles de sibs• 206 sujets • 54 384 génotypes
Philippe et al, Hum Mol. Genet, 1999
DS283 : bipoint analysis, MLS = 2.23, P = 0.013
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,4
D6
S1
60
0
D6
S4
70
D6
S2
60
D6
S1
66
3
D6
S2
91
D6
S2
82
D6
S2
94
D6
S2
86
D6
S2
83
D6
S2
61
D6
S2
62
D6
S3
06
D6
S4
42
D6
S1
59
9
D6
S4
46
Chromosome 6
Chromosome 6q21 et autisme
51 familles avec 2 atteints par fratrie
Etude de Gènes Candidats
GRIK2 gene(Glutamate Ionotropic
Kainate Receptor 2)
Région 6q16-q21GRIK2 gene(Glutamate Ionotropic Kainate Receptor 2)
Chromosome 6
6p24
6p23
6p21
6q21
6q16
GRIK2
schizophrénieautisme
bipolairedyslexie
Bah et al, 2004 Jamain et al. Mol Psychiatry, 2002
P = 0,0005
GRIK2
59 familles, Lod score = 3.28 p=0.0005
Predisposition Masculine à l’autisme
“Le coin du puzzle”
Syndrome d’Asperger : 8 garçon / 1 fille
Autisme : 4 garçons / 1 fille
Personnes autistes sans traits dysmorphiquesEt avec une imagerie normale : 23 garçons / 1 fille
?
2. Gène Candidat
chromosome X et autisme
Chromosome X
Deletions schizophrénieMilunsky et al., 1999
Délétions autisme Thomas et al., 1999
X fragile (FMR1) Syndrome de Rett (MeCP2)
DXY S 2 33 DXY S 2 07 CA- SHO X DXY S 2 34 DXY S 2 32 XDXY S 2 01 DXY S 2 28 XDXS 709 9 DXS 710 7 DXS 809 5 DXS 106 0 DXS 810 5 DXS 996 DXS 128 3 DXS 122 3 DXS 747 0 KAL e xo n 9 DXS 710 3 DXS 805 1 DXS 710 8 DXS 85 DXS 104 3 DXS 710 4 DXS 710 9 DXS 122 4
SS
CDPX
STS
KAL
MLS
NLGN4 Philippe et al., 1999MLS = 0,89P = 0,0210
NEUROLIGINES : de bons gènes candidats ?
Protéines d’adhésion Cellulaires
• Largement exprimées dans le cerveau
• Stimulent la differentiation pré-synaptique
• Coordonnent taille et position des éléments pré et post synaptique
• Assurent leur cohésion mécanique
La neuroligine-1 (vert) exprimée à la surface d’une cellule rénale induit la différenciation présynaptique dans les axones en contact (rouge).
Neuroligine : un facteur crucial dans la synaptogènese
Dean et al. Nat Neurosci, 2003
cellule non neuronale
neurone
Neuroligin
CASK
Mint
Velis
Bassoon
V̌ siculesynaptique
PRA1
Piccolo
Neurexin Canal calcique
Scheiffele et al. Cell, 2000
Localisation et interaction des neuroligines à la synapse
Les cinq gènes des NEUROLIGINES (NLGN) :localisés dans les régions candidates pour l’autisme
Chromosome 3 Chromosome 17 Chromosome X Chromosome Y
Thomas et al., 1999Philippe et al., 1999MLS = 0,89
Auranen et al., 2002MLS = 2,75Shao et al., 2002MLS = 2,54
Tentler et al., 2002t(13;17)(q14;p13)
Anneren et al., 1995t(17;19)(p13;p11)
Auranen et al., 2002MLS = 4,21
NLGN4Y
NLGN4
NLGN3NLGN2
NLGN1
Une mutation du gène NLGN4 dans l’autisme
ACG CCC AAC GAC TTT TGA CTT CTC CGT GTC T P N D F Stop
T P N D F D T L RACG CCC AAC GAC TTT GAC TTC TCC GTGControl HNL4
Mutant HNL4
396
HNL4 D396Stop
200 témoins : pas de mutation
Ins Thymidine
C
P
I
II
III
ControlMutant
De novo mutation
Jamain et al, Nature Genetics, 2003
mutation NLGN4
wt HNL4
Soluble HNL4?
NH2
TM COOH
mutant HNL4396
816
COOHNH2
[508025 nt]HNL4
(Xp22.31)
Ins T nt1186 D396Stop
Mutation ponctuelle du gène NLGN3 dans l’ autisme
C
P
R R/C K
R451C
C/T mutation Cys en Arginine 451
NLGN4
NLGN3
Laumonnier et al. Am J Hum Genet, 2004
Conséquences fonctionnelles des mutations NLGN
NLGN3 (mutation ponctuelle) Perte de l’activité de stimulation de la
différentiation des synapses Rétention Intra-cellulaire de la protéine
mutante (dans le reticulum endoplasmique)
Diminution de l’activité de liaison à la neurexin
NLGN4 (mutation : codon stop)UNE INACTIVATION FONCTIONNELLE COMPLETE
• Perte de l’activité de stimulation de la différentiation des synapses
• absence de localisation de la protéine à la surface de la cellule
Chih et al, Hum Mol Genetics, 2004Cosmoletti et al, J Neurosci, 2004
Mutations NLGNs :- Associées à l’ autisme - Induisent un phénotype cellulaire responsable
de la perte de l’activité de stimulation de la différentiation pré-synaptique
Une preuve directe de l’association de l’autisme à des anomalies de la circuitrie neuronale
Questions ? Fréquence des mutations des neuroligines (NLGN1,2,3,4,5)
dans l’autisme et le sd d’Asperger ? Quel est le phénotype associé aux mutations Neuroligines ?
Autisme, Asperger, retard mental? les NLGNs sont-elles impliquées dans d’autres maladies ?
Conclusions préliminaires
R451C N796S D396XT612A
Les variations dans les NLGN chez les individus autistes
NLGN1 (3q26)
NLGN3 (Xq13) NLGN4 (Xp22)
R717H
absente chez 90 contrôles
G737R
absente chez 90 contrôles
A738V4 / 94 familles autistes
7 / 90 familles contrôles
absente chez 200 contrôles absente chez 200 contrôles absente chez 350 contrôles
NLGN2 (17p13)
aucun changement d’acide aminé détecté chez 90
individus autistes
aucun changement
d’acide aminé détecté chez les
individus autistes
NLGN4Y(Yq11)
HypothèseL’autisme serait du à une altération de la
formation des synapses créantune sélection anormalede groupes de neurones
Autisme ?
Molécules d’adhésion
cellulaire
Connections anormales ?
Identification des mécanismes moléculaires impliqués dans l’autisme
mutations fonctionnelles
mutations associée à l’autisme
protéines impliquées dans les retards mentaux
Autisme Autisme ? Autisme ?
Autisme ?
Autisme ?
Autisme ?Autisme ?
Autisme
2. Gène Candidat :Des résultats négatifs …
• Chromosome 7 (7q22) : Reelin gene
Krebs et al, Molecular Psychiatry, 2002
• Chromosome 17 (17 q12)Serotonin transporter gene
Betancur et al, 2002, Molecular Psychiatry
• Chromosome Y : Haplogroupe Y
Jamain et al., Mol Psychiatry 2002
Caryotype à haute résolution
Chez les apparentés non malades “ Endophénotypes ”Marqueurs Biologique/cognitif/Electrophysiologique d’une vulnérabilité génétique sous-jacente
• plus fréquent chez les apparentés• indépendant de l’état• stable• mode de transmission génétique• associé à des gènes candidats
ex : marqueurs cognitifs
Chez les patients“Symptômes candidats”
Composants du phénotypequi ont une bonne validité génétique
• ressemblance intra-familiale• identifient formes cliniques • augmente le risque familial
• mode de transmissiongénétique• associé à des gènes candidats
ex : trouble du langage
4. Nouvelles approches phénotypiques
Leboyer et coll., Trends in Neurosciences 1998
Phénotype langage des parents connus Phénotype langage des parents inconnus
Corrélations génotype/phénotype :chromosome 7q et langage ?
1. Troubles de la communication
2. Déficits sociaux
3. Comportements
stéréotypés et
répétitifs
Cliniques Cognitifs
Retard de langage Asymétrie hémisphérique
Retard lecture (Leboyer et coll., 1995) et écriture
Synd Asperger Anomalies socio-cognitivesPhobie social e (Plumet et coll.,
1999)
Personalité schizoïde
Intérêts restreints Fxns exécutives anormales
obsessions / compulsions (Hughes et coll.,1997)
Génétique de l’autisme :Nouvelles définitions phénotypiques ?
Autisme Endophénotypes ?
Remerciements
• Thomas Bourgeron
• Stéphane Jamain
• Christopher Gillberg
• Henrik Ankarsâter
• Catalina Betancur
• Bruno Giros
Génétique humaine et fonctions cognitives
AP-HP, Fondation France Télécom, Fondation pour la Recherche Médicale
Nadia Chabane
Marie-Christine Mouren- Siméoni
HOPITAL ROBERT DEBRÉ
Consultation Autismeet Centre Investigation Clinique