LES ETUDES GENETIQUES FAMILIALES DES SPONDYLARTHROPATHIES

INTRODUCTION

La spondylarthrite ankylosante (SPA) est une maladie inflammatoire touchant avec prédilection les structures axiales (sacro-iliaques, rachis et thorax antérieur) à tendance ankylosante avec ossification sous ligamentaire et des enthèses. Source de déformations parfois handicapantes (25 à 30 % de formes sévères), cette maladie peut s'accompagner de manifestations systémiques pouvant dans certaines localisations notamment cardiaques pleuro pulmonaires et/ou neurologiques compromettre le pronostic vital.

Il s'agit d'une affection fréquente venant en second rang après la polyarthrite rhumatoïde.Elle touche 300.000 personnes en France et environ 1,5 million en Europe. Classiquement, les hommes sont plus atteints que les femmes. Cette prédominance masculine a tendance à diminuer dans les études les plus récentes, peut-être en raison d'une meilleure connaissance de la maladie chez la femme. Les formes féminines avaient été sous-estimées antérieurement.

La SPA est une affection de la population jeune: l'âge moyen de début le plus fréquent chez l'adulte se situe entre 20 et 30 ans. Dans les formes juvéniles (20 % des cas), l'âge moyen de début se situe entre 10 et 12 ans.

En raison de la méconnaissance des causes et des mécanismes de la SPA, la prise en charge de cette affection repose sur des thérapeutiques suspensives, dont l'effet est provisoire (rééducation, anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS), cortisone, salazopyrine, imurel, méthotrexate). Cependant une révolution s’est produite avec l’utilisation de l’anti-TNF, mais on ne traite toujours pas la cause de la maladie et à l’arrêt du traitement la maladie repart.

Comme pour la Polyarthrite Rhumatoïde et les diabètes, le défi actuel pour la recherche est de trouver les gènes autres que HLA B27 et de « démonter » les mécanismes de la maladie, responsablent de l’inflammation, de la douleur, des ossifications de la SPA, et par conséquent du handicap qu’elle provoque. Pourquoi savoir cela ? Pour atteindre le but final : traiter tous ceux qui en souffrent, c'est-à-dire vous, de trouver de nouveaux traitements qui s’attaquent aux causes et non pas seulement aux symptômes et de mettre au point de nouveaux tests diagnostiques permettant de reconnaître la maladie le plus précocement possible et si possible d’en déterminer aussi le pronostic !

ETUDE DES CAUSES ET MECANISMES ou PATHOGENIE DE LA SPA:

La pathogénie de la SPA reste encore mal comprise, même si des avancées considérables ont été obtenues en trente ans. Les études actuelles suggèrent que la SPA résulterait de facteurs de susceptibilité génétiques agissant de concert avec des facteurs liés à l’environnement.

Bases génétiques de la SPA:

Le déterminisme génétique de la SPA est maintenant un fait établi. En effet il a été démontré que 5 à 20 % des malades auraient au moins un parent atteint, La maladie est 23 fois plus fréquente chez les sujets apparentés à des sujets atteints.

l'étude des jumeaux monozygotes (vrais jumeaux dont le génome est identique) et dizygotes (faux jumeaux, qui n’ont que la moitié de leurs gènes en commun), révèle une concordance de la maladie (c'est-à-dire que les deux individus sont malades) respectivement de 30% et 10%.

l'association dans certaines familles de formes cliniques différentes de spondylarthropathies est à l'origine de l'unification de ces différentes maladies dans leur pathogénie et leur individualisation au sein des rhumatismes inflammatoires en tant que groupe incluant la SPA, les arthrites réactionnelles et certaines formes associées au psoriasis ou de rhumatismes associés aux entérocolopathies inflammatoires chroniques, maladie de Crohn, rectocolite hémorragique.

Il est certain maintenant que la SPA est une pathologie multifactorielle et multi génique,les gènes qu’on connaît déjà et qui sont associés à la maladie sont indiqués dans le tableau I.

Tableau I: Régions chromosomiques candidates impliquées dans la SPA

Régions	Gènes candidats	Fonctions	Phénotypes
GENES HLA
Chromosome*6p	Gènes HLA I HLAB27 HLA-B7 HLA-B60	présentation de l'Ag	Formes familiales Atteinte axiale Atteinte périphérique
Chromosome*6p	Gènes HLA II HLA-DR 1 HLA-DR 4 HLA-DR7 HLA-DR 8 LMP 2a TAP	Présentation de l'Ag	formes familiales atteinte périphérique uvéite uvéite et atteinte périphérique
Chromosome*6p21	TNF-alpha	Modulation de l'inflammation
GENES NON-HLA
	*12q IFN-g	inhibition des lymphocytes Th2
*14q11/7	TCR-alphq/delta	activation des cellules T
*22q	Cytochrome P450	activation des cellules T métabolisme toxines naturelles ou médicamenteuses

*Liaison entre SPA et des régions (Appelées aussi locus) des chromosomes: 1, 2, 3, 6, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 20

Parmi tous ces gènes candidats (comme cause « d’au moins une partie » de la maladie), le gène HLA-B27 dont la liaison avec la SPA à été décrite en 1973, reste jusqu'à présent le seul gène clairement impliqué dans la prédisposition génétique à la SPA. En effet, chez le rat, l’équipe d’un chercheur Américain, le Prof Taurog, a introduit dans le génome du rat: le HLA-B27 humain et une protéine: la B2-microglobuline et a ainsi montré chez cette nouvelle espèce de rat (qu’on appelle rat transgénique) que l’animal devient atteint de spondylarthropathie ! Les rats à qui on transmet un autre HLA, ne tombent pas malades.

Le gène HLA-B27 est associé à la maladie dans 90% à 97% des cas de spondylarthrite contre 4 à 12 % dans la population générale. Cependant, le risque génétique global imputable à HLA-B27 dans la genèse de la SPA ne représente que 25 à 50 %. Ce qui pousse les chercheurs à rechercher d'autres facteurs de susceptibilité (qui prédisposent à la maladie).

FACTEURS DE L’ENVIRONNEMENT:

Le faible taux de concordance observé chez les jumeaux monozygotes indique un rôle important des facteurs d'environnement (infectieux, toxiques ou alimentaires, psychologiques, inconnus). Les microbes, en particulier certains d’entre eux qui vivent à l’intérieur des cellules ; jouent un rôle important au moins dans une des formes cliniques (arthrite réactionnelle ou AR). Parmi ces microbes, les plus impliqués sont Salmonella, Shigella, Campylobacter et Yersinia pour les AR à point de départ intestinale et Chlamydia, Mycoplasma et Ureaplasma pour celles où l’infection initiale est génito-urinaire.

ROLE DU GENE HLA-B27:

Le rôle physiopathologique exact de B27 reste à préciser, bien que l’on sache qu’il est un gène causal. En effet 3 à 10 % de patients atteints de SPA (cela dépend du phénotype clinique) n’ont pas le gène HLA B27 et la majorité des porteurs sains de B27 ne développeront pas la maladie. Le HLA-B27 est un gène normal, codé par le locus B de classe I du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH).Sa fonction essentielle est de présenter des peptides antigéniques (de toutes petites « protéines » ou antigènes aux lymphocytes T CD8+, des globules blancs qui ont une fonction spéciale de défense. Ces peptides ou antigènes présentés par HLA-B27 sont constitués de 9 à 10 acides aminés.

Quand on parle de HLA B27, tout le monde pense qu’il s’agit d’une seule molécule. En fait, il n’y a pas un seul HLA B27, mais toute une famille de HLA-B27, qui comprend aujourd’hui, au moins 25 membres qu’on appelle sous-types ! La différence entre elle est minime, mais suffisante pour provoquer des conséquences qui peuvent être différentes. C’est aussi cela la diversité humaine ! La plupart de ces sous-types sont associés, à des degrés divers, à la SPA mais il semble que B*2703, variant le plus fréquent chez le Noir africain soit associé à un risque moindre pour la SPA.

PLUSIEURS IDEES OU HYPOTHESES ONT ETE CONCUES PAR LES CHERCHEURS POUR EXPLIQUER LE ROLE DE HLA B27 AU COURS DE LA SPA :

1) le HLA-B27 présenterait des peptides intracellulaires provenant de microbes, qui vont stimuler une réponse spéciale du système de défense de l’organisme (système immunitaire), réponse qui va engendrer la maladie. Selon ce concept dit du "peptide arthritogène", (c’est à dire d’une petite protéine qui déclenche une arthrite ou inflammation de l’articulation).

2) certaines substances ou antigènes qui s’attachent à HLA-B27 ont une même structure que des parties du HLA-B27 lui-même ! Alors le système de défense de l’organisme va « attaquer » ces parties du B27 qui ressemblent aux antigènes et déclencher la maladie par une réaction qu’on appelle auto-immune (dirigée contre soi).

BUT DU TRAVAIL ET STRATEGIE D'ETUDE

Actuellement la recherche des gènes impliqués dans les maladies héréditaires fait appel à la stratégie du clonage positionnel. Dans ce cadre, deux approches sont envisageables:

1)l’approche du gène candidat lorsque l’on a une idée précise des mécanismes physiopathologiques

2)l’approche de l’analyse systématique du génome chez des familles affectées par la maladie, chez qui au moins deux sujets sont malades, à l’aide d’un ensemble de marqueurs (dans notre cas 400) régulièrement répartis le long du génome (on appelle cela aussi : tour du génome=TG). Ces marqueurs sont aussi appelés microsatellites. Ils s’agit de « des balises » dont on va montrer qu’elles sont associées ou non à la maladie, ce qui permettra en répétant les analyses génétiques et en variant les marqueurs d’arriver à trouver les gènes responsables de la maladie.

On peut comparer cela comme les balises posées sur une autoroute pour marquer le chemin d’une ville. Une fois la ville trouvée, il faut trouver le quartier, puis il faut trouver l’immeuble, puis l’appartement, la chambre, le meuble et enfin le tiroir où est le gène. C’est une façon imagée de dire quelles étapes il faut franchir pour trouver les « coupables » !

La recherche de nouveaux gènes prédisposant à la SPA par l’analyse systématique de tous les chromosomes (analyse du génome) a été ainsi réalisée dans les familles collectées par EUROAS. Certaines de ces balises ou marqueurs semblent liées avec la maladie ! Elles sont situées sur plusieurs chromosomes en plus du chromosome 6 où se trouve le HLA B27.

Le but de EUROAS est maintenant de caractériser ces facteurs génétiques afin de développer de nouvelles approches diagnostiques et pronostiques, et à plus long terme de nouveaux traitements.

Comment avons-nous pu arriver à ce résultat ?

Dans un premier temps nous avons entrepris de « récolter » les échantillons d’ADN de familles atteintes. La collecte des familles a été entreprise dans le cadre de notre Consortium Européen. Le programme EUROAS, que j’ai l’honneur de diriger, concerne ainsi l’Etude des Facteurs Génétiques de la Spondylarthrite Ankylosante et des autres Spondylarthropathies. Les partenaires de EUROAS sont : Allemagne, Belgique, Espagne, Finlande, France, Italie, Lettonie, Portugal, Royaume-Uni, Suède, et Turquie sans compter d’autres pays qui souhaitent nous rejoindre !

Notre stratégie ; après avoir collecter plus de 400 familles soit plus de 2635 individus dont on a obtenu le matériel génétique ; c’est maintenant de construire une véritable Banque Génomique Européenne pour rassembler suffisamment de familles et pouvoir réaliser toutes les études nécessaires pour vaincre la SPA, trouver et caractériser les gènes et leurs produits et ouvrir la route à une nouvelle époque de diagnostic et de traitements innovants.

Dans un même temps, ces études permettront de mieux caractériser la génétique des SPA : mode de transmission, pénétrance, poids spécifique des gènes impliqués et leur rôle dans la maladie.

COMMENT CHOISIR LES FAMILLES DITES INFORMATIVES ?

Nos familles ont été sélectionnées à partir de cas index (premier patient de la famille que nous connaissons !) dont le diagnostic est indiscutable. Dans 20% des cas d’autres membres des familles sont atteints. Certains sauront qu’ils sont atteints de la maladie qu’après l’enquête que les rhumatologues vont mener !

Le diagnostic de SPA du proposant et/ou des autres membres atteints a reposé sur les critères de diagnostiques internationalement reconnus qui permettent de classer le type de la maladie (on dit le phénotype clinique).

L'interrogatoire du malade (année de naissance, sexe, informations utiles sur son état de santé), et celui des autres membres de la famille (ses enfants, ses frères et soeurs, ses parents, ses grands parents, ses oncles et tantes ainsi que leurs enfants) permet de reconnaître les sujets atteints de la maladie et aussi de s’assurer que ceux qui déclarent ne pas avoir la maladie ne sont pas atteints.

On se fait aider par les médecins traitants du malade et de la famille.Le recueil des informations ainsi obtenues se fait à l’aide d’un questionnaire qui est le même pour tous les pays.

Après l’étude de ce questionnaire par nos rhumatologues et dans le cas où le dossier est retenu nous demandons le consentement éclairé et signé par écrit de chaque personne acceptant de participer à l'étude. Puis on réalise par ponction d’une veine du bras un prélèvement de 20 ml de sang qui va servir à faire toutes les études génétiques grâce à l’extraction, par les spécialistes, en particulier ceux de Généthon, de l’ADN et des cellules du sang que l’on appelle les lymphocytes.

Il sera bien plus facile de trouver les gènes si les familles qui acceptent de participer ont plusieurs de leurs membres qui souffrent de la maladie (familles dites Multiplex).

Quelques définitions:

On appelle famille simplex une famille où un seul individu est atteint par la maladie.
On appelle famille multiplex quand il y en a plus de deux qui sont atteints.
Lorsque deux frères et sœurs sont atteints on parle de « sib pair » de l’anglais : une paire de germains en français.( Fig Simplex , Multiplex , sib pair).

Il est important de comprendre que pour trouver les gènes impliqués dans la maladie, que plusieurs générations soient représentées et donc en particulier, il est important que les parents soient vivants et que la famille soit la plus grande possible ! Ces familles, que malheureusement, on considère comme appropriées pour les études génétiques doivent se manifester et faire un sacrifice supplémentaire en aidant la recherche par le don d’un peu de leur sang, qui nous permettra de combattre ces maladies dont vous souffrez au quotidien.

En conclusion :

Les spondylarthropathies dont fait partie la spondylarthrite ankylosante sont des maladies à composantes multigénique et multifactoriel avec un facteur environnemental important, rendant ainsi la tâche plus complexe.
Le programme EUROPEEN EUROAS est en marche et c’est en associant nos forces que l’on pourra vaincre cette maladie . Nous avons besoin pour cela de l’aide des patients, de leurs familles, des associations de patients, des autorités concernées et du public dont la générosité et la volonté de vaincre ce groupe de maladies se sont toujours affirmées.