Syndrome Cardiofaciocutané

Test NGS en Dysmorphologie et Syndromes de Malformations congénitales Multiples rares

Le NGS a changé l’approche des syndromes dysmorphiques et multidéfects rares. Le NGS comprend le séquençage du génome entier, le WES et le séquençage du panel de gènes, étant un outil à la fois pour les domaines du diagnostic et de la recherche. Il est probable que de nouveaux progrès dans les techniques de NGS établiront un lien plus étroit entre les tests génétiques cliniques et de recherche (un processus similaire a été observé dans la détection des aberrations chromosomiques à l’aide de puces).

NGS s’est avéré être un outil précis pour les mutations provoquant des troubles mendéliens. Depuis 2012, la découverte de nouveaux gènes dans des syndromes mendéliens rares à l’aide de techniques NGS a augmenté rapidement — plus de 250 nouveaux gènes impliqués dans des troubles rares, y compris les syndromes dysmorphiques, ont été découverts de cette manière et ce nombre devrait augmenter.

Malheureusement, il existe encore un écart entre ce qui a été découvert et ce qui est disponible comme test clinique. Pour cette raison, il est nécessaire de mettre en place un réseau systématique qui couvrira un large éventail de maladies génétiques rares au niveau national ou international.

Les patients atteints de syndromes dysmorphiques rares ont été parmi les premiers bénéficiaires du test NGS. Certains des premiers syndromes dysmorphiques avec une variante causale découverts par NGS en 2010 étaient le syndrome de Freeman–Sheldon (gène MYH3, héritage autosomique dominant), le syndrome de Miller (gène DHODH, héritage autosomique récessif) et le syndrome de Schinzel–Giedion (gène SETBP1, héritage autosomique dominant). En utilisant le syndrome de Freeman–Sheldon et le syndrome de Miller comme preuve de concept, les cliniciens et les scientifiques ont démontré pour la première fois que l’analyse NGS d’un petit nombre d’individus affectés sans rapport peut identifier un gène responsable de la maladie. D’autres syndromes dysmorphiques connus définis moléculairement par l’approche NGS comprennent le syndrome de Weaver (gène EZH2), le syndrome de Floating-Harbor (gène SRCAP), le syndrome de Hajdu–Cheney (gène NOTCH2), le syndrome de Proteus (gène AKT1) et d’autres. Le premier rapport d’une application du test NGS pour découvrir des mutations somatiques de novo comme cause d’un trouble génétique était un cas de syndrome de Proteus. NGS est extrêmement utile lorsque le diagnostic différentiel comprend plusieurs conditions avec des caractéristiques phénotypiques qui se chevauchent (par exemple, Noonan, Costello, LEOPARD et syndromes cardiofaciocutanés) ou lorsque des mutations dans l’un des nombreux gènes peuvent provoquer le même syndrome ou trouble. Un exemple classique est le syndrome de Coffin–Siris, dans lequel de nombreux gènes identifiés tels que SMARCB1, SMARCA4, SMARCA2, SMARCE1 et ARID1A sont transmis en tant que traits autosomiques dominants. Des mutations dans l’un de ces gènes codant des sous–unités d’un même complexe sont responsables du syndrome de Coffin-Siris. Les troubles du spectre de Noonan, également appelés RASopathies, sont un groupe de syndromes développementaux caractérisés par une hétérogénéité clinique et génétique étendue mais avec un chevauchement phénotypique considérable. Les troubles du spectre de Noonan sont causés par une dérégulation de la voie de signalisation RAS/protéine kinase activée par les mitogènes (RAS/ MAPK) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19467855). Treize variantes génétiques ont été détectées chez des patients atteints de syndromes de Noonan et de type Noonan. Dix de ces gènes (PTPN11, SOS1, RAF1, KRAS, HRAS, SHOC2, BRAF, NRAS, MAP2K1, MAP2K1) codent des composants de la voie de signalisation RAS/MAPK, tandis que trois autres (CBL, KAT6B et RIT1) codent des protéines régulatrices pour cette voie (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685). Bien que la plupart des mutations responsables des troubles du spectre de Noonan se produisent de novo (principalement des faux sens et des indels entraînant des altérations dans le cadre de la protéine transcrite), des cas familiaux ont également été rapportés, hérités de manière autosomique dominante (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685).

Le syndrome de Noonan (NS) est caractérisé par une apparence faciale dysmorphique, une petite taille, des malformations cardiaques congénitales chez jusqu’à 80% des patients (sténose valvulaire pulmonaire, défaut septal auriculaire, défaut du canal auriculo-ventriculaire et cardiomyopathie hypertrophique) et des anomalies musculo-squelettiques (déformation thoracique et cou palmé court). L’intelligence est généralement normale; cependant, des difficultés d’apprentissage peuvent survenir. La NS se caractérise par une hétérogénéité clinique étendue, même parmi les membres d’une même famille (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4025385). La NS, dans environ 50% des cas, est causée par des mutations erronées du gène PTPN11, entraînant un gain de fonction de la protéine non réceptrice tyrosine phosphatase SHP-2.

Le syndrome cardiofaciocutané se caractérise par une apparence faciale distinctive, des malformations cardiaques congénitales (sténose valvulaire pulmonaire et anomalies septales auriculaires), des anomalies ectodermiques (café au lait, érythème, kératose, ichtyose, eczéma, cheveux clairsemés et dystrophie des ongles), une petite taille et des résultats neurologiques (convulsions, hypotonie, macrocéphalie et divers degrés de retard mental et cognitif) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3789005).

Le syndrome de Noonan avec lentigines multiples (NSML) est connu sous le nom de syndrome de LÉOPARD (lentigines multiples, anomalies de la conduction électrocardiographique, hypertélorisme oculaire, sténose pulmonaire, organes génitaux anormaux, retard de croissance, surdité neurosensorielle). D’autres caractéristiques moins courantes comprennent une petite taille, un retard mental léger et des organes génitaux anormaux. Ce syndrome est causé par au moins 10 défauts faux sens différents dans PTPN11, représentant plus de 90% de tous les cas génotypés, et RAF1 (rarement). Contrairement à la NS, les mutations responsables de la NSML dans le gène PTPN11 agissent par un effet négatif dominant, qui semble perturber la fonction du produit du gène de type sauvage (protéine SHP2) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15121796).

Le syndrome de Costello (CS) se caractérise par des traits faciaux grossiers, une peau épaisse et lâche des mains et des pieds, des papillomes, des malformations cardiaques (sténose valvulaire pulmonaire), une petite taille, une macrocéphalie et un retard mental léger à modéré. La plupart des cas de CS sont sporadiques, résultant de mutations de novo HRAS (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9934987).

Plusieurs panels NGS de 13 gènes impliqués dans la NS et les troubles associés sont disponibles pour les patients présentant des caractéristiques cliniques de type NS (https://www.preventiongenetics.com/clinical-dna-testing/test/noonan-spectrum-disordersrasopathies-nextgen-sequencing-ngs-panel/2685/).

Environ 25% des nouveau-nés atteints d’holoprosencéphalie présentent un syndrome monogène défini, notamment le syndrome de Smith–Lemli–Opitz (MIM 270400), le syndrome de Pallister–Hall (MIM 146510) et le syndrome de Rubinstein–Taybi (MIM 180849). Des anomalies chromosomiques ont été impliquées dans 24 à 45% des naissances vivantes, le plus souvent des anomalies numériques dans les chromosomes 13, 18 et 21 et des variations structurelles impliquant 13q, 18p, 7q36, 3p24–pter, 2p21 et 21q22.3. Des mutations intragéniques dans plusieurs gènes ont également été trouvées comme une susceptibilité croissante à l’holoprosencéphalie: DISP1, FGF8, FOXH1, GLI2, NODAL, PTCH1, SHH, SIX3, TDGF1, TGIF1 et ZIC2. Tous sauf FGF8 sont hérités de manière autosomique dominante (http://ltd.aruplab.com/Tests/Pdf/407). Des tests prénataux sont également possibles. Environ 25% des personnes atteintes d’holoprosencéphalie non syndromique ont une mutation dans l’un de ces quatre gènes: SHH, ZIC2, SIX3 ou TGIF1. Étant donné que la pénétrance incomplète et l’expressivité variable sont des caractéristiques de l’holoprosencéphalie héréditaire dominante, une variabilité phénotypique intrafamiliale élevée se produit et une apparence faciale relativement normale peut être observée chez les individus qui ont la variante causale et des parents affectés au premier degré. Ainsi, l’holoprosencéphalie, comme de nombreuses autres entités, est un trouble du spectre caractérisé par des traits complexes qui ne sont pas prédits de manière fiable par la présence d’une seule mutation.

Les études WES ont permis de découvrir de nouveaux troubles de la croissance. Déficit en IGSF1 décrit par Sun et al. est caractérisé par une grande taille, une hypothyroïdie centrale, une macroorchidie et une puberté retardée, ainsi que de graves anomalies squelettiques. Hannema et coll. rapporté le cas d’un patient atteint de gigantisme sans autres caractéristiques dysmorphiques, associé à un nouveau variant d’activation dans NPR2. En outre, une nouvelle variante hétérozygote du FGFR3 de petite taille proportionnelle à transmission dominante a été publiée en 2015, ainsi qu’un rapport sur deux frères et sœurs de petite taille disproportionnée causée par une mutation hétérozygote composée de PAPSS2. Nilsson et coll. découverte d’un défaut du gène AKAN responsable d’un syndrome rare de petite taille et d’un âge osseux avancé. De plus, une nouvelle cause de nanisme primordial (mutation à la NINÉINE) a été rapportée par Dauber et al. . Plusieurs autres groupes ont également utilisé WES, par exemple Nikkel et al., découvrant le gène associé au syndrome du port flottant mentionné ci-dessus (mutations SRCAP).

Les scientifiques ont commencé à comprendre la complexité de certains troubles génétiques et malformations congénitales. Les maladies génétiques semblent plutôt (à quelques exceptions près) dispersées au hasard entre différents gènes impliqués dans des voies similaires. Cette hétérogénéité remet directement en question de nombreuses études qui tentent de comprendre et de corréler le génotype avec le phénotype. De nombreuses affections génétiques peuvent être suspectées par une combinaison de caractéristiques cliniques, y compris l’apparence physique et les antécédents familiaux. Par exemple, dans le syndrome de Holt–Oram, appelé syndrome cœur–main, les mutations de TBX5 provoquent des malformations congénitales du cœur et des membres. Il existe plusieurs explications possibles à la présence d’un groupe de découvertes chez un patient atteint d’un syndrome génétique. Une raison courante est la pléiotropie des effets multiples d’une seule variante sur différents organes ou tissus. Une autre explication possible de la présence d’un groupe de découvertes est que le patient présente un syndrome génétique contigu (délétions ou duplications impliquant une certaine partie d’un chromosome). Parce que tous les gènes des régions altérées sont affectés, l’implication de nombreux gènes peut entraîner un tableau clinique compliqué. Un exemple bien connu de syndrome de gène contigu est le syndrome de délétion 22q11.2. De plus, un seul locus peut être responsable de plusieurs phénotypes, et différents troubles peuvent résulter de mutations dans le même gène. Diverses études basées sur les NGS ont découvert de nouveaux gènes impliqués dans l’étiologie d’un syndrome congénital avec le même phénotype ou un phénotype similaire, ainsi que des gènes uniques associés à des phénotypes différents ou à une forme atypique d’un syndrome bien connu défini comme un nouveau syndrome. Par exemple, le syndrome de Rubinstein–Taybi est causé par des mutations dans les gènes CREBBP et EP300 (les deux gènes fonctionnent comme coactivateurs transcriptionnels dans la régulation de l’expression des gènes par diverses voies de transduction du signal et les deux sont de puissantes histones acétyltransférases). D’autre part, les mutations du gène COL4A1 sont responsables de troubles de la migration neuronale ainsi que de la cataracte et d’autres syndromes ophtalmologiques et de nombreux troubles associés au collagène de type IV. Les difficultés de diagnostic dans les conditions mentionnées ci-dessus indiquent fortement un rôle de premier plan pour les technologies NGS en tant qu’outil de diagnostic puissant en dysmorphologie. La technologie NGS nous aide à comprendre la pathogenèse des troubles connus grâce à la délimitation des voies responsables de leur pathogenèse. Par exemple, le NGS a permis l’implication de la voie AKT / PI3K / mTOR dans les syndromes de prolifération tels que le Proteus, la mégalencéphalie–malformation capillaire et le syndrome mégalencéphalie–polymicrogyrie–polydactylie–hydrocéphalie ainsi que la modélisation chromatine de la voie SWI / SNF dans le syndrome de Coffin–Siris et la voie RAS/MAPK dans les RASopathies.

La recherche basée sur les NGS a un potentiel supplémentaire pour identifier de nouvelles thérapies. Beaulieu et coll. publication d’une revue abordant certaines questions liées aux nouvelles approches thérapeutiques dans les maladies rares. Par exemple, l’identification de mutations dans les gènes transporteurs de riboflavine (SLC52A2 et SLC52A3) provoquant une surdité neurosensorielle précoce et une paralysie pontobulbaire permet d’utiliser la riboflavine comme agent thérapeutique. De plus, dans un trouble du mouvement d’apparition infantile causé par un nouveau gène responsable de la maladie (gène SLC18A2) qui code pour le transporteur vésiculaire de la monoamine, la dopamine cytosolique et la sérotonine s’accumulant dans les vésicules synaptiques impliquent des agonistes de la monoamine en tant qu’agents thérapeutiques.

Le NGS fera probablement partie de l’évaluation standard pour la plupart des syndromes dysmorphiques rares, car il facilite, accélère et raccourcit de manière spectaculaire le processus de diagnostic. Un bon exemple est le processus diagnostique chez les patients présentant une déficience intellectuelle avec ou sans caractéristiques dysmorphiques (voir chapitre Séquençage de la prochaine génération en neurologie et en psychiatrie). De nos jours, il existe une pléthore de sociétés de diagnostic proposant des panels diagnostiques NGS de gènes connus pour être causaux et potentiellement importants pour un groupe hétérogène de troubles tels que la déficience intellectuelle, l’autisme, l’épilepsie (encéphalopathie épileptique), la schizophrénie et les troubles bipolaires, la surdité, la leucoencéphalopathie et les défauts peroxysomiques, ainsi que l’ataxie, la dystrophie maculaire, les ciliopathies, la cardiomyopathie, la myopathie et la neuropathie, les syndromes de dysplasie squelettique et les syndromes du tissu conjonctif, les RASopathies, les troubles métaboliques, etc. (voir les chapitres respectifs). De plus, les panneaux peuvent être personnalisés sur demande (www.genetests.com ). Le projet EuroGentest (www.eurogentest.org ) a préparé des lignes directrices d’utilité clinique couvrant les approches de diagnostic NGS. Les informations structurées des fournisseurs de NGS (environ 30 laboratoires) comprennent le nom du panel (environ 1000 tests) et les variantes testées (environ 3000 gènes), collectées et liées à diverses conditions (3460).