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Master BBSG P Rihet Prédisposition Génétique au Paludisme: Prédisposition Génét

Master BBSG P Rihet Prédisposition Génétique au Paludisme: Prédisposition Génétique au Paludisme: Contrôle génétique de l Contrôle génétique de l’ ’infection,des infection,des formes simples et des formes graves formes simples et des formes graves De l De l’ ’approche gène candidat au approche gène candidat au clonage positionnel clonage positionnel Prédisposition Génétique au Paludisme • Objectif: Identiﬁer, chez l’homme, des Gènes et leurs Variants Impliqués dans le Contrôle de la Résistance au Paludisme – Études dans une population humaine vivant dans une zone endémique – Études dans un modèle animal de la maladie humaine Prédisposition Génétique au Paludisme: Différences de Séquence d’ADN expliquant des Différences de Résistance Gène X Individu Résistant Individu Sensible Polymorphisme Associé à la Susceptibilité Met A T G Val G T C Ser T C A Leu C T G Gln C A A Pro C G G Cys T G T A Met T G G Val T C T Ser C A C Leu T G T * A A C G G T G T Change qualitativement/quantitativement L’expression du gène =>Modifie la séquence protéique =>Modifie la quantité de la protéine Prédisposition Génétique au Paludisme: Prédisposition Génétique au Paludisme: Des Souris et des Hommes Des Souris et des Hommes • 1.Données du problème – Phénotypes pertinents – Composante génétique • 2. Approche gène candidat – Etude d’association chez l’homme – Ciblage génique chez la souris • 3. Clonage positionnel – Outils moléculaires et concepts – Analyses de liaison génétique/génome humain – Analyses de liaison génétique/génome de la souris – Identiﬁcation des gènes et génomique fonctionnelle Résistance/Susceptibilité de l ’Hôte au Paludisme….Une Notion Complexe Stades Sanguins Asexués Formes Simples (symptomes cliniques dont la ﬁèvre) Formes sévères -anémie sévère -neuropaludisme (convulsions generalisées, coma) -Détresse respiratoire sévère Prédisposition Génétique au Paludisme: Quels sont les Phénotypes Pertinents? Prédisposition Génétique au Paludisme: Quels sont les Phénotypes Pertinents? Phenotypes 1 Parasitémie Phenotypes 2 Accès Palustre -présence/absence -risque Phenotypes 3 Anémie sévère Neuropaludisme Détresse respiratoire -présence/absence -risque Prédisposition Génétique au Paludisme: Quels sont les Phénotypes Pertinents ? Phenotypes 2 Accès Palustre Phenotypes 1 Parasitémie Moyenne ou Maximale Accès temps Seuil clinique dépendant de l’âge Parasitémie Phenotypes 3 Formes sévères AS, NP et DRS Piqûres infestantes de moustiques 400 enfants Infections asymptomatiques 200 Accès palustre 100 Paludisme sévère 1 Prédisposition Génétique au Paludisme: De l’infection à la maladie Prédisposition Génétique au Paludisme? Devenir Devenir de de l l’ ’infection infection Phénotypes liés Phénotypes liés à à l l’ ’infection infection par par P. P.falciparum falciparum Parasite - Taux de multiplication - Cytoadhérence - Variations antigéniques - Résistance aux thérapeutiques - Age - Immunité - Immunopathologie - Facteurs génétiques Hôte - Exposition - Dose inoculum - Résistance aux insecticides Vecteur Facteurs socio- économiques - Stabilité politique - Facteurs culturels - Lutte anti-vectorielle - Accès au traitement Prédisposition Génétique au Paludisme: Y-a-t-il un contrôle génétique des Phénotypes Pertinents? • Quelles approches pour évaluer l’existence d’une composante génétique? Prédisposition Génétique au Paludisme: Y-a-t-il un contrôle génétique des Phénotypes Pertinents? • Aggrégation familiale des formes sévères (Ranque 2005), des formes simples (Traoré 1999), des hauts niveaux d’infection (Abel 1992), des taux d’anticorps (Aucan 2001) • Etude de jumeaux monozygotes vs dizygotes: formes simples (Jepson 1995), des taux d’anticorps (Sjoberg 1992) • Etude de populations sympatriques: formes simples (Modiano 1996), des hauts niveaux d’infection (Modiano 1996), des taux d’anticorps (Modiano 1998) Prédisposition Génétique au Paludisme: Si oui, le modèle génétique des Phénotypes Pertinents est simple? • Analyses de ségrégation=>modèle génétique plutôt complexe • Parasitémie (Abel 1992, Garcia 1998, Rihet 1998) • Taux d’anticorps (Stirnadel 1999) =>plusieurs gènes contrôlent les phénotypes Maladie polygénique/ De nombreux gènes Environnement/ 0 gène Maladie monogénique/1 gène Maladie/un gène majeur Maladie oligogénique/qq gènes Prédisposition Génétique au Paludisme: Le paludisme, une maladie multifactorielle Maladie multifactorielle Prédisposition Génétique au Paludisme: Le paludisme, une maladie multifactorielle • De nombreuses inconnues: – Nombre de gènes et d’allèles impliqués – Impact de chacun des gènes et allèles (héritabilité) – Mode héréditaire – Fréquences des allèles morbides – Localisation sur le génome – Identité des gènes et allèles Prédisposition Génétique au Paludisme: Etude de populations humaines • Objectif: Identiﬁer, chez l’homme, des Gènes et leurs Variants Impliqués dans le Contrôle de la Résistance au Paludisme – Contrôle de la Parasitémie • phénotypes 1: parasitémie – Prédisposition aux formes Simples • phénotypes 2: ﬁèvre – Prédisposition aux formes Sévères • phénotypes 3: AS, NP, DRS Piqûres infestantes de moustiques 400 enfants Infections asymptomatiques 200 Accès palustre 100 Paludisme sévère 1 Prédisposition Génétique au Paludisme: De l’infection à la maladie Gènes contrôlant la parasitémie Gènes contrôlant la survenue d’accès palustres simples Gènes contrôlant la survenue d’accès palustres sévères Prédisposition Génétique au Paludisme: Prédisposition Génétique au Paludisme: Des Souris et des Hommes Des Souris et des Hommes • 1.Données du problème – Phénotypes pertinents – Composante génétique • 2. Approche gène candidat – Etude d’association chez l’homme – Ciblage génique chez la souris • 3. Clonage positionnel – Outils moléculaires et concepts – Analyses de liaison génétique/génome humain – Analyses de liaison génétique/génome de la souris – Identiﬁcation des gènes et génomique fonctionnelle Prédisposition Génétique au Paludisme: Approche Gène Candidat • Hypothèse: le Gène/Variant est Impliqué dans le Contrôle du Phénotype/Maladie • 2 méthodes d’analyse chez l’homme: – Cas-contrôle (comparaison des fréquences alléliques) – Etude familiale (Transmission/Disequilibrium Tests) Prédisposition Génétique au Paludisme: Approche Gène Candidat • Comment choisir le gène/variant candidat? Prédisposition Génétique au Paludisme: Approche Gène Candidat • L’hypothèse (le Gène/Variant est Impliqué dans le Paludisme) est basée sur: – La fonction du gène: • Gène impliqué dans le système immunitaire et potentiellement impliqué dans la défense de l’hôte ou dans la physiopathologie • Gène impliqué dans la cytoadhérence potentiellement impliqué dans la physiopathologie • Gène impliqué dans la physiologie du globule rouge, « habitat » des stades sanguins – La présence de déﬁciences fréquentes au niveau de gènes du globule rouge (ie hémoglobinopathies) dans des zones d’endémie palustre • Hémoglobines S et C=>gène de la β-globine • Thalassémies=> gènes des β-globine et α-globine Approche Gène Candidat: Un cas d’école, l’hémoglobine • Gène codant pour la β-globine (chromosome 11p15.5) • les mutations S et C concernent deux bases voisines dans le 6ème codon: HbS: GAG->GTG (glu->val) HbC: GAG->AAG (glu->lys) Approche Gène Candidat: un cas d’école L’effet Protecteur de l’Hémoglobine S contre le Paludisme Sévère en Gambie AA AS AA AS Approche Gène Candidat: un cas d’école L’effet Protecteur de l’Hémoglobine S contre le Paludisme Sévère en Gambie Odds ratio OR=0,11 AS AS OR<1: allèle associé à la protection OR>1: allèle associé à la susceptibilité Prédisposition Génétique au Paludisme Comment expliquer l’effet protecteur des Hb S et C? • Limitation de la croissance du parasite dans certaines conditions • Elimination favorisée des globules rouges infectés • Exposition modiﬁée des antigènes à la surface des parasites • Stimulation de la réponse immunitaire • Diminution de la cytoadhérence des globules rouges infectés à la surface des cellules endothéliales Prédisposition Génétique au Paludisme L’effet protecteur des Hb S et C, en résumé • L’effet est conﬁrmé par de nombreuses études • L’effet est important (Odds ratio jusqu’à 0,07) • L’Hb S et l’HBC protègent contre le paludisme simple et sévère • MAIS l’effet ne concerne qu’une petite fraction de la population qui présente une résistance au paludisme • Globalement, l’effet de l’Hb ne représenterait que 2% de l’incidence des accès palustres simples Prédisposition Génétique au Paludisme: Approche Gène Candidat • L’hypothèse (le Gène/Variant est Impliqué dans le Paludisme) est basée sur: – La fonction du gène: • Gène impliqué dans le système immunitaire et potentiellement impliqué dans la défense de l’hôte ou dans la physiopathologie • =>QUELS MÉCANISMES IMMUNITAIRES? Diapositive 0 Anticorps bloquant l’invasion Immunité cellulaire Anticorps bloquant l’invasion Anticorps anti-toxines Anticorps bloquant la séquestration Dans les organes profonds Phagocytose et ADCC Immunité cellulaire Prédisposition Génétique au Paludisme Principaux mécanismes immunitaires anti-Plasmodium D’après Doolan and Hoffman Prédisposition Génétique au Paludisme Immunité cellulaire au niveau du foie Effector Cells FcγRIIA Infected Red Cells Mérozoïte TNF Prédisposition Génétique au Paludisme Phagocytose et ADCC (Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity), Mécanismes effecteurs anti-stades sanguins Ac non cytophile vs cytophile Neuropaludisme ICAM-1 CD36 pRBC: globule rouge infecté T CD8 IL6 IL1 Prédisposition Génétique au Paludisme Système immunitaire, cytoadhérence et neuropaludisme type de molécules gènes localisation HBA1 et HBA2 (!-globine) 16pter-p13.3 "-globine 11p15.5 groupes sanguins ABO 9q34 haptoglobine 16q22.1 G6PD Xq28 Band3 (SLC4A1) 17q21-q22 ICAM-1 19p13.3-p13.2 CD36 7q11.2 NOS2 17cen-q11.2 HLAB 6p21.3 HLADRB1-DQB1 6p21.3 TNF 6p21.3 IL12B 5q31.1-q33.1 IL13 5q31 IL1B 2q14 IFNRA1 21q22.1 IFNRG 6q23-q24 CD40L Xq26 FcgRIIA et FcgRIIB 1q21-q23 molécules érythrocytaires molécules d'adhésion molécules immunologiques type de molécules gènes chromosomes !-globine 11p HBA1 et HBA2 ("-globine) 16p G6PD 7q NOS2 17cen-q IL1A 2q14 molécules immunologiques molécules érythrocytaires Prédisposition Génétique au Paludisme: Approche Gène Candidat/Etudes Cas-Contrôle Gènes associés au Paludisme Sévère Gènes associés au Paludisme Simple Odds ratio 0,07<OR<9 Excepté Hb: 0,3<OR<5 Rappel: OR<1: allèle associé à la protection OR>1: allèle associé à la susceptibilité iNOS TNF, HLAB, HLADRB1-DQB1 ICAM1, IL12B Case-control ASSOCIATION Accès Palustre Anémie sévère Neuropaludisme Parasitémie Gènes codant pour Molecules Erythrocytaires Gènes du Système Immunitaire et Molécules d’Adhésion uploads/Management/ predisposition-genetique-au-paludisme.pdf