Les tests génétiques en hépato-gastroentérologie

Introduction

La biologie moléculaire et de la génétique ont progressé dans plusieurs domaines qui sont complémentaires. Il s’agit tout d’abord de l’identification de gènes dont  » l’altération  » est responsable d’une maladie dite  » génétique « . Dans ce cas, la mutation est dite  » germinale ou constitutionnelle  » et touche toutes les cellules de l’organisme et a fortiori les cellules sexuelles, elle est donc transmissible. A côté de ces mutations germinales, il est des mutations dites  » somatiques  » touchant un organe ou plus particulièrement une tumeur. L’analyse de ces mutations peut être utile à la compréhension de la carcinogenèse mais aussi au diagnostic voire au pronostic de ces tumeurs. Le diagnostic génétique et l’analyse des mutations dans les différents milieux biologiques sont actuellement possibles grâce à la puissance et la précision des techniques d’amplification génique et de séquençage d’ADN. Une partie de ces analyses fait donc partie de l’arsenal diagnostique du clinicien et plus particulièrement de l’oncogénétique digestive. Ceci suggère une connaissance des gènes de la maladie notamment en ce qui concerne sa fréquence, son mode de transmission et son expression. Ce chapitre présente tout d’abord en analyse (et par ordre de fréquence), l’ensemble des mutations génétiques et somatiques  » occupant  » la pathologie digestive. Nous séparerons ensuite en synthèse les examens appartenant à la pratique quotidienne et la conduite à tenir.

Analyse des maladies génétiques

Les différents gènes responsables de maladies génétiques sont répertoriés dans la table 1 .

» L’hémochromatose

Il s’agit d’une maladie autosomique récessive nécessitant la présence de la mutation du gène HFE à l’état homozygote ( tableau 1 ). Sa prévalence est de l’ordre de 2 . La présence de la mutation C282Y de HFE à l’état homozygote associée à une augmentation de la saturation de la transferrine avec des signes de surcharge en fer au plan clinique, biologique (férritinémie) et radiologique (IRM) permet le diagnostic d’hémochromatose génétique. En effet, la mutation à l’état homozygote est présente chez 90 à 100 % des patients atteints d’hémochromatose génétique. L’absence de mutation permet raisonnablement d’exclure le diagnostic. Certains hétérozygotes C282Y ayant également une autre mutation du gène HFE (H63D) (hétérozygotes composites) peuvent développer une surcharge en fer. Enfin, il semblerait que la mutation C282Y dans sa présentation hétérozygote peut co-exister avec des surcharges en fer non hémochromatosiques telles que le syndrome polymétabolique ou la cirrhose [1].

La présence d’une mutation homozygote C282Y du gène HFE chez une sujet probant doit amener à un enquête génétique chez les ascendants, collatéraux et descendants. Elle peut être évitée chez les enfants si le conjoint du probant est homozygote pour l’allèle normal. Le consentement écrit et le conseil génétique est nécessaire dans tous les cas.

» La mucoviscidose

C’est une maladie grave de l’enfant jeune, autosomique récessive, associant une hypersécrétion bronchique conduisant progressivement à l’insuffisance respiratoire terminale et une malnutrition par malabsorption d’origine pancréatique. Au niveau pancréatique, l’altération du canal CFTR aboutit à une sécrétion ductulaire pauvre en eau et en bicarbonates responsable d’une précipitation protéique assimilable au mécanisme des pancréatites chroniques. Plus de 50 % des enfants atteints de mucoviscidose ont une insuffisance pancréatique dès la naissance. Ce taux atteint 85 % dès l’âge de 7 à 8 ans. Comme dans toute pancréatite chronique, des poussées de pancréatite aiguë peuvent survenir. Il s’agit d’un événement rare, concernant des formes frustes de la maladie (sujets suffisants pancréatiques) et touchant surtout les adolescents voire l’adulte. Le diagnostic de mucoviscidose ne peut être retenu que lorsqu’un ou plusieurs symptômes évocateurs (bronchites à répétition, sinusite chronique, polypose nasale, azoospermie) s’associent à la preuve biologique d’une anomalie du transfert ionique liée à CFTR (perturbation du test de la sueur ou de la différence de potentiel – DDP – nasale), ou à l’identification de mutation(s) homozygote(s) du gène CFTR. Près de 800 mutations ont été mises en évidence, 80 % d’entre elles sont le plus fréquemment retrouvées en France et près de 70 % des patients présentent la mutation DF508.

Des travaux récents ont montré qu’il y avait une association significative entre mutation (principalement hétérozygote) du gène CFTR (mutation DF508, génotype 5T de l’intron 8) et pancréatite chronique et/ou aiguë, notamment idiopathique et ce, en l’absence de mucoviscidose patente [2]. Toutefois, le rôle de la mutation du gène CFTR dans la pathogénie de la pancréatite chronique et des poussées de pancréatite aiguë associées n’est pas connu. D’autre part, l’association alcool/ mutation ne semble pas être plus délétère que l’alcool seul. Des travaux récents suggèrent que certaines mutation rares du gène CFTR expliqueraient un tableau de pancréatite chronique idiopathique [3-5]. L’analyse de ces mutations n’est pas encore de pratique courante.

Le gastro-entérologue sera enfin concerné par la mucoviscidose chez des patients connus ayant atteint l’âge adulte et chez qui se posent souvent des problèmes nutritionnels voire des complications hépatobiliaires. Le problème du diagnostic génétique ne se pose plus à ce stade.

» Polypose adénomateuse familiale (PAF)

Dans 5 % des cas, le cancer du colon survient sur un contexte de maladie héréditaire à transmission autosomique dominante. La PAF est responsable de 1% des cancers du colon. Dans chaque famille atteinte, tout enfant à risque (né d’un parent atteint) a une probabilité de 50 % d’avoir hérité du gène porteur de l’anomalie. Il s’agit d’un polypose adénomateuse colique et rectale diffuse (> à 100 polyadénomes colo-rectaux) avec manifestations extra-coliques : adénomes duodénaux et ampullaires, polypose fundique glandulokystique, hypertrophie de l’épithélium pigmentaire rétinien, ostéomes, kystes épidermoïdes, tumeurs desmoïdes, cancers (médulloblastome, thyroïde). Le pronostic est dominé par le risque de dégénérescence des polypes coliques qui est de 100 % à l’âge de 40 ans. Compte tenu de l’âge précoce d’apparition des polypes coliques (avant 10 ans), des règles de surveillance ont été établies : coloscopie tous les deux ans à partir de 12-15 ans jusqu’à 40 ans avec exérèse des polypes puis colectomie, gastroscopie (avec duodénoscopie) tous les 3 ans à partir de 20 ans. 90 % des familles atteintes ont une mutation constitutionnelle du gène APC. Ceci impose un conseil génétique et une enquête dès lors qu’un cas de PAF est diagnostiqué. Si la mutation a été identifiée dans la famille concernée, le dépistage peut s’appuyer sur le diagnostic génétique. Dans le cas contraire, on aura recours à des éléments cliniques. Des relations génotype/phénotype ont été mises en évidences (densité des adénomes, âge d’apparition, forme agressive ou atténuée, lésions rétiniennes) permettant d’augurer d’un diagnostic génétique prédictif plus précis et peut être une adaptation de règles de surveillance. Quoiqu’il en soit le diagnostic génétique prédictif et l’enquête familiale doivent être actuellement effectués par une équipe multidisciplinaire d’oncogénétique [6, 7].

» Le cancer colique familial sans polypose
(HNPCC = hereditary non polyposis colon cancer)

Il s’agit d’un syndrome de prédisposition à transmission autosomique dominante. Le diagnostic clinique repose sur les critères d’Amsterdam : 3 sujets atteints de cancer du côlon, dont 2 apparentés au premier degré au troisième sujet, sur 2 générations, l’un des cancers étant diagnostiqué avant 50 ans, en l’absence de polypose. Le risque de cancer de l’endomètre, vessie, voies urinaires, intestin grêle et voies biliaires est accru. L’âge moyen de survenu du cancer colique est de 45 ans, 2/3 de ces tumeurs affectent le colon droit. Les mutations des gènes de réparation de l’ADN (gènes MMR pour  » Mismatch Repair Genes « ) sont mises en évidence dans près de 70 % des cas. Une instabilité microsatellitaire (phénotype RER+) est présente dans 90 % des tumeurs ce qui peut orienter le diagnostic vers un syndrome HNPCC et rechercher une mutation des gènes MMR [6]. Il n’a pas été mis en évidence de relation génotype/phénotype. L’identification d’une mutation au sein d’une famille peut restreindre la surveillance aux sujets porteurs de la mutation : cette surveillance est basée sur une coloscopie complète à partir de l’âge de 25 ans tous les 2 ans, une échographie endovaginale et frottis aspiratif à partir de l’âge de 30 ans chez les femmes.

Les maladies plus rares

» La pancréatite chronique héréditaire

C’est une affection autosomique dominante à pénétrance variable. Le gène le plus fréquemment concerné est le trypsinogène cationique dont la mutation entraîne un défaut d’auto-inactivation de la trypsine (résistance au clivage trypsique) qui conduit à une accumulation de l’enzyme activée et à l’apparition de lésions de pancréatite aiguë (et/ou chronique) [8, 9]. Le gène de l’inhibiteur trypsique PSTI peut être également concerné (table 1) [10]. Les poussées de pancréatite aiguë débutent généralement dans l’enfance avec deux pics de fréquence vers l’âge de 5 et 17 ans, les calcifications apparaissant au cours de la troisième décennie. Le risque de développer un cancer serait plus élevé qu’au cours de la pancréatite chronique alcoolique.

» La néoplasie endocrinienne multiple de type 1

Affection à transmission sur le mode autosomique dominant qui associe une hyperparathyroïdie (plus de 90 % des cas), un gastrinome (25 %), un insulinome (13 %), un adénome hypophysaire (30 %), des tumeurs endocrines non sécrétantes pancréatiques, plus rarement vipome, glucagonome, tumeur surrénalienne, carcinoïde [11].

» Le syndrome de Peutz-Jeghers

Affection à transmission sur le mode autosomique dominant associant polypes hamartomateux du jéjunum, taches pigmentées buccales (lentiginose) et risque de tumeurs germinales de l’ovaire et du testicule, de tumeur du pancréas.

» La polypose juvénile

Maladie à transmission autosomique dominante avec polypes hamartomateux le long du tube digestif et risque accru de cancer du tube digestif et du pancréas.

» Autres cancers familiaux

La maladie de Von Hippel Lindau (autosomique dominante d’expressivité très variable) associe hémangioblastome (SNC et rétine) et lésions viscérales : rein ( kystes, cancer à petites cellules), pancréas (kystes, tumeur endocrine), phéochromocytome. La surveillance doit commencer dès l’âge de 5 ans pour la rétine et les surrénales et dès l’âge de 10 ans pour le rein et pancréas, 15 ans pour le névraxe [12].

Le cancer gastrique familial (autosomique dominant à pénétrance incomplète, gène CDH1) peut être évoqué sur un contexte familial avec diagnostic avant 40 ans. Le cancer pancréatique familial a été décrit mais le gène n’est pas connu et les règles de surveillance ne sont pas établies.

» La maladie périodique

Le diagnostic génotypique de la maladie périodique a un intérêt évident pour une affection dont le polymorphisme clinique est connu. La recherche de mutation du gène MEF permet de confirmer le diagnostic chez un patient présentant des manifestations péritonéales paroxystiques fébriles associées ou non à d’autres manifestations inflammatoires des autres séreuses. Les mutations ont par ailleurs une distribution ethnique reconnue.

Altérations génétiques somatiques

Ces altérations concernent un organe ou plus particulièrement une tumeur. Ce sont des altérations acquises qui participent à la cancérogenèse, au développement et au pouvoir invasif des tumeurs. Les cancer digestifs sont le siège de ces altérations dont la recherche peut représenter un outil pour le diagnostic, le pronostic et éventuellement le traitement. Il peut s’agir de l’activation d’oncogènes (Kiras) ou de l’inactivation de gènes suppresseurs de tumeur (p53, p16, DPC4, BRCA-1, Rb).

A titre d’exemple, l’oncogène Kiras est muté de façon précoce au cours de l’histoire naturelle du cancer pancréatique et la recherche de cette mutation dans le suc pancréatique ou au sein de la tumeur pourrait constituer une méthode de diagnostic précoce [13].

Au cours du cancer colique sporadique, les anomalies génétiques présentes au cours des cancers familiaux ont été mis en évidence au sein du tissu tumoral. En effet, le phénotype RER+ ou LOH (perte d’hétérozygotie 5q) peut être mis en évidence et pourrait constituer des éléments pronostiques ou de réponse au traitement par chimiothérapie.

Même si ces analyses font encore partie du domaine de la recherche, elles feront vraisemblablement leur entrée en pratique clinique prochainement. De plus, la connaissance du génome humain et l’analyse à large échelle du transcriptome ouvrira de nouvelles cibles moléculaires et de nouveaux marqueurs génétiques.

En pratique : quel gène et quand ?

» Analyse du gène HFE

Elle sera faite devant tout signe clinique d’hémochromatose tels que  » cirrhose bronzée  » avec diabète mais aussi de façon plus précoce : asthénie chronique, arthropathie touchant en particulier les métacarpophalangiennes et interphalangiennes proximales (notamment chez la femme), une élévation des TGP, une augmentation de la saturation de la transferrine au-delà de 50 %. Ces signes seront d’autant plus évocateurs d’hémochromatose que la saturation de la transferrine sera élevée [1]. Ces tableaux imposent la recherche de la mutation C282Y du gène HFE (effectuée actuellement par de nombreux laboratoires). La présence de la mutation à l’état homozygote signe l’hémochromatose génétique et permet d’éliminer d’autres cas d’hépatopathies aiguës ou chroniques (notamment virale ou alcoolique) s’accompagnant de surcharge ferrique ou d’autres causes de surcharge en fer non hémochromatosique (syndrome polymétabolique, porphyrie cutanée tardive, dysérythropoïèse). La présence de la mutation C282Y à l’état hétérozygote peut faire discuter la recherche de la mutation H63D mais d’autres causes de surcharge ferrique doivent être toujours évoquées et recherchées.

Dans tous les cas de probant homozygotes C282Y, un conseil génétique et un test génétique chez les apparentés du premier degré et la descendance (après consentement écrit) voire du conjoint (si les enfants sont en bas âge) s’imposent. Après cette enquête familiale, l’attitude dépendra de la présence ou non d’homozygotes C282Y et de la surcharge ferrique patente (la pénétrance peut être variable). Un nouveau conseil génétique peut également se poser et bien sûr une surveillance biologique.

» Analyse du gène CFTR

Devant tout tableau de pancréatite aiguë volontiers récidivante voire de pancréatite chronique de type idiopathique (toutes les autres causes ayant été éliminées), la recherche de mutation classique et fréquente du gène CFTR semble licite s’il s’agit d’un sujet jeune avec des signes respiratoires ou ORL (même minimes) ou a fortiori une stérilité masculine. Il s’agit d’un tableau rare et la mucoviscidose ne sera affirmée qu’en cas d’altération homozygote de CFTR. La signification d’altérations hétérozygotes n’est pas encore connue et des études cliniques sont encore nécessaires pour déterminer les mutations (non testées de façon courante à l’heure actuelle), responsables d’une éventuelle atteinte pancréatique élective. La conduite à tenir dépendra des signes respiratoires ou d’autres complications de la maladie qui représentera une forme fruste. L’éviction des boissons alcoolisées et la recherche d’une insuffisance pancréatique exocrine s’imposent.

» Etude de la mutation du gène APC et des gènes MMR

La découverte chez un patient d’une polypose colique (> 100 polypes colo-rectaux), la présence de plus de 20 polypes coliques chez un apparenté de patient porteur de PAF, une personne apparentée au premier degré d’un patient porteur d’une PAF, la présence de critère d’Amsterdam d’HNPCC sont quatre situations qui doivent amener à faire suspecter un contexte héréditaire de cancer colique. Un conseil sera alors effectué au cours d’une consultation d’oncogénétique spécialisée. Néanmoins, le praticien devra d’ores et déjà rassembler des données essentielles telles que la vérification des données médicales, l’établissement de l’arbre généalogique et l’histoire clinique familiale, l’explication des règles de surveillance nécessaires et du mode de transmission de la maladie. Ceci préparera à la consultation d’oncogénétique qui va évaluer le risque de cancer, apporter le conseil génétique et programmer la recherche génotypique du patient et des membres de la famille consentants (et adresser cette analyse dans un laboratoire spécialisé). Si une mutation familiale est connue (APC ou gènes MMR), un diagnostic génétique prédictif peut être porté et la surveillance médicale ne pourra alors s’appliquer qu’aux seuls sujets porteurs de l’anomalie génétique. Dans les autres cas, la surveillance devra s’appliquer à tous les membres à risque.

» Analyse des autres gènes

L’analyse des autres gènes responsables de maladies génétiques sont effectués dans des laboratoires spécialisés. Un tableau de pancréatite chronique calcifiante et calcifiée chez un sujet de moins de 30 ans non alcoolique et avec des antécédents familiaux pancréatiques doit faire rechercher une mutation du trypsinogène cationique.

Le syndrome de Zollinger Elison rentrant dans le cadre d’une NEM I dans 40 % des cas, ceci impose la recherche d’une hyperparathyroïdie, d’un adénome hypophysaire et une étude du gène de la NEM type.1.

Conclusion

  • La découverte des maladies génétiques :
  • débouchent sur un conseil génétique,
  • ce conseil génétique est souvent effectué par une équipe multidisciplinaire habilitée qui va effectuer des tests prédictifs génétiques,
  • néanmoins, le praticien doit débuter ce conseil génétique afin d' » informer et rassurer « ,
  • la connaissance de la maladie, du gène et du mode de transmission est un préalable indispensable à un bonne relation  » médecin-malade-famille « .

 

RÉFÉRENCES

  • 1. DEUGNIER Y, MOIRAND R, GUYADER D, JOUANOLLE AM, BRISSOT P. – Surcharges en fer et gène HFE. Gastroenterol Clin Biol. 1999 Jan; 23(1) : 122-131.
  • 2. SHARER N, SCHWARZ M, MALONE G, HOWARTH A, PAINTER J, SUPER M, BRAGANZA J. – Mutations of the cystic fibrosis gene in patients with chronic pancreatitis. N Engl J Med 1998, 339 : 645-652.
  • 3. NOONE PG, ZHOU Z, SILVERMAN LM, JOWELL PS, KNOWLES MR, COHN JA. – Cystic fibrosis gene mutations and pancreatitis risk: relation to epithelial ion transport and trypsin inhibitor gene mutations. Gastroenterology. 2001 Dec ; 121(6) : 1310-1319.
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    70-74.
  • 5. CASTELLANI C, GOMEZ LIRA M, FRULLONI L, DELMARCO A, MARZARI M, BONIZZATO A, CAVALLINI G, PIGNATTI P, MASTELLA G. – Analysis of the entire coding region of the cystic fibrosis transmembrane regulator gene in idiopathic pancreatitis. Hum Mutat. 2001 Aug ; 18(2) : 166
  • 6. GIARDIELLO FM, BRENSINGER JD, PETERSEN GM. – AGA technical review on hereditary colorectal cancer and genetic testing. Gastroenterology 2001 Jul ; 121(1) : 198-213.
  • 7. OLSCHWANG S. – Les polyposes intestinales. Ann Med Interne 2001 Jun ; 152(4) : 267-272.
  • 8. WHITCOMB DC, GORRY MC, PRESTON RA et coll. – Hereditary pancreatitis is caused by a mutation in the cationic trypsinogen gene. Nat Genet 1996, 14 : 141-145.
  • 9. FEREC C, RAGUENES O, SALOMON R et coll. – Mutations in the cationic trypsinogen gene and evidence for genetic heterogeneity in hereditary pancreatitis.
    J Med Genet 1999, 36 : 228-232
  • 10. CHEN JM, FEREC C. – Molecular basis of hereditary pancreatitis. Eur J Hum Genet. 2000 Jul ; 8(7) : 473-479.
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  • 12. HAMMEL PR, VILGRAIN V, TERRIS B et coll. – Pancreatic involvement in von Hippel-Lindau disease. The Groupe Francophone d’Etude de la Maladie de von Hippel-Lindau. Gastroenterology 2000 Oct ; 119(4) : 1087-1095.
  • 13. P. BERTHELEMY, M. BOUISSON, J. ESCOURROU, N. VAYSSE, JL RUMEAU, L. PRADAYROL. – Identification of Ki-Ras Mutations In Pure Pancretic Juice: A New Approach For Early Diagnosis of Pancreatic Cancer? Annals of Internal Medecine. 1995 ; 123, 3, 188-191.

 

Table 1
Principaux gènes responsables de maladies génétiques touchant l’appareil digestif.

(HFE : Hémochromatose-Fer ; CFTR : cystic fibrosis transmembrane conductance regulator ; PAF : polypose adénomateuse familiale ; APC : adenomatous polyposis coli gene ; HNPCC : hereditary non polyposis colon cancer ; MMR : mismatch repair ; RER : replication error : NEM I : néoplasie endocrinienne multiple de type 1 ; VHL : Von Hippel Lindau).

Affection en cause   Gène   Chromosome Fonction du gène   Altérations  
Hémochromatose génétique HFE 6q Absorption du fer après fixation à la _2-microglobuline C282Y
Mucoviscidose CFTR 7q3.1 Canal Chlore Mutations
intragéniques _F508 :70 %
des cas
PAF APC 5q21-22 interaction avec la caténine Mutations non sens, codon stop
HNPCC hMSH2, hMLH1
hMSH6, PMS1, PMS2 ( = gènes MMR)
  Réparation de l’ADN Mutation dans
50 à 70 % des cas
Phénotype RER+ dans 90 % des

tumeurs

Pancréatite Chronique Héréditaire tryspsinogène

cationique (PRSS1)
SPINK1

7q35

Activité trypsique

Inhibit. trypsique

 

R122H, N29I, K23R, A16V
N34S
NEM I Menin 11q13 Interaction avec AP1 + facteurs
de croissance,
apoptose
Perte
d’hétérozygotie, mutations
 
Maladie de VHL VHL 3p35 interaction avec l’elongin, gènes de l’hypoxie, TGF, VEGF  
Peutz-Jeghers
 

STK11

 

19p13.3 Ser-Thré. Kinase  
Polyposes
juvéniles
PTEN
SMAD4
10q23 Tyr. et sér. phosphatases