Des mutations dans FLNB provoquent la dysplasie en boomerang | Journal of Medical Genetics

La dysplasie en boomerang (OMIM #112310) est une dysplasie squelettique létale caractérisée par une ossification désorganisée du squelette1. Les résultats radiologiques caractéristiques comprennent une ossification irrégulière des os des membres et des vertèbres, un sous-développement de l’acétabulum et des fémurs hypoplastiques en forme de boomerang, d’où le nom de la maladie.1 Au moins huit cas ont été décrits dans la littérature à ce jour.1-8 Une dysplasie squelettique létale similaire, la dysplasie de Piepkorn,9 a été proposée comme allèle de la dysplasie en boomerang.2,7 L’histologie du cartilage montre à la fois un anlagen cartilagineux désorganisé de l’os long en développement et de fréquents chondrocytes multinucléés dans la zone de réserve de la plaque de croissance.1 D’autres anomalies du développement au-delà du squelette ont été décrites, notamment l’omphalocèle et l’encéphalocèle.

Des similitudes dans les résultats radiographiques et histologiques de la dysplasie du boomerang et de l’atelostéogenèse I (AOI ; OMIM #108720) et III (AOIII ; OMIM #108721) ont suggéré un allélisme pour ces troubles.2,10 Dans les trois entités, les résultats radiographiques comprennent une ossification déficiente et irrégulière des os et des corps vertébraux avec une hypoplasie de l’humérus distal et des dislocations articulaires en plus des anomalies craniofaciales.11 De plus, des chondrocytes multinucléés ont été observés dans l’AOI et la dysplasie du boomerang. La dysplasie en boomerang se distingue de l’AO par un défaut de minéralisation plus sévère, avec une absence totale d’ossification dans certains éléments des membres et segments vertébraux.3 Une prépondérance de mâles parmi les cas rapportés de dysplasie en boomerang7 et certaines similitudes phénotypiques avec les troubles du spectre du syndrome otopalatodigital causés par des mutations du gène FLNA12,13 ont suggéré une étiologie liée au chromosome X à certains auteurs.7

Récemment, nous avons décrit l’association de mutations dans le gène codant pour la protéine cytosquelettique filamine B de 280 kDa avec plusieurs troubles caractérisés par des défauts du squelette et des dislocations articulaires.14 La filamine B est une protéine modulaire. Un domaine de liaison à l’actine composé de deux domaines d’homologie de la calponine (CH1 et CH2) est situé à l’extrémité amino, suivi d’un domaine de tige composé de 24 répétitions structurellement homologues et se terminant par un domaine de dimérisation carboxyterminal15. Le domaine de liaison à l’actine de la filamine B est similaire à ceux que l’on trouve dans d’autres protéines du cytosquelette, comme la β-spectrine, la dystrophine et l’α-actinine-4.

Quatre affections distinctes ont été attribuées à des mutations de la FLNB : l’AOI, l’AOIII, le syndrome spondylcarpotarsien à transmission récessive (OMIM #272460) et une forme dominante du syndrome de Larsen (OMIM #150250). Les individus atteints de l’AOI, de l’AOIII et du syndrome de Larsen à transmission dominante se sont avérés hétérozygotes pour des mutations faux-sens dans la FLNB.14 La majorité des mutations conduisant à l’AOI ou à l’AOIII conduisent à des substitutions localisées au domaine CH2 du domaine de liaison à l’actine de la filamine B. La seule exception est la mutation 2251G→C, située dans l’exon 15, qui est prédite pour conduire à la substitution G751R dans la répétition 6, trouvée chez un individu atteint de l’AOIII.14 Au cours des travaux qui ont permis d’identifier le groupe de troubles résultant de mutations dans FLNB, un individu atteint de dysplasie en boomerang a été évalué pour des mutations par séquençage direct, mais aucune mutation n’a été identifiée14.

Compte tenu des preuves radiographiques, phénotypiques et histologiques suggérant que la dysplasie en boomerang est liée à des troubles causés par des mutations dans les gènes codant pour les filamines, nous avons examiné deux individus atteints de dysplasie en boomerang pour des mutations dans FLNA et FLNB en utilisant l’analyse par chromatographie liquide haute performance dénaturante (DHPLC) comme technique de dépistage.

L’individu 1 était le cas précédemment examiné par séquençage direct. Ce fœtus mâle était le premier enfant de parents non-consanguins et en bonne santé. L’échographie du deuxième trimestre a révélé une hypoplasie thoracique et un raccourcissement marqué de tous les membres avec une ossification irrégulière de plusieurs éléments squelettiques. Le fœtus a été mis au monde à 22 semaines de gestation. L’analyse post-mortem a révélé une hypoplasie thoracique marquée, des membres courts et le dysmorphisme facial caractéristique associé à la dysplasie en boomerang. Il n’y avait pas d’encéphalocoele ou d’omphalocoele. Les résultats radiographiques étaient typiques de la dysplasie de boomerang (fig 1).

L’individu 2 était un fœtus de 17 semaines de gestation, précédemment rapporté en détail par Wessels et al.8 Ce fœtus présentait une micromélie sévère avec deux des trois os longs tubulaires manquants dans les quatre membres. À l’examen radiographique, les rayons restants avaient une forme de boomerang, les tibias étaient segmentaires, la colonne vertébrale était peu ossifiée et le thorax était hypoplasique. Histologiquement, la matrice cartilagineuse était hypocellulaire avec présence de chondrocytes géants multinucléés.

Les régions codantes et les jonctions d’épissage intron-exon du FLNA et du FLNB ont été amplifiées à partir de l’ADN génomique obtenu dans les deux cas à l’aide d’amorces introniques décrites précédemment13,14 (les conditions de réaction et les séquences d’amorces sont disponibles sur demande). Pour l’analyse du FLNA, les produits d’amplicon ont été visualisés par électrophorèse sur gel d’agarose, puis mélangés à des quantités égales de produits amplifiés par PCR provenant d’un contrôle masculin sain non apparenté avant la formation d’un hétéroduplex. Les échantillons ont été soumis à une DHPLC sur un système d’analyse des fragments d’ADN WAVE (Transgenomic Inc.) conformément aux instructions du fabricant. Les amplicons présentant des formes de traces anormales ont été réamplifiés et séquencés par cycle sur un séquenceur ABI 3100. Les mutations identifiées ont été confirmées par digestion par enzyme de restriction de l’ADN amplifié, et la filiation a été confirmée comme déclarée pour le cas 1 par la ségrégation de six marqueurs microsatellites non liés. Les échantillons parentaux n’étaient pas disponibles pour le cas 2. Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique d’Otago.

L’examen du FLNB (exons 1-46) a révélé des mutations chez les deux sujets. Dans le cas 1, il a été montré que l’individu était hétérozygote pour la mutation 512T→G, qui est prédite pour conduire à la substitution L171R. Cette mutation crée un site pour l’enzyme de restriction HpaII, permettant de démontrer qu’elle était apparue de novo dans cette famille (fig 2), apportant une preuve génétique de la pathogénicité. Rétrospectivement, cette mutation était présente dans l’analyse initiale, mais elle a été négligée. La deuxième mutation, 703T→C, a été trouvée dans l’exon 4 dans le cas 2, et prédit la substitution S235P (fig 2). Les échantillons parentaux n’étaient pas disponibles, mais cette mutation n’était pas présente dans les 100 chromosomes de contrôle. Les deux mutations sont censées modifier des résidus dans la région CH2 du domaine de liaison à l’actine de la filamine B. Ces résidus sont hautement conservés au cours de l’évolution parmi les filamines des vertébrés (fig. 3). Les mutations suggèrent que ces acides aminés jouent un rôle critique dans la fonction du domaine de liaison à l’actine. Pour la mutation 703T→C, la même substitution a été observée au niveau du résidu analogue dans ACTN4, un gène qui code pour la protéine adaptatrice du cytosquelette α-actinine-4 (fig 3), chez un patient atteint de glomérulosclérose focale et segmentaire.16

Les substitutions associées aux maladies dans le domaine de liaison à l’actine de la filamine B conduisent à une diversité de phénotypes. Nous avons précédemment rapporté des substitutions conduisant à l’AOI (n = 3), l’AOIII (n = 1) et le syndrome de Larsen (n = 2).14 Tous ces phénotypes sont associés à des défauts dans la squelettogenèse et la formation des articulations. L’identification de mutations entraînant des substitutions dans le domaine de liaison à l’actine de la filamine B chez deux patients atteints de dysplasie en boomerang confirme que cette affection est allélique à ces troubles, ce qui reflète les soupçons cliniques antérieurs de parenté.2,3

Une partie des mutations à l’origine du spectre otopalatodigital des troubles squelettiques se trouve dans la région CH2 analogue de l’ALNA. Il n’y a pas de corrélation simple entre la localisation de ces mutations et la gravité des défauts d’ossification du squelette qui en résultent. Alors que le syndrome otopalatodigital de type 1 se manifeste de manière plus légère que le syndrome otopalatodigital de type 2, ces pathologies peuvent résulter de substitutions de résidus très proches les uns des autres, voire du même résidu.13,17 L’observation que les mutations dans le domaine de liaison à l’actine de FLNB peuvent également conduire à un large spectre de gravité récapitule ce modèle. La substitution prédite par la mutation trouvée chez l’individu 1, L171R, se trouve à proximité du site d’une substitution (A173V), responsable de l’AOI.14 De même, la substitution S235P signalée ici se trouve dans le même pli protéique que E227K, une substitution associée au phénotype moins sévère et non létal, le syndrome de Larsen.14 Malgré les rapports de substitutions associées à la maladie dans les résidus du CH2 du domaine de liaison à l’actine de la dystrophine, de l’α-actinine-4,17 de la filamine A,13 et de la filamine B,14 un rôle fonctionnel pour ce pli protéique n’a pas été définitivement élucidé. Comme les domaines CH2 ne possèdent pas de propriétés innées de liaison à l’actine de manière isolée, il a été postulé que le rôle du CH2 dans la liaison à l’actine est, au mieux, indirect.18

Les filamines agissent principalement pour stabiliser l’actine dans la cellule, soit sous forme de faisceaux parallèles, soit sous forme de réseaux de gel orthogonaux.19,20 De multiples partenaires de liaison ont été identifiés pour la filamine A, la grande majorité s’associant par l’intermédiaire des répétitions de la filamine 16-24 (revue dans Stossel et al21). Il a été démontré que cinq partenaires de liaison s’associent à la filamine B : l’actine, le FBLP-1,22 la préséniline (PS1 et PS2),23 et le GPIβα24. Il reste à savoir si les mutations au sein des domaines de liaison à l’actine des filamines A et B exercent leur effet pathogène principalement en perturbant la liaison à l’actine ou par une dépendance fonctionnelle entre l’association à l’actine et les interactions de liaison avec d’autres protéines.

Des cellules géantes multinucléées sont trouvées parmi les chondrocytes dans la plaque de croissance des individus atteints de dysplasie de boomerang. Ces apparitions pourraient résulter d’un clivage cellulaire défectueux lors de la prolifération des chondrocytes au sein de la plaque de croissance épiphysaire. Nous avons précédemment démontré une expression étendue de FLNB dans la plaque de croissance et plus particulièrement dans le sillon de clivage des chondrocytes en division14. Le processus d’altération du clivage cellulaire conduisant à la fois à la structuration défectueuse du squelette et à la minéralisation dans le groupe de troubles de la dysplasie en boomerang/atelostéogenèse reste à élucider.

L’identification des mutations causant la dysplasie en boomerang dans FLNB confirme que la dysplasie en boomerang fait partie du spectre de la chondrodysplasie, y compris les AOI et III, et le syndrome non létal de Larsen. Le chevauchement phénotypique entre la dysplasie en boomerang et l’AO, tel que rapporté ici et précédemment, et la colocalisation des mutations à l’origine de ces maladies dans les exons codant pour le domaine de liaison à l’actine de la FLNB indiquent un spectre clinicopathologique pour ces troubles. Cet élargissement supplémentaire du spectre phénotypique associé aux mutations de FLNB souligne l’importance d’un cytosquelette d’actine fonctionnel pour de nombreux processus morphogénétiques normaux, y compris la squelettogenèse.