Véronique PAQUIS-FLUCKLINGER

Service de Génétique Médicale, Nice

Centre de Référence des Pathologies Mitochondriales

IRCAN, UMR 7284 / INSERM U1081 / UNS

Centre de Référence

des Maladies Mitochondriales

Sud Méditerranée

Le diabète dans

les maladies mitochondriales héréditaires

6ème colloque du Réseau MeetOchondrie

Soustons 26 – 29 septembre 2012

Dysfonctionnement mitochondrial et diabète

Dans les cellules , rôle majeur de la mitochondrie dans le couplage de la glycolyse

et de la sécrétion d’insuline

Supale et al.; Trends Endocrin Metab, 2012

Toute modification dans cette voie de signalisation est susceptible d’altérer

la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose (GSIS)

ADNmt et diabète

KO conditionnel de Tfam dans les cellules

diabète à 5 semaines de vie avec déplétion de l’ADNmt, déficit de la chaîne

respiratoire (déficit en COX), anomalies morphologiques des mitochondries dans les

cellules

Silva et al; Nat Genet, 2000

- 2 phases de progression

1. Perturbation de la sécrétion

d’insuline stimulée par le glucose

(GSIS)

2. Perte des cellules et une

réduction de la sécrétion d’insuline

Insulin tolerance test - augmentation de la sensibilité à l’insuline

Maternally Inherited

Diabetes and Deafness (MIDD)

- décrit pour la première fois en 1992

- fréquence variable: 2% en France, 16% au Japon, fréquence des porteurs de la

mutation 3243 estimée à 16.3/100 000 en Finlande et 1.4/100 000 en Angleterre

m.3243A>G

- Perturbation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose (GSIS), qui pourrait être

initiale

- Perte des cellules

- Mécanisme complexe incluant défaut de production d’insuline, toxicité du glucose et

résistance à l’insuline, en fonction du stade de progression et des patients

Physiopathologie complexe

- Diabète: pénétrance 85%, début précoce, sujets minces, 2 phénotypes différents :

diabète de « type 1 »: DID avec acidocétose inaugurale (17%)

diabète de « type 2 »: DNID (83%)

- Surdité: dans 90% des cas,

début précoce, neurosensorielle,

prédominant sur les fréquences aigües

Forme clinique « particulière »

Maternally Inherited

Diabetes and Deafness (MIDD)

MIDD, forme la plus fréquente de diabète mitochondrial

Forme clinique « particulière »

- Atteinte oculaire: « pattern macular

dystrophy », dans 80% des cas en France,

AV normale, rôle protecteur contre la

rétinopathie diabétique (3.7 fois moins

fréquente que dans les diabètes non mito)

- Atteinte rénale: sévère++, 4 à 6 fois plus

fréquente que dans les diabètes non mito

- Atteinte musculaire: dans 43% des cas à type d’intolérance à l’effort

- Atteinte cardiaque: insuffisance cardiaque, troubles du rythme et de la conduction

- Autres: digestives et neuro (MELAS)

Comparaison des patients MIDD appartenant à la série du GEDIAM et à une série japonaise

d’après Meas et al., 2010

Diabète et mutations rares de l’ADNmt

Autres mutations de l’ADNmt?

- Délétions de l’ADNmt : Syndrome de Kearns-Sayre ou syndrome de Pearson

- > 20 mutations ponctuelles décrites: dans la moitié des cas, le diabète n’est pas

le signe prédominant

- Screening exhaustif de l’ADNmt à la recherche de mutations rares hétéroplasmiques

dans les leucocytes de patients

Recherche de mutations de l’ADNmt chez 50 patients MIDD (3243 -)

I J

Designing sequencing primers.

B

Day 2

Sequencing of PCR products.

Identification of a heteroplasmic

mDNA mutation.

O

N

M

L

K

J

I

H

F

E D

C

B

A H’

P

G

PCR amplification of the

entire mtDNA with

17 amplicons

Surveyor Nuclease

Day 1

+

- + - + - + - + B I J C

Digestion of 17 amplicons

with Surveyor Nuclease Analysis of Surveyor digestion

DNA products on agarose gel.

M

Heteroduplex

= mtDNA mutation

Homoduplex

Cleavage of Heteroduplexes

Analyse de 50 patients MIDD par Surveyor

• Bannwarth et al., Nature Protocols, 2006

• Bannwarth et al., Hum Mut, 2005

Sur 50 patients MIDD

analysés, aucune

mutation de l’ADNmt

identifiée

Identification d’une mutation de l’ADNmt

(+)

Recherche de mutations

dans les gènes nucléaires

(-)

Critères d’inclusion

- Forte suspicion de maladie mitochondriale sur des

critères cliniques, radio, métaboliques, histologiques

- ET absence de délétion de l’ADNmt

- ET absence des mutations communes (MELAS, MERFF, NARP)

Place du diabète dans les MM?

Fibres ragged-red

Syndrome de Leigh

Analyse exhaustive de l’ADNmt par Surveyor

(variants hétéroplasmiques)

Identification d’une mutation de l’ADNmt

(+)

Mitochip

(variants homoplasmiques)

(-)

743 patients

inclus

Cohorte: 743 patients

< 1 an

48% 1-16 ans

26%

> 16 ans

24%

ND

75% des cas:

début des signes avant 16 ans

Diabète retrouvé chez 45 patients sur les 743

- 2 patients avec diabète et surdité

- 43 patients avec atteinte multisystémique

2%

Identification d’une mutation chez 5 patients sur les 45 avec diabète

4 patients avec atteinte multisystémique

- m.3395 A>G (MTND1), à l’état homoplasmique dans les fibroblastes

- m.7472insC (MTTS1), à l’état hétéroplasmique dans le muscle

- m.8362 T>G (MTTK), à l’état hétéroplasmique dans les leucocytes

- M.14724G>A (MTTE) , à l’état hétéroplasmique dans le muscle

Début après 16 ans

1 patient avec MIDD

MIDD et mutation instable de l’ADNmt

- 77 ans, diabétique depuis l’âge de 45 ans

- BMI 22.5kg/m2

- Introduction de l’insuline à 69 ans

- Surdité neurosensorielle bilatérale

- Pas de « macular pattern dystrophy »

Patient avec MIDD

Déficit en CI sur fibroblastes

MIDD et mutation instable de l’ADNmt

Surveyor et séquençage ADNmt

- m.14535_14536insC (F46fsX61)

- m.14535_14536insCC (F46fsX53)

dans MT-ND6

Mutation instable de l’ADNmt

favorisée par le polymorphisme

m.14530T>C (G48G)

homoplasmique

dans tous les tissus

Bannwarth et al., Diabetes Care 2011

45% 68% 74%

Difficulté du diagnostic

Conclusions

• problème de l’hétéroplasmie

• intérêt des fibroblastes

• prise en charge spécifique (metformine, sévérité des complications

rénales…)

• conseil génétique

Intérêt du diagnostic

Mécanisme exact ? Place des gènes nucléaires?

3243 prépondérante dans les MIDD, autres mutations rares

Centre de référence des Pathologies Mitochondriales Service de Génétique Médicale Hôpital Archet 2

IRCAN, CNRS UMR 7284/INSERM U1081/UNS Faculté de Médecine

Bernard VIALETTES Pierre Jean GUILLAUSSEAU

Sylvie BANNWARTH Konstantina FRAGAKI

Réseau « MITOCHONDRIES » GEDIAM