Le type de variants au niveau du gène COL3A1 est associé au phénotype et à la sévérité du syndrome d’Ehlers–Danlos vasculaire

Nous décrivons ici la plus grande série de patients européens présentant des VED éprouvés sur le plan moléculaire systématiquement dépistés dans le Centre français de référence pour cette maladie héréditaire rare. Nos résultats confirment la gravité de la maladie, les personnes positives ayant connu une première complication vasculaire, digestive ou obstétricale majeure à l’âge médian de 29 ans. Nous montrons que le sexe n’influence pas le pronostic. Plus important encore, nous avons identifié des sous-groupes de patients qui ont une apparition plus tardive de la maladie et un meilleur pronostic, et surtout aucun événement digestif. Les cinq sous-groupes de variantes présentent également des différences dans certains critères majeurs et mineurs, l’acrogérie, l’aspect facial caractéristique, la peau fine et translucide et les ecchymoses étendues étant les caractéristiques d’une maladie grave. Enfin, nous montrons que pour les variantes de faux sens affectant un résidu de glycine, la distribution des acides aminés mutés est fortement biaisée vers des résidus ayant l’effet déstabilisant le plus fort sur l’assemblage du collagène.

La survenue des événements cliniques, leur fréquence et leur distribution selon l’âge étaient comparables aux cohortes disponibles publiées en 2000 et 2014.2, 9 Dans l’ensemble, 17% de nos patients atteints de vEDS ont eu une première complication à l’âge de 20 ans et 71% ont eu au moins une complication majeure à l’âge de 40 ans. Nous n’avons pas observé d’effet significatif sur le genre, contrairement à la récente analyse de survie effectuée par le groupe de Byers.13 Cependant, notre cohorte diffère de la cohorte américaine2,13 sur plusieurs aspects en raison de modalités de recrutement et de suivi clinique différentes: les patients indexés et leurs proches décrits ici avaient environ 5 ans de plus au moment du diagnostic, et le nombre de cas indexés sans symptômes au moment de la référence n’était que de 11% dans cette cohorte contre 39% dans la cohorte américaine. Cette différence importante a de multiples explications: des patients plus âgés dans notre cohorte, un biais de référence possible pour des sujets plus graves, une sensibilisation accrue à la maladie et une amélioration des modalités d’imagerie et de l’accessibilité des tests génétiques. Nous n’avons pas analysé l’hétérogénéité phénotypique intrafamiliale ou la pénétrance dans cette étude, car nous avons choisi de limiter le nombre de patients par famille à trois afin d’éviter les biais phénotypiques familiaux. Cependant, une évaluation systématique prospective d’individus présentant la même variante actuellement effectuée dans notre centre pourrait donner d’autres informations dans un avenir proche.

Fait intéressant, nous avons constaté que certains groupes de patients sont plus sujets à des complications spécifiques. Premièrement, tous les patients présentant des ruptures digestives appartenaient soit au groupe 1 (n = 44, 36% des patients du groupe 1), soit au groupe 2 (n = 19, 34%). Les patients appartenant aux trois autres groupes de variantes n’ont présenté aucun événement digestif à l’âge médian de 45 ans, alors que toutes les ruptures du côlon des groupes 1 et 2 ont été observées au début de l’âge adulte (médiane de 23 ans, plage de 19 à 34 ans). Il est à noter que nous n’avons observé aucune agrégation familiale pour les événements digestifs. Deuxièmement, comme l’ont récemment présenté Shalhub et al, 9 complications aortiques (anévrismes, dissections et ruptures) semblent être plus fréquentes chez les patients présentant une insuffisance haplo (4/8, 50% des cas d’indice), par rapport à la substitution à la glycine (19/79, 19%) ou à la variante du site d’épissure (6/45, 13%) (P global = 0,02).

Le dépistage génétique du gène COL3A1 a montré une majorité de variants faux sens impliquant un résidu de glycine (54% des cas d’indice), suivi de variants au site d’épissure (31%), en accord avec les rapports précédents et avec la Base de données de variantes du syndrome d’Ehlers-Danlos (https://eds.gene.le.ac.uk/home.php?select_db=COL3A1). Les résidus de glycine affectés ont été répartis à partir des exons 6 à 47, la région codant les chaînes du domaine de la triple hélice du procollagène de type III. Comme prévu, presque toutes ces variantes étaient privées, seulement 5 des 71 substitutions de glycine étant récurrentes. La question de savoir si l’emplacement du résidu de glycine muté pouvait être associé au phénotype a été au centre des études précédentes. Par l’analyse d’un ensemble limité de 14 substitutions de glycine différentes, Pope et al1 ont trouvé un phénotype anormal croissant lorsque le variant est passé de l’exon 36 à l’exon 49. Nous n’avons pas pu confirmer cette tendance dans cette cohorte plus importante de personnes touchées (données non présentées), conformément aux résultats observés dans la cohorte américaine encore plus importante.2, 13

Nous avons également trouvé un fort biais de distribution des substituts de glycine, de manière cohérente avec les rapports précédents suggérant que pour le gène COL3A1, les variants les plus déstabilisants sont surreprésentés par rapport aux résidus moins déstabilisants.12 En effet, dans notre série, 73% (58/79) des résidus mutés dans les cas d’indice étaient soit Val, Glu ou Asp, beaucoup plus fréquents que Ala et Ser (18/79, 23%), proportions qui divergent significativement de celles attendues des résultats possibles d’une substitution d’une seule paire de bases dans un codon de glycine (P < 0,001 pour les deux sous-groupes). Ce biais de sélection qui a également été récemment observé par Pepin et al13 ne peut s’expliquer par le biais de taux de transition/transversion dans les séquences codantes humaines et est positivement corrélé à l’effet déstabilisateur en triple hélice des variants correspondents.14 La structure triple hélicoïdale du collagène est en effet perturbée plus profondément lorsque Gly est remplacé par un acide aminé chargé de grande taille tel que l’Asp, que par un résidu plus petit tel que l’Ala. Une étude in vitro récente a testé l’effet de deux types de variantes de faux sens (Gly-à-Val et Gly-à-Ala) sur le repliement du collagène de type III en utilisant un système bactérien pour la production de polypeptides modèles homotrimériques.15 L’effet de la variante Gly-à-Val était plus fort que celui de la variante Gly-à-Ala, ce qui suggère que certaines variantes d’Ala pourraient ne pas être suffisamment graves pour provoquer des VE.

La distribution des variantes du site d’épissure a été caractérisée par une surreprésentation des variantes au site donneur 5′ (30 des 36 variantes distinctes) comme déjà observé.13, 16 Il a déjà été démontré que dix-huit des 36 variantes distinctes conduisaient à un saut d’exon ou à une activation cryptique du site d’épissure et à une diminution de la sécrétion de trimères procollagènes.16, 17 Même s’il n’y avait pas de hotspot variant dans notre cohorte, quelques substitutions récurrentes étaient présentes, en particulier la variante du site d’épissure à l’intron 23, c.1662 + 1G > A, qui est également la variante de site d’épissure la plus fréquente enregistrée dans la base de données des variantes du syndrome d’Ehlers–Danlos. Dans notre série, les patients avec des variantes du site d’épissure avaient un âge plus précoce au diagnostic que les patients avec des substitutions de glycine (25 contre 34 ans, P = 0,0002) et une prévalence comparable élevée d’événements cliniques, de critères diagnostiques majeurs et mineurs. Presque toutes ces variantes d’épissure sont en phase et conduisent à un produit délété de 54-108 résidus qui peuvent agir de manière dominante-négative, déstabilisant fortement l’assemblage de collagène. À notre connaissance, la question de savoir si cet effet délétère est plus important que celui causé par les substitutions de glycine n’a pas été étudiée dans des études biochimiques.

L’un des principaux résultats de notre étude a été l’identification de variantes de faux sens non encore signalées (groupes 4 et 5) associées à des caractéristiques cliniques bénignes des VE et à une fragilité artérielle. En plus d’être mis en évidence chez des patients présentant des caractéristiques suggestives de la pathologie, nous avons également trouvé des arguments en faveur de leur pathogénicité possible, qui sont donnés dans les Matériaux supplémentaires (Résultats et Méthodes Supplémentaires, Tableaux supplémentaires S4c–e). Il est important de noter que les variantes aux parties N et C terminales de la protéine et les variantes de faux sens dans la triple hélice ont permis d’identifier un sous-groupe de patients représentant 10% de notre cohorte. Ces patients présentaient un phénotype clinique plus doux avec parfois un seul critère clinique majeur et/ou mineur. Cependant, malgré cette évolution clinique légère, l’absence de complications digestives et la présence de certaines de ces variantes dans les bases de données de population à très basse fréquence, nos résultats suggèrent que ces patients présentent un risque plus élevé d’événements artériels et doivent être considérés et suivis en tant que tels. Une hétérogénéité de l’expression phénotypique dans les VE a été suggérée précédemment, allant de phénotypes cliniques variables pour des variantes non-sens de glycine situées dans le domaine C-terminal à un chevauchement avec des EDS hypermobiles pour des variantes non-glycine situées dans le domaine triple hélice du collagène de type III.1, 18 En ce qui concerne les patients atteints du syndrome de Marfan qui n’étaient pas diagnostiqués lors de la mise en scène par la nosologie de Gand avant sa dernière révision,19 il peut être nécessaire d’élargir les indications pour les tests génétiques dans les VE. Par exemple, les patients avec un seul critère majeur et des antécédents familiaux de mort subite, ou les patients avec un événement vasculaire majeur avant l’âge de 50 ans même en l’absence de signes cliniques évocateurs (comme en témoigne l’absence de signes cliniques du trouble chez les parents par rapport aux cas index de notre cohorte (tableau 1)),20 peuvent être discutés comme candidats au dépistage génétique COL3A1, une fois que les causes sous-jacentes communes de maladies cardiovasculaires ont été exclues. Comme nous l’avons montré spécifiquement dans le groupe 3, l’absence d’événements digestifs associés à une forte prévalence de complications aortiques pourrait imiter l’anévrisme et la dissection de l’aorte thoracique familiale (FTAAD, OMIM #%607086 pour des informations générales). Il est important de suspecter également les VE chez ces patients car les décisions thérapeutiques sont différentes de celles des autres anévrismes et dissections aortiques thoraciques héréditaires. Les progrès récents de la technologie de séquençage devraient faciliter ce dépistage génétique plus large, même si certaines variantes nécessiteront des études biochimiques pour établir leur rôle causal sur l’altération du collagène de type III de l’assemblage et / ou de la production.