Academic literature on the topic 'Maladies mitochondriales'

Les maladies mitochondriales sont liées à un déficit de la chaîne respiratoire mitochondriale. Ces maladies posent des problèmes de diagnostic, dans leurs relations phénotype/génotype et dans leurs mécanismes physiopathologiques. L'étude longitudinale d'un cas de déficit en ubiquinone a démontré les limites de la supplémentation thérapeutique. L'analyse de l’histoire naturelle et des caractéristiques moléculaires de 69 patients porteurs de délétion de l’ADN mitochondrial a permis d'établir une nouvelle classification clinique et des facteurs pronostiques. L’efficacité de l’immortalisation par le gène de la télomérase a été démontrée dans les fibroblastes déficitaires. Nous avons montré la présence d’apoptose dans le muscle de patients avec mutations de l'ADN mitochondrial. Les difficultés de la démonstration du pouvoir délétère des mutations homoplasmiques de l’ADN mitochondrial ont été abordées à travers l'étude de familles portant la même mutation de l'ARN de transfert de la proline.

Les maladies mitochondriales représentent un ensemble très divers de pathologies. Au cours de ce travail, j’ai abordé leur complexité dans deux situations différentes : les déficits humains en complexe III de la chaîne respiratoire mitochondriale et l’analyse des relations génotype/phénotype dans une cohorte de patients suspects de mutations sur un même gène nucléaire (POLG). Le complexe III joue un rôle central au sein de la chaîne respiratoire mitochondriale. Contrairement à sa caractérisation biochimique très complète, son rôle physiologique a été relativement mal établi. D'une cohorte de 2000 patients dont les activités de la chaîne respiratoire mitochondriale avaient été mesurées sur tissu hépatique ou musculaire, nous avons sélectionné 15 patients avec un déficit en complexe III pour lesquels nous disposions de fibroblastes exprimant un déficit respiratoire. L’origine génétique était initialement connue pour quatre des déficits (UQCRB, BCS1L x2, MT-CYB) et, au cours de ce projet, nous avons pu en identifier trois autres (CYC1, MT-CYB, LYRM7). Nous avons cherché à évaluer l'existence d'un lien entre le phénotype et les caractéristiques du déficit : gène impliqué, distribution tissulaire et profil des réponses cellulaires au déficit. Notre population de fibroblastes, hétérogène sur le plan génétique, s’est également révélée très variée quant aux conséquences biochimiques et cellulaires du déficit. Il ne semble donc pas exister de « profil type » des déficits en complexe III. Les atteintes liées à une mutation du gène POLG sont souvent considérées comme les maladies mitochondriales les plus fréquentes chez l’adulte. Elles sont associées à des présentations cliniques très diverses. Nous avons étudié la spécificité et la sensibilité des différents signes cliniques et biologiques considérés comme évocateurs et conduisant donc au séquençage de POLG. A cette fin, nous avons analysé rétrospectivement le phénotype clinique et les investigations mitochondriales chez 154 patients dont le séquençage du gène POLG avait été effectué révélant des mutations touchant les deux allèles du gène chez 34 patients, une seule mutation chez 10 patients et une séquence normale chez 110 patients. L’étude clinique a inclus les signes/symptômes cliniques, les données électrophysiologiques et l'imagerie cérébrale. Les investigations mitochondriales englobaient l’histologie musculaire, le dosage du lactate sanguin, la mesure des activités de la chaîne respiratoire et la recherche de délétions multiples de l’ADN mitochondrial musculaire. Cette étude a montré que les mutations du gène POLG étaient responsables de signes cliniques et paracliniques récurrents présentant donc une sensibilité et une spécificité, notamment en association, permettant de proposer un arbre décisionnel pour l’indication du séquençage du gène POLG. Cette étude a également permis d’établir l’histoire naturelle des maladies de l’adulte dues à des mutations délétères de POLG. En conclusion, la classification des maladies mitochondriales par une anomalie biochimique commune, un déficit en complexe III dans le cas présent, conduit à regrouper des atteintes très différentes, aussi bien sur le plan clinique que biochimique et cellulaire. Au contraire, même dans des affections réputées comme extrêmement diverses comme celles dues aux mutations du gène POLG, la classification par le gène atteint permet d’identifier des présentations récurrentes dans la classe d’âge étudiée, patients adultes dans le cas présent…
Mitochondrial diseases represent a very diverse set of pathologies. With this work, I approached their complexity in two different situations: phenotypic analysis of fibroblasts derived from patients with defects of the respiratory complex III and phenotypic analysis of a cohort of patients, the POLG gene of whom had been sequenced. The complex III plays a central role in the mitochondrial respiratory chain. Contrary to its complete biochemical characterization, its physiological role has been relatively poorly established. We selected 15 patients with complex III defect in liver and/or muscle and with fibroblasts expressing a respiratory defect. The genetic origin was initially known for four of these defects (UQCRB, BCS1L x2, MT- CYB) and during this project, we were able to identify three additional cases (CYC1, MT- CYB, LYRM7). We sought to assess the existence of a link between the disease phenotype and the defect characteristics: gene involved, tissue expression and cellular responses. Our population of fibroblasts, genetically heterogeneous, turned also to be diverse with respect to the biochemical and cellular consequences of the defect. A "typical" profile of complex III defect therefore does not seem to exist. Pathologies related to POLG mutations are often considered the most common mitochondrial diseases in adults. Their clinical presentation is very diverse. We have investigated the specificity and sensitivity of different clinical and biological signs considered as suggestive for POLG mutations and therefore leading to POLG sequencing. To that purpose, we retrospectively analyzed the clinical phenotype and mitochondrial investigations in 154 patients for which POLG had been sequenced revealing mutations affecting two alleles of the gene in 34 patients, one allele for 10 patients and a normal sequence for 110 patients. This study has shown that POLG mutations were responsible of recurrent clinical and paraclinical signs, whose sensitivity and specificity when considered in association allowed to propose a diagnostic flowchart for POLG sequencing. This study has also permitted to establish the natural story of diseases associated with deleterious POLG mutations in adults. In conclusion, classification of mitochondrial diseases by a common biochemical abnormality, a complex III defect in the present case, leads to group very different diseases that differ from their clinical, biochemical and cellular patterns. On the contrary, even in diseases considered highly diverse as those due to POLG mutations, classification by the affected gene allows to identify recurrent presentations in a population of adult patients with neurological presentation

Les mitochondries sont suspectées depuis longtemps d'être impliquées dans la carcinogenèse. Le métabolisme des cellules cancéreuses est perturbé et l'utilisation de voies anaérobies de production d'ATP est souvent favorisée. Les tumeurs oncocytaires sont caractérisées par des cellules dont le cytoplasme est envahi par des mitochondries. Ces tumeurs constituent un modèle de choix pour l'étude de la biogenèse mitochondriale et de sa régulation. De plus, devant la fréquence de ces tumeurs dans le tissu thyroi͏̈dien, leur étude permet d'aborder l'influence des marqueurs thyroi͏̈de-spécifique sur le développement tumoral et mitochondrial. Nous avons montré que ces tumeurs présentaient un switch métabolique pouvant expliquer une résistance précoce des cellules tumorales à l'hypoxie. Nous rapportons l'existence d'un défaut de couplage entre la respiration et la production d'ATP, dans les tumeurs, comme dans un modèle cellulaire d'oncocytome thyroi͏̈dien que sont les cellules XTC. UC1. Ce défaut ne peut cependant pas expliquer à lui seul une telle accumulation de mitochondries. Nous montrons que la biogenèse anormale des mitochondries dans ces tumeurs est liée à une anomalie d'un ou plusieurs facteurs situés en amont de la cascade régulant conjointement la respiration et la biogenèse mitochondriale. Enfin, nous discutons du rôle des molécules impliquées dans la carcinogenèse folliculaire, dans l'accumulation des mitochondries
We have studied thyroid oncocytomas, characterized by the presence of oxyphil cells containing abnormally large numbers of mitochondria, to explore the possible involvement of mitochondria in carcinogenesis. We showed that these tumors present a metabolic switch through an anaerobic synthesis of adenosine triphosphate (ATP). We also demonstrated the presence of a coupling defect between the respiratory chain and ATP production, in tumors as well as in an oncocytic oncocytic cell line named XTC. UC1. We showed that several factors regulating the mitochondrial biogenesis were involved in the accumulation of mitochondria in these tumors (UCP2, Tfam, PGC-1). We propose a model of mitochondrial accumulation in thyroid oncocytoma which could be a consequence of uncoupling

Ce travail a porte sur l'implication possible du genome nucleaire dans les deficits de la chaine respiratoire. La premiere partie de ce travail a consiste a determiner l'origine genetique des deficits en cytochrome c oxydase (cox). Nous avons ainsi exclu l'implication du genome mitochondrial chez 18 patients presentant un deficit isole en cox. Cette etude, extremement importante pour le conseil genetique, permet d'abaisser le risque de recurrence de la maladie a 1/4 dans la fratrie des patients atteints de deficits isoles en cox. La deuxieme partie de ce travail a consiste a rechercher la presence de copies nucleaires de l'adn mitochondrial (adnmt) afin d'ameliorer le diagnostic moleculaire des maladies mitochondriales. La proportion de molecules mutees d'adnmt joue un role crucial dans l'expression de la maladie et la presence de ces copies pourrait entrainer une quantification erronee de ces molecules. Avant toute recherche et quantification de mutations de l'adnmt, nous proposons de tester la specificite des oligonucleotides utilises en utilisant l'adn de cellules rho o depourvues d'adnmt. Le troisieme volet de mon etude a consiste a etudier les bases moleculaires des deficits en succinate deshydrogenase (sdh), enzyme de la chaine respiratoire et du cycle de krebs. Nous avons determine la structure des deux copies du gene de la flavoproteine (fp) de la sdh et montre qu'une seule d'entre elles est active. Nous avons etudie la region promotrice du gene fp et caracterise des sites potentiels de liaison de facteurs transactivateurs. Nous nous sommes ensuite attaches a caracteriser l'existence d'une co-regulation de l'expression des 4 genes du complexe ii dans differents tissus. Enfin, nous avons etudie le deficit en sdh chez trois patients et les bases moleculaires du deficit ne sont clairement etablies que pour l'un d'entre eux. Cette etude suggere l'implication d'autres genes, encore inconnus chez l'homme, ayant un role dans la biogenese ou l'assemblage du complexe ii.

Les maladies mitochondriales sont les anomalies congénitales du métabolisme les plus fréquentes. Elles sont caractérisées par une très grande hétérogénéité clinique et génétique, et le gène responsable de la maladie n’a pu être identifié que pour seulement 30% d’entre elles. Malgré l’hétérogénéité de ces maladies, il est possible d’identifier des groupes de patients cliniquement homogènes. C’est notamment le cas des atteintes hépatiques mitochondriales, qui peuvent se présenter sous une forme syndromique ou isolée. Les patients ayant une forme isolée ont soit une déplétion de l’ADNmt, soit une quantité d’ADNmt normale. Les patients avec déplétion de l’ADNmt sont très bien caractérisés génétiquement et sont mutés dans les gènes DGUOK, POLG, PEO1 ou MPV17, alors que les atteintes hépatiques sans déplétion de l’ADNmt n’ont commencé à l’être que plus récemment et montrent une très grande hétérogénéité génétique.Nous avons dans ce travail de recherche constitué une cohorte cliniquement homogène de 70 patients provenant des hôpitaux Necker-Enfants Malades et du Kremlin-Bicêtre présentant une atteinte hépatique mitochondriale isolée ou syndromique, sans déplétion de l’ADNmt, dont nous disposions de matériel (fibroblastes, ADN) nécessaire à leur étude. Nous avons tout d’abord identifié des mutations dans le gène TRMU, codant pour une enzyme de modification des ARNt mitochondriaux, responsables d’une anomalie de la traduction mitochondriale. Nous avons par ailleurs établi l’hétérogénéité génétique de ce groupe de patients, puisque nous avons pu exclure la présence de mutations dans les gènes TRMU, TSFM, GFM1 et LARS chez 40 patients, démontrant qu’il n’y a pas de gènes majeurs associé aux atteintes hépatiques sans déplétion de l’ADNmt. Pour deux familles multiplex pour lesquels l’ADN de plusieurs membres de la famille était disponible, nous avons réalisé une cartographie génétique combinée avec un séquençage exome et une étude du transcriptome, qui n’a pas permis de mettre en évidence de gène causal. Pour 38 autres patients, essentiellement des cas sporadiques, nous avons utilisé les stratégies du transcriptome et du séquençage exome, ce qui nous a permis d’identifier des variations robustes dans de nouveaux gènes MRPS5, ALDH1B, NOX5, MTUS1, AARS2, PPA2, MTHFD1, ALDH6A1, NME4 et GLDC pour 17 patients. Enfin, nous avons étudié particulièrement les mutations identifiées dans le gène NOX5, retrouvées chez 3 patients de la cohorte. Ce gène code pour une protéine NADPH de fonction inconnue, que pensons être impliquée dans la traduction mitochondriale
Genetic characterization of mitochondrial liver damage