Identification et caractérisation fonctionnelle d’une nouvelle variante tronquante d’épissage dans le gène COL4A5 causant le syndrome d’Alport lié à l’X avec astigmatisme

Le syndrome d’Alport (SA) est une maladie héréditaire rare caractérisée par une néphropathie progressive, une perte auditive neurosensorielle et des anomalies oculaires. La maladie résulte de mutations dans les gènes du collagène de type IV (COL4A3, COL4A4 et COL4A5), qui codent des composants essentiels des membranes basales des reins, de la cochlée et des yeux. Cette étude rapporte l’identification et la validation fonctionnelle d’une nouvelle variante tronquante d’épissage dans le gène COL4A5, causant le syndrome d’Alport lié à l’X (SAXL) dans une famille chinoise sur quatre générations. Les résultats mettent en lumière le mécanisme moléculaire de cette variante, son association avec des manifestations oculaires atypiques et l’hétérogénéité phénotypique observée chez les femmes porteuses.

Présentation clinique et phénotypes familiaux

Le probant, un homme de 24 ans (III:6), a présenté une hématurie et une protéinurie à début précoce détectées dans l’enfance. À l’âge de 18 ans, ses niveaux de créatinine plasmatique (Cr) ont augmenté de manière significative (751,8 mmol/L), aboutissant à une maladie rénale terminale (MRT) nécessitant une transplantation rénale à l’âge de 21 ans. Notamment, il présentait un astigmatisme, une caractéristique oculaire inhabituelle non couramment associée au SA. Son frère aîné (III:5) est décédé d’une MRT à l’âge de 14 ans, soulignant la progression agressive de la maladie chez les hommes.

Les femmes porteuses dans la famille ont présenté des phénotypes variables. La mère du probant (II:8) a développé une protéinurie à 40 ans, évoluant vers une MRT (Cr : 800,0 mmol/L) et une perte auditive unilatérale à l’âge de 49 ans. Elle a subi une transplantation rénale à 50 ans. En revanche, la cousine du probant (III:1) a nécessité une transplantation à 32 ans, tandis que sa mère (II:2) a maintenu une fonction rénale normale. D’autres parentes, dont la grand-mère maternelle (I:2) et la tante (II:4), sont décédées de causes non rénales, suggérant une pénétrance incomplète ou une sévérité modérée due aux patterns d’inactivation du chromosome X.

Analyse génétique moléculaire

Le séquençage de l’exome entier (WES) du probant a identifié une variante hémizygote nouvelle au niveau du site d’épissage (c.4688 + 2T > C) dans l’intron 48 de COL4A5 (NM_000495). Le séquençage de Sanger a confirmé la ségrégation : les hommes affectés (III:6, III:5) portaient la variante, tandis que les hommes non affectés (II:7, III:3) et les femmes porteuses (II:8, III:1) présentaient des allèles hétérozygotes ou de type sauvage. La variante était absente chez 200 témoins ethniquement appariés et dans les bases de données publiques (gnomAD, ExAC, dbSNP, 1000 Genomes), soutenant sa pathogénicité.

Selon les lignes directrices de l’ACMG, la variante a été classée comme « probablement pathogène » (PVS1, PM2, PP1). La substitution perturbe le site donneur canonique d’épissage de l’intron 48, prédite pour abolir l’épissage normal de l’ARNm.

Validation fonctionnelle de l’épissage aberrant

La transcription inverse suivie d’une PCR (RT-PCR) utilisant des amorces encadrant les exons 47–49 a révélé des patterns de transcription distincts. Le père du probant (II:7) a présenté un seul produit de 506 pb (épissage de type sauvage des exons 47–48–49). En revanche, la mère du probant (II:8) a montré deux bandes : 506 pb (type sauvage) et 321 pb (saut de l’exon 48). Le probant (III:6) a présenté uniquement le produit de 321 pb, confirmant le saut complet de l’exon 48 dans ses transcrits (Figure 1C–E).

Le séquençage du produit aberrant de 321 pb a confirmé la jonction directe de l’exon 47 à l’exon 49, entraînant un décalage du cadre de lecture (p.G1504Dfs11*). Ce codon stop prématuré tronque la protéine COL4A5 de 1685 à 1514 acides aminés, perturbant les répétitions Gly-X-Y du collagène et le domaine non collagénique (NC1) essentiel pour la formation de l’hélice triple.

Implications structurelles de la protéine tronquée

La chaîne α5 de COL4A5 est essentielle pour les réseaux de collagène IV des membranes basales. La troncation au résidu 1504 élimine 171 acides aminés C-terminaux, y compris les résidus cystéine conservés dans le domaine NC1 nécessaires pour les ponts disulfure inter-chaînes. Cela compromet l’assemblage des hétérotrimères α3α4α5, déstabilisant les membranes basales glomérulaires et conduisant à des défauts de filtration rénale. Des troncations similaires dans COL4A5 sont associées à une MRT à début précoce, cohérente avec le déclin rapide du probant.

Hétérogénéité phénotypique et manifestations oculaires atypiques

Alors que le SA se présente typiquement avec un lenticône antérieur, des opacités cornéennes ou une rétinopathie en taches, l’astigmatisme du probant représente un nouveau phénotype oculaire. Cela élargit le spectre clinique du SA et met en lumière le rôle des défauts du collagène IV dans la régulation de la courbure cornéenne.

Les femmes porteuses ont présenté une sévérité rénale variable, probablement influencée par une inactivation skewée du chromosome X. La mère (II:8) et la cousine (III:1) ont conservé des transcrits de type sauvage résiduels, modérant la progression de la maladie par rapport aux hommes. Cependant, la MRT finale de la mère suggère un déclin dépendant de l’âge des mécanismes compensatoires.

Comparaison avec les variantes précédentes de COL4A5

Trois cas précédents avec des variantes de saut de l’exon 48 (c.4688G > A, c.4688 + 1G > A, c.4688 + 4G > A) ont été rapportés. Les hommes affectés ont montré une MRT à l’âge de 21 ans, une perte auditive et un lenticône, mais pas d’astigmatisme. La variante actuelle (c.4688 + 2T > C) souligne le rôle critique du nucléotide +2 du site donneur d’épissage, car même des décalages d’une seule base (par exemple, +1 vs +2) peuvent altérer l’efficacité de l’épissage ou produire des isoformes tronquées différentes.

Implications diagnostiques et thérapeutiques

Cette étude renforce l’utilisation du WES et de l’analyse de l’ARNm comme outils vitaux pour diagnostiquer les variants d’épissage dans les collagénopathies. Le diagnostic génétique précoce du probant aurait pu guider la surveillance de la MRT et des déficits auditifs. De plus, l’association des défauts de COL4A5 avec l’astigmatisme justifie une surveillance ophtalmologique chez les patients atteints de SA, même en l’absence de signes oculaires classiques.

Limites et directions futures

Bien que l’étude confirme la pathogénicité de la variante, des études fonctionnelles dans des cellules dérivées de patients ou des modèles animaux sont nécessaires pour évaluer l’impact de la protéine tronquée sur l’assemblage du collagène IV. Le suivi longitudinal des femmes porteuses pourrait élucider la dynamique de l’inactivation du chromosome X et les facteurs pronostiques.

Conclusion

La variante c.4688 + 2T > C dans COL4A5 cause le SAXL par le saut de l’exon 48, conduisant à une protéine tronquée et à une néphropathie sévère. L’astigmatisme du probant élargit le spectre phénotypique du SA, soulignant la nécessité d’une évaluation multidisciplinaire dans les troubles liés au collagène IV. Cette découverte améliore la précision diagnostique et informe le conseil génétique pour les familles atteintes de maladies rénales héréditaires.

doi:10.1097/CM9.0000000000002417