Author(s) : Agnès Veyradier, Chantal Loirat, Jean-Pierre Girma, Anne-Sophie Ribba, Martine Wolf, Paul Coppo, Dominique Meyer , Unité 143 Inserm, 80, rue du Général-Leclerc, Hôpital de Bicêtre, 94276 Le Kremlin-Bicêtre Cedex, Service d’hématologie biologique, hôpital Antoine-Béclère, AP-HP, Clamart, Service de néphrologie pédiatrique, hôpital Robert-Debré, AP-HP, Paris, Service d’hématologie clinique et de thérapie cellulaire, hôpital Saint-Antoine, AP-HP, Paris.
Summary : Thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) is a thrombotic microangiopathy defined by the spontaneous formation of platelet thrombi in the microvessels. These platelet microthrombi are responsible for a mechanical hemolytic anemia, a thrombocytopenia and a multivisceral ischemia involving mainly the kidneys and the brain. Pediatric TTP (Upshaw-Schulman syndrome) is a very rare (orphan disease) but life-threatening disease in the absence of appropriate treatment (plasmatherapy). This disease which onset occurs in half cases as soon as birth, is characterized by multiple acute relapses separated either by complete remission periods or a mild chronic background (thrombocytopenia and hemolysis). TTP pathophysiology has remained obscure until 2001 when the cloning for a new metalloprotease gene, ADAMTS13 (A Disintegrin And Metalloprotease with ThromboSpondin type 1 repeats), has elucidated most of the disease pathogenesis. The substrate for ADAMTS13 is von Willebrand factor (VWF), a plasma multimeric glycoprotein crucial for both platelet adhesion and aggregation in the microcirculation. Physiologically, ADAMTS13 function consists in limiting the size of VWF multimers and consequently, their hemostatic capacity. Upshaw-Schulman syndrome is characterized by a severe functional deficiency of ADAMTS13 (plasma activity lower than 5 %) responsible for the accumulation of ultralarge VWF multimers inducing the spontaneous formation of platelet thrombi within the microvessels. ADAMTS13 deficiency is related to ADAMTS13 gene mutations (60 % of substitutions and 40 % of truncating mutations) recessively inherited and spread all over the gene. The clinical phenotype is however heterogeneous ranging from mild forms limited to a fluctuating thrombocytopenia to very severe forms consisting in concerning renal and neurological consequences. In addition to answers to questions focused on phenotype/genotype correlation, a better structural and functional characterization of ADAMTS13 is crucial to evaluate the relevance of either plasmatic or recombinant purified ADAMTS13 in the therapeutic management of Upshaw-Schulman syndrome.
Figure 1 Caractéristiques érythrocytaires,
plasmatiques et anatomopathologiques d’un patient atteint de
purpura thrombotique thrombocytopénique (PTT) héréditaire ou
syndrome d’Upshaw-Schulman.A) Frottis sanguin montrant la
présence d’hématies fragmentées ou schizocytes (indiquées par une
flèche) témoignant du caractère mécanique de l’anémie hémolytique,
les hématies se cassant contre les thrombi plaquettaires sous
l’influence du flux sanguin dans les microvaisseaux. B)
Electrophorèse (gel de SDS-agarose) des multimères du facteur von
Willebrand (VWF) plasmatique d’un patient atteint de PTT comparé à
un sujet normal (N). Le plus petit multimère de VWF est un dimère
de 500 kDa. Le patient PTT possède, en circulation dans le plasma,
un excès de multimères de très haut poids moléculaire du VWF
(indiqués par la double flèche) par rapport au sujet normal.
C) Anatomopathologie de tissu rénal d’un patient atteint de
PTT (immunomarquage à l’aide d’un anticorps anti-VWF) montrant la
présence de VWF au sein des thrombi plaquettaires glomérulaires
(indiqués par la flèche).
Figure 2 Domaines structuraux et fonctionnels
d’ADAMTS13.Après clivage du peptide signal et du propeptide, la
forme mature d’ADAMTS13 comprend un domaine métalloprotéase qui
contient deux sites potentiels de coordination d’ions divalents
(l’un pour le zinc et l’autre pour le calcium), un domaine de type
désintégrine susceptible de se lier aux intégrines, un domaine
thrombospondine de type 1 (TSP1), un domaine riche en cystéines
contenant une séquence RGDS potentiellement impliquée dans des
interactions avec des intégrines, un domaine de type ADAMTS spacer,
7 autres domaines TSP1 et 2 domaines CUB. La partie N-terminale
d’ADAMTS13 allant du domaine métalloprotéase au domaine spacer
inclus est indispensable à son activité protéolytique vis-à-vis du
facteur von Willebrand. La partie C-terminale en particulier les
domaines TSP-1, pourraient permettre à ADAMTS13 de se fixer in vivo
à des récepteurs situés sur les cellules endothéliales
(CD36 ?) ou les plaquettes.
Figure 3 Rôle du couple facteur von Willebrand
(VWF)/ADAMTS13 dans la régulation de la taille du clou
plaquettaire.Les grands multimères de VWF (représentés sous forme
de filaments noirs) forment des ponts moléculaires entre les
plaquettes et le sous-endothélium mis à nu après une brèche
vasculaire (adhésion plaquettaire) et aussi entre les plaquettes
elles-mêmes (agrégation plaquettaire). Afin de limiter la taille du
clou plaquettaire, les grands multimères de VWF sont clivés en
fragments de plus petite taille et de moindre pouvoir adhésif par
une métalloprotéase spécifique, ADAMTS13. La désagrégation du clou
plaquettaire permet ainsi de réguler la formation du thrombus après
réparation de la brèche vasculaire.
Figure 4 Localisation des mutations d’ADAMTS13
identifiées chez des patients atteints de purpura thrombotique
thrombocytopénique (PTT) héréditaire ou syndrome
d’Upshaw-Schulman.Les différents domaines fonctionnels d’ADAMTS13
(métalloprotéase, desintegrine, 1er domaine
Thrombospondine de type 1, domaine riche en cystéines, spacer,
2e au 8e domaine Thrombospondine de type 1 et
2 domaines CUB) sont représentés en mauve. Les différentes
mutations rapportées dans la littérature internationale sont
indiquées dans les cadres. Les mutations identifiées par notre
groupe apparaissent en rouge. Bp : paire de base ;
ex : exon ; int : intron ; del :
délétion ; ins : insertion ; splice : site
accepteur d’épissage.
Figure 5 Physiopathologie du purpura thrombotique
thrombocytopénique (PTT) par déficit héréditaire en ADAMTS13 ou
syndrome d’Upshaw-Schulman.Un statut de double-hétérozygote ou
d’homozygote pour des mutations du gène d’ADAMTS13 est responsable
d’un déficit fonctionnel sévère en ADAMTS13 (activité plasmatique
inférieure à 5 %). Ce déficit conduit à une accumulation dans
la circulation sanguine, de multimères de très haut poids
moléculaire du facteur von Willebrand (VWF) qui ont un fort pouvoir
adhésif aux plaquettes. Le seuil thrombogène de ces grands
multimères de VWF va alors être un facteur déterminant dans le
déclenchement d’une poussée de PTT. L’alternative est la
suivante : dans une première option (voie indiquée en rouge),
sous l’influence de facteurs favorisants identifiés (situations
stimulant la libération de VWF par l’endothélium comme la
grossesse, les infections…) ou hypothétiques (phénotype particulier
des plaquettes, des cellules endothéliales, du VWF…), ce seuil
thrombogène va être dépassé entraînant la formation spontanée
de thrombi plaquettaires dans les microvaisseaux et donc une
poussée de PTT ; dans une seconde option (voie indiquée en
bleu), ce seuil thrombogène n’est pas dépassé (sous l’influence
potentielle de facteurs protecteurs non identifiés) ne permettant
donc ni la formation spontanée de thrombi plaquettaire dans la
microcirculation ni le déclenchement d’une poussée de PTT.
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