Pathologie moléculaire et diagnostic de la ß-thalassémie intermédiaire

ARTICLE

Le terme de ß-thalassémie intermédiaire correspond à un syndrome ß-thalassémique, de sévérité atténuée, caractérisé par une anémie modérée à sévère et microcytaire, une splénomégalie, des anomalies osseuses modérées, caractéristiques de la ß-thalassémie. Les transfusions ne sont pas nécessaires ou seulement de manière occasionnelle.

Dans cet article, nous évoquons des aspects moléculaires et cliniques qui ont été étudiés récemment.
Les patients ayant une ß-thalassémie intermédiaire sont le plus souvent homozygotes ou hétérozygotes composites pour des lésions du locus ß de la globine. Cependant, dans un nombre limité de cas, un seul gène ß est atteint, le locus ß de la globine du chromosome opposé n'ayant pas d'anomalie de séquence.

ß-thalassémie intermédiaire des homozygotes ß-thalassémiques

Chez les patients homozygotes ou hétérozygotes composites pour une mutation ß-thalassémique, trois mécanismes ont été trouvés (tableau I) [1]. Le premier, le plus fréquent, est l'état homozygote ou l'hétérozygote composite pour un déterminant de ß-thalassémie atténuée. Les deux autres consistent en la cotransmission d'une alpha-thalassémie ou d'un déterminant génétique responsable d'une production accrue des chaînes gamma de l'hémoglobine foetale, après la naissance. Ces trois mécanismes agissent en réduisant le déséquilibre de synthèse des chaînes (rapport alpha/non alpha), qui est le déterminant principal de la sévérité des syndromes thalassémiques.

Mutations moins sévères ou silencieuses du gène ß

Les mutations «moins sévères» sont associées à une expression relativement élevée des chaînes ß par le gène muté. Cette catégorie de mutations inclut des mutations
1) du promoteur,
2) créant un site alternatif d'épissage,
3) de la séquence consensus entourant le site d'excision épissage des introns,
4) du site de polyadénylation (tableau II).
Dans ce contexte, il faut noter qu'une étude coopérative européenne a montré que les patients ayant cette forme intermédiaire de ß-thalassémie avaient, dans 40% des cas, la mutation ß⁺ IVSI nt6 (T->C) ou du promoteur dans 6 autres % [2]. Des mutations différentes mais situées en même position du promoteur peuvent induire des phénotypes cliniques très différents [3, 4]. Par exemple, la mutation C->G en position -87, commune en Méditerranée, induit une forme sévère chez les patients, lorsqu'elle est composite avec une autre lésion. Elle induit un phénotype intermédiaire à l'état homozygote. À l'inverse, la mutation C->T au même endroit est responsable d'une forme sévère à l'état homozygote, mais de présentation plus tardive. Bien que l'homozygotie pour une mutation «peu sévère» soit toujours associée à une sévérité intermédiaire, l'hétérozygotie composite pour une mutation «peu sévère» et une mutation «sévère» induit un éventail de sévérité clinique, de la forme peu sévère à la forme très sévère qui dépend des transfusions.

Des mutations spéciales sont les mutations «silencieuses». Elles sont définies au niveau hématologique et à l'état hétérozygote par un déséquilibre isolé de la synthèse des chaînes de globine [5]. L'hétérozygotie composite d'une mutation silencieuse et d'une forme sévère induisant un taux élevé d'Hb A₂ (chez l'hétérozygote) aboutit au tableau clinique de ß-thalassémie intermédiaire.
La ß-thalassémie silencieuse est due le plus souvent à la mutation C->T en position -101 dans la boîte CACCC distale, plus rarement à la mutation A->C au site CAP ou à la mutation C->G en position 6 en 3' du codon de terminaison. Il est intéressant de noter que la mutation du site CAP induit une forme de thalassémie mineure à l'état homozygote et une forme sévère à l'état hétérozygote composite. Il faut souligner, en ce qui concerne le diagnostic, que l'état hétérozygote de la mutation -101 (C->T) est associéà des valeurs limites de certains paramètres hématologiques ou du taux d'Hb A₂ qui, lorsqu'ils sont examinés avec attention, peuvent évoquer le diagnostic [6]. Contrastant avec le tableau hématologique modéré de la forme adulte, l'état homozygote de la mutation -101 (C->T) est un phénotype marqué chez le nouveau-né et pendant la période qui suit la naissance. Par exemple, un foetusus ayant la forme composite -101 (C->T) et ß⁺ IVSI nt10 avait une absence complète de synthèse de la chaîne ß alors que le génotype (et le phénotype de l'adulte) aurait dû être associé à une expression de 2 à 3% de chaîne ß. Un nouveau-né ayant les mutations ß°39/ß⁺-101 (C->T) n'avait pas d'Hb A à la naissance, indiquant aussi que la mutation du promoteur en position -101 supprime complètement la production de la chaîne ß par le locus affecté [7].
Ces résultats peuvent être expliqués si des protéines liant la boîte CACCC sont différentes chez le foetus et chez l'adulte interagissant de manière différente avec la boîte CACCC mutée.
Récemment, nous avons étudié un groupe important d'hétérozygotes ayant la mutation -92 (C->T) et montré que cette mutation appartient au groupe des ß-thalassémies silencieuses. Comme pour la mutation -101, les valeurs des paramètres hématologiques sont limites, suggérant de faire une étude plus approfondie.
Enfin, nous avons récemment décrit une nouvelle mutation silencieuse, C->G en position 844 de l'IVS II, dans la séquence consensus du site accepteur d'épissage. Les hétérozygotes ont un phénotype allant de la ß-thalassémie silencieuse à la forme modérée du porteur du trait ß-thalassémique, alors que les homozygotes ont les manifestations typiques de la ß-thalassémie mineure classique. Les hétérozygotes composites ayant une mutation «sévère» associée ont un phénotype de ß-thalassémie intermédiaire [8].
Nous avons suggéré, ainsi que d'autres, que la variation de la séquence [(AT)9(T)5] en position -530 en amont du gène ß de la globine peut être responsable d'une ß-thalassémie silencieuse. Cependant, nos études ultérieures ont montré que cette variation de séquence peut être détectée chez des sujets normaux pour la synthèse des chaînes de globine [9].

alpha-thalassémie associée

Nous avons confirmé récemment que la cotransmission d'une alpha-thalassémie (soit par la délétion des deux gènes alpha, soit par une mutation ponctuelle du gène majeur alpha₂) est capable d'atténuer le tableau clinique de la ß°-thalassémie homozygote, comme le montre la plus grande fréquence des génotypes alpha-thalassémiques chez les patients ayant une ß-thalassémie intermédiaire par rapport aux patients ayant un même génotype ß°-thalassémique et une expression clinique sévère [10]. La délétion d'un seul gène alpha est responsable de l'expression retardée d'une forme majeure ß°-thal et de la transformation d'une forme sévère ß⁺-thal en forme de sévérité intermédiaire.

Augmentation des chaînes gamma

Des déterminants responsables de l'augmentation de la production des chaînes gamma sont à l'évidence capables de réduire le déséquilibre de synthèse des chaînes de globine (rapport alpha/nonalpha), induisant une forme clinique intermédiaire lorsqu'ils sont transmis avec des déterminants sévères de ß-thalassémie (tableau III).
Ce groupe inclut des déterminants qui augmentent la production de la chaîne gamma, en raison de la nature même de la lésion ß-thalassémique, l'hémoglobine Lepore de manière inconstante et les ß-thalassémies dues à une délétion de la région du promoteur appartiennent à ce groupe.
Une autre catégorie est constituée par des déterminants de persistances héréditaires de l'hémoglobine foetusale (PHHF) non délétionnelles. Deux mutations sont responsables de l'atténuation clinique de la ß-thalassémie homozygote: l'une est la mutation -196 (C->T) [11] liée en cis à la mutation ß 39 constituant le chromosome dit deltaß-thal Sarde; l'autre est la mutation -158 Ggamma(C->T) présente dans les haplotypes III, IV et IX, en déséquilibre de liaison avec les mutations ß-thal IVSII nt 1 (G -> A) ou les décalages du cadre de lecture des codons 8 (-AA) et 6 (-A).
Cependant, bien que la mutation -196 à l'état hétérozygote soit associée à une augmentation de la production de la chaîne gamma, la mutation -158 est associée à l'augmentation de l'Hb F, seulement en cas de stress érythropoïétique [12]. Enfin, un nombre de familles, incluant deux descendances asiatiques ou sardes ont montré que la cotransmission d'un déterminant PHHF hétérocellulaire est capable d'améliorer la forme homozygote de ß-thalassémie.
Cependant, l'étude européenne montre qu'une proportion élevée de patients ayant une ß-thalassémie intermédiaire, homozygote ou hétérozygote composite (ß°-thal, ß⁺-thal sévère) n'a pas de modification au niveau moléculaire qui puisse expliquer l'atténuation du tableau clinique.
Afin de définir les mécanismes moléculaires de la forme attenuée de certains patients (homozygotes pour le codon non sens ß39), nous avons recherché la présence d'une délétion en amont et caractérisé les sites HS2-HS3 du LCR et l'enhancer Agamma3'. Nous avons trouvé que quelques sujets ayant le frame shift (décalage du cadre de lecture) dans le codon 6 avaient la configuration (AT)₉(AT₁₀) dans le site HS2, associée à une proportion élevée d'Hb F dans la drépanocytose.

ß-thalassémie, hétérozygote, de sévérité intermédiaire

Bien que la majorité des patients ayant une ß-thalassémie intermédiaire soit homozygote ou hétérozygote composite pour un déterminant ß-thalassémique, une minorité n'a qu'un gène ß altéré. Le mécanisme moléculaire de cette forme inhabituellement sévère chez l'hétérozygote n'a pas été élucidé dans tous les cas (tableau IV).
Un phénotype de thalassémie intermédiaire peut être la conséquence de l'association d'une ß-thalassémie hétérozygote et de deux gènes alpha supplémentaires dus à la triplication des gènes alpha à l'état homozygote (alphaalphaalpha/alphaalphaalpha) [13]. L'association d'un seul gène alpha supplémentaire alphaalpha/alphaalphaalpha a un effet variable, certains patients ayant une forme intermédiaire, d'autres une forme mineure [5]. Dans notre expérience, la majorité des patients hétérozygotes composites ß°39 et alphaalphaalpha ont un phénotype de ß-thalassémie intermédiaire.
Les variants hyperinstables de l'hémoglobine produisent un phénotype clinique à l'état hétérozygote contrastant avec l'état hétérozygote des formes classiques de la ß-thalassémie, asymptomatique. Pour cette raison, les variants hyperinstables sont appelés aussi ß-thalassémie dominante. Un nombre croissant de variants hyperinstables ont été décrits au cours des dernières années. Au niveau moléculaire on peut distinguer quatre catégories : 1) substitution d'une base; 2) délétion d'un codon;3) codon stop prématuré tronquant la chaîne ß;4) décalage du cadre de lecture allongeant la chaîne ß [14].
La majorité de ces lésions moléculaires réside dans le 3^e exon. Nous avons décrit récemment quatre de ces variants hyperinstables: Hb Cagliari, Vercelli, Agnana et Brescia [15-18]. À titre d'exemple, l'Hb Brescia sera détaillée. Une fille de 14 ans, originaire du Nord de l'Italie, avait une forme accentuée de ß-thalassémie intermédiaire avec un taux d'hémoglobine de 6-7g/dl. La coloration au bleu de cresyl montrait soit de grandes inclusions solitaires au centre des globules rouges ou accolées à la membrane, soit de nombreuses petites inclusions réparties régulièrement, comme cela est fréquemment observé en cas d'Hb hyperinstable. Divers types d'électrophorèse de l'hémoglobine ou des chaînes de globine n'ont pas révélé de fraction anormale. L'étude de la séquence du gène ß mit au jour une substitution T->C au codon 114 remplaçant une leucine par une proline dans l'hélice G. Le variant n'était pas détecté chez les parents, indiquant qu'une nouvelle mutation spontanée (néomutation) était apparue. Le tétramère d'hémoglobine, très probablement instable, précipite, formant des inclusions dans les globules rouges circulants. De plus, la mutation Leu->Pro interfère négativement avec les quatre contacts alpha₁/ß₁, de l'hélice G, inhibant très probablement la formation des dimères alphaß. Cette patiente avait un syndrome particulièrement sévère pour une hémoglobine hyperinstable en raison d'une triplication alpha transmise par son père. L'anémie résulte d'une érythropoïèse inefficace et d'une hémolyse périphérique. Il est intéressant de noter que l'Hb Brescia, comme ce fut le cas pour la mutation du codon 121, a été trouvée dans quatre familles de différents groupes éthniques, toujours sous forme de néomutation (Hb Durham).
Sur le plan physiopathologique, la dégradation continue de ces variants hyperinstables ajoute un besoin supplémentaire de protéolyse des cellules pouvant réduire la protéolyse des chaînes alpha. Ceci aboutit à l'accumulation et à la précipitation des chaînes alpha libres, ce qui diffère des observations faites chez l'hétérozygote ß-thalassémique classique.
Ces mutations ß-thalassémiques dominantes sont rares. Elles ont été décrites chez des sujets d'ethnies très différentes. Elles doivent être suspectées chez les patients ayant un syndrome de thalassémie intermédiaire, quand les parents sont normaux ou quand la maladie est transmise selon un mode dominant.
Enfin, il y a un groupe croissant de thalassémies de type intermédiaire dans lequel un seul gène ß est atteint, mais aucune autre lésion n'a encore été trouvée. Dans une famille de l'Italie centrale, un phénotype intermédiaire de sévérité variable est transmis dans deux générations [19]. Le séquençage révéla chez tous les patients une hétérozygotie pour le codon non sens ß39. Il n'y a pas d'autre anomalie, en particulier dans la région 5' de -670 à +60pb du gène ß. Le père des deux patients de la deuxième génération a des paramètres cellulaires de type ß-thalassémie mineure, un déséquilibre de la synthèse des chaînes et un taux élevé d'Hb A₂. Il peut être considéré comme étant un porteur atypique du trait ß-thalassémique sur la base de l'analyse et de la transmission des haplotypes, il apparaît que ce nouveau déterminant ß-thalassémique ne soit pas lié au gène ß de la globine. Nous postulons que ce déterminant est dû à une mutation de l'un des facteurs transcriptionnels nécessaire au bon fonctionnement du gène de globine ß. Nous avons trouvé quatre familles dans lesquelles l'analyse génétique montre la présence d'une condition de type thalassémique non liée au gène ß de la globine. Les études de la caractérisation du défaut moléculaire de ce groupe inhabituel et très intéressant sont en progrès.

Diagnostic de la ß-thalassémie intermédiaire

D'un point de vue pratique, il est important de différencier au moment du diagnostic la thalassémie majeure de la thalassémie intermédiaire en raison de la prise en charge. Le régime transfusionnel précoce résulte d'un diagnostic correct de la forme majeure, afin de prévenir le développement de l'hypersplénisme et la sensibilisation aux antigènes érythrocytaires. De même un diagnostic correct de la forme intermédiaire évitera des transfusions inutiles. La différenciation de ces deux phénotypes est cependant difficile (tableau V).
Les critères combinés, cliniques, génétiques, hématologiques et moléculaires sont nécessaires pour prendre les décisions thérapeutiques. Bien qu'il n'y ait pas de frontière nette, le diagnostic est souvent retardé, à l'âge de 2-5 ans dans les formes intermédiaires. Les altérations osseuses sont généralement modérées dans ces formes. Un index simple est l'évaluation de la cavité médullaire dont la largeur élevée ou son augmentation récente est en faveur d'une forme majeure. En outre, les enfants ayant une croissance normale ont une forme intermédiaire. L'évaluation de la concentration d'érythropoïétine peut être utile, plus élevée dans la forme intermédiaire que dans la forme sévère [20]. Des taux relativement faibles d'HbF (10-50%) chez ces patients ß⁺-thalassémiques peuvent également être observés dans la forme intermédiaire. Un taux très élevé d'Hb A₂ est en faveur d'une mutation du promoteur responsable d'un phénotype intermédiaire.

CONCLUSION

Remerciements

Nous remercions Yves Beuzard pour la traduction. Ce travail a été financé par un contrat de l'Assessorato Igiene e Sanità L. R. n.11 30/4/90, università degli studi di Cagliari, CNR, FAYMA n° 9400535PF41, «Ingegniera Genetica» n° 9400018PF99.

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