Trouble du spectre de l'alcoolisation fœtale - Est-ce une ciliopathie ?

Contexte : Le terme « trouble du spectre de l'alcoolisation fœtale » (TSAF) décrit un large éventail de présentations neurodéveloppementales résultant de l'exposition à l'alcool in utero. La prévalence a été estimée à 1 personne sur 100 et estimée à plus de 330 000 personnes touchées au Canada. Les Lignes directrices canadiennes pour le diagnostic décrivent les effets physiques et neurodéveloppementaux résultant de l'exposition prénatale à l'alcool. Ceux-ci comprennent des traits faciaux distincts, une microcéphalie et des déficits neurodéveloppementaux.

La toxicité de l'éthanol est étudiée en association avec la concentration, la durée et le moment de l'exposition à l'éthanol et les voies possibles menant à la traduction phénotypique en tératogenèse. Les études sur l'ETCAF dans des modèles animaux commencent à impliquer un certain nombre de gènes de susceptibilité qui sont impliqués dans diverses voies moléculaires sur les interactions gène-éthanol. Certains d'entre eux seraient impliqués dans la tératogenèse de l'éthanol dans le cadre de leurs rôles dans le contrôle des dommages à l'ADN, la formation de l'axe du système nerveux central, la survie cellulaire ainsi que la prolifération et la croissance.

Une mutation dans un gène particulier, l'oxyde nitrique synthase neuronal (nNOS)) est connue pour aggraver la mort neuronale induite par l'alcool à la fois in vivo et in vitro, et l'expression du gène nNOS protège les neurones contre la toxicité de l'alcool. L'oxyde nitrique (NO) est synthétisé par le enzyme oxyde nitrique synthase (NOS via) L-arginine Il existe trois isoformes de NOS : NOS neuronale (nNOS, NOS-1), NOS inductible (iNOS, NOS-2) et NOS endothéliale (eNOS, NOS-3) .NO est associé à la modulation de la neurotransmission et de la formation de la mémoire ainsi qu'à d'autres activités vitales. En présence d'O2, des radicaux se forment pouvant entraîner une toxicité. Ils peuvent perturber les processus de signalisation cellulaire et entraîner des conditions pathologiques.

Les données suggèrent que l'éthanol modifie l'expression et l'activité de la NOS dans le cerveau. Il existe des effets connus de l'éthanol sur la production de NO, les activités de la NOS et les interactions du NO avec les enzymes du métabolisme de l'alcool.

La dose et la durée d'exposition à l'éthanol sont les principaux facteurs déterminant les effets de l'éthanol sur la production de NO, l'activité de NOS ou l'expression de NOS.

Les anomalies cérébrales congénitales structurelles sont décrites dans le contexte de l'ETCAF, notamment la microcéphalie, les anomalies de migration, les anomalies du tube neural ainsi que les anomalies cérébrales médianes impliquant le corps calleux, les anomalies cérébelleuses et l'hydrocéphalie.

Les cils sont des organites ressemblant à des antennes conservées au cours de l'évolution et trouvées à la surface des cellules. Les cils détectent différents stimuli extracellulaires tels que le flux de fluide, la lumière, l'odeur et les hormones via des récepteurs ciliaires spécifiques, et ils jouent un rôle clé dans la locomotion et la division cellulaire, le mouvement des fluides, ainsi que le développement embryonnaire de différents tissus. En ce qui concerne le développement neuronal, il a récemment été démontré que les facteurs de croissance ciliaires jouent un rôle dans la migration et la signalisation des cellules neuronales embryonnaires ainsi que dans la formation de la ligne médiane et de la latéralisation du système nerveux central (SNC). Dans l'organisme mature, les cils s'étendent des corps basaux des cellules épendymaires tapissant la surface ventriculaire du cerveau, où ils facilitent l'écoulement du liquide céphalo-rachidien (LCR).

Les anomalies du système nerveux sont fortement associées à un certain nombre de ciliopathies, avec des résultats communs comprenant des anomalies de la ligne médiane telles que l'hydrocéphalie, des anomalies du tube neural et une pléthore d'anomalies corticales et cérébelleuses.

Le prototype de la maladie ciliaire humaine a été la dyskinésie ciliaire primaire (PCD). Au cours de la dernière décennie, des progrès significatifs dans la compréhension de la PCD ont permis d'améliorer le diagnostic, principalement par la découverte que l'oxyde nitrique nasal (NO nasal) est considérablement réduit chez ces patients. Il a été suggéré que le mécanisme de cette réduction était lié à une expression réduite des iNOs dans le cadre de la ciliopathie. La mesure nasale du NO est un test simple et non invasif, facile à réaliser même chez les patients les plus jeunes.

La mesure du NO étant un test simple et non invasif aux résultats immédiats, elle constitue un test de dépistage idéal pour le diagnostic évocateur de diverses ciliopathies, y compris celles impliquant des malformations cérébrales.

Dans des travaux récents, ce groupe de recherche a été le premier à déterminer un lien entre le dysfonctionnement ciliaire mesuré par la concentration nasale de NO et les anomalies isolées du système nerveux central (SNC) de la ligne médiane. Le niveau nasal moyen global de NO chez les enfants présentant des anomalies isolées du SNC médian dans l'étude, était significativement plus faible par rapport à la plage normale précédemment établie, certaines se situant dans la plage de la dyskinésie ciliaire primaire (PCD). Des travaux récents montrent que la connectivité inter neuronale, la morphogenèse des ventricules cérébraux et la bonne formation du tube neural dépendent d'une fonction ciliaire non perturbée.

Les cils primaires fonctionnent grâce à des protéines membranaires telles que la polycystine-1 (PC-1), PC-2, TRPV4, P2Y12 et la fibrocystine. L'alpha tubuline acétylée est un marqueur ciliaire connu.

Les altérations de PC-1 sont associées à des mutations de la polykystose rénale de type 1 qui se sont avérées associées à des défauts d'oxydation des acides gras dans les tests métabolomique et lipidomique. L'alpha-tubuline acétylée est évaluée par analyse protéinique.

Hypothèse : Compte tenu de la récente reconnaissance des interactions entre le NO et l'éthanol et du rôle important des cils dans le développement précoce du cerveau, les chercheurs émettent l'hypothèse que les cils pourraient être impliqués dans des voies moléculaires conduisant à des lésions cérébrales chez les enfants diagnostiqués avec l'ETCAF. Un tel mécanisme n'a pas été exploré auparavant.

Les chercheurs émettent l'hypothèse que les niveaux nasaux de NO ainsi que les principaux métabolites chez les patients diagnostiqués avec l'ETCAF seront réduits par rapport aux témoins sains.

Objectif : Cette étude visera à mesurer le NO nasal dans un groupe sélectionné de patients diagnostiqués avec un trouble du spectre de l'alcoolisation fœtale, ainsi que l'analyse métabolomique et protéomique en relation avec les principaux métabolites impliqués dans la voie du NO dans les échantillons d'urine, et à les comparer à des enfants en bonne santé. Cette étude permettra aux cliniciens d'utiliser potentiellement un outil de dépistage non invasif pour les patients pédiatriques chez qui l'on soupçonne un trouble du spectre de l'alcoolisation fœtale et d'envisager une intervention développementale précoce.

Méthodes : 10 enfants âgés de 5 à 16 ans chez qui on a diagnostiqué l'ETCAF seront recrutés à la clinique externe de l'ETCAF de l'hôpital de réadaptation Glenrose. 10 enfants en bonne santé de la même tranche d'âge seront recrutés via le registre HICUPP pour les enfants en bonne santé (Pro00056156).

Les enquêteurs mesureront les niveaux nasaux de NO en insérant une ligne d'échantillonnage de NO inerte avec une olive en mousse jetable (DirectMed Inc., Glen Cove, NY) dans la narine de l'enfant tandis que la narine controlatérale est laissée ouverte. L'air sera ensuite prélevé à un débit constant de 0,3 litre/min à partir du nez par un analyseur chimiluminescent qui fournit une mesure du niveau nasal de NO en parties par milliard (ppb). Toutes les mesures nasales de NO seront effectuées avec les sujets assis.

Les mesures seront obtenues à l'aide d'un analyseur de NO (CLD 88 SP, ECO PHYSICS AG, Duerten, Suisse). L'analyseur sera calibré selon les spécifications du fabricant. Les mesures seront effectuées à l'aide de la technique de fermeture par velum via l'expiration d'une inspiration profonde à travers une résistance fixe (cylindre en carton jetable avec une ouverture de 1 mm ; DirectMed Inc., Glen Cove, NY) pendant 20 à 40 secondes ou via un jouet de fête. avec une résistance expiratoire comparable. Les deux types de résistance nécessitent un léger gonflement des joues pour développer une pression buccale > 5 cm H2O, une pression suffisante pour fermer le voile du palais. Les manœuvres seront effectuées conformément aux directives ATS/ERS. Chez les patients qui ne coopèrent pas avec la manœuvre ci-dessus, les mesures seront effectuées à l'aide d'un échantillonnage de la respiration courante.

L'examinateur entrera le niveau de NO mesuré directement dans un fichier informatique, qui sera enregistré dans un format crypté sur un ordinateur protégé par mot de passe au Glenrose Rehabilitation Hospital. Les informations d'identification telles que les noms ou les numéros de téléphone des participants ne seront pas saisies. Chaque participant se verra attribuer un numéro au lieu d'un nom, qui sera enregistré. D'autres informations d'identification, telles que le sexe, l'âge et le diagnostic de l'enfant, seront également codées à l'aide d'un numéro.

Sur la base des informations fournies, une analyse statistique des covariants sera effectuée, comparant les niveaux de NO mesurés des patients atteints de l'ETCAF aux témoins sains (avec la plage de référence de la normale telle que publiée dans Mateo 2011 et Marthin 2011).

En plus des mesures nasales de NO, les chercheurs effectueront également une analyse métabolomique et protéomique pour mesurer les niveaux de métabolites et de protéines clés dans l'urine des patients atteints de l'ETCAF. Ceux-ci seront comparés aux témoins sains pour approfondir cette hypothèse d'atteinte ciliaire. Les analyses métabolomiques seront utilisées pour mesurer les principaux métabolites impliqués dans la voie du NO (arginine, citrulline, ornithine, diméthylarginine asymétrique) ainsi que les sous-produits solubles du NO (nitrotyrosine, nitrotryptophane et acide 3-nitro-4-hydroxyphénylacétique). Des études métabolomiques supplémentaires seront réalisées pour rechercher des marqueurs de bêta-oxydation altérés (acylcarnitines) qui peuvent être affectés par un dysfonctionnement ciliaire, des niveaux de vitamines (en particulier. vitamine A et ses sous-produits) ainsi que des modifications des catécholamines (dues à des fonctions neuronales altérées affectées par les cils) dans l'urine. Les analyses métabolomiques seront effectuées à l'aide de méthodes métabolomiques ciblées basées sur la SEP. Les chercheurs effectueront également une analyse protéomique de l'urine chez les patients atteints de l'ETCAF pour mesurer les changements dans les principales protéines ciliaires, à savoir la polycystine-1 (PC-1) (PC-2, TRPV4, P2Y12, fibrocystine) ainsi que l'alpha-tubuline acétylée et comparer ces valeurs à un groupe d'enfants en bonne santé. Les analyses protéomiques consisteront en une combinaison de protéomique basée sur la SEP et d'immunodosages.

Les données seront analysées à l'aide de PASW Statistics Version 19 (SPSS Inc., 2010). Alpha sera fixé à 0,05 pour toutes les analyses. Le pourcentage d'enfants qui obtiennent des scores supérieurs et inférieurs à l'âge et aux valeurs seuils basées sur la norme pour chaque mesure sera calculé.

Pour déterminer si les deux groupes (ETCAF, témoins sains) diffèrent dans le niveau mesuré, une analyse multivariée de la variance (MANOVA) sera effectuée sur les scores des sous-échelles en utilisant le groupe comme facteur inter-sujets.

Notant que la taille de l'échantillon est petite, les enquêteurs rapporteront une taille d'effet entre les groupes pour le niveau de NO et l'analyse métabolomique, ainsi qu'un intervalle de confiance à 95 % pour la taille d'effet. L'hypothèse est qu'il y a une différence entre les groupes ; étant donné que les enquêteurs ne peuvent pas prouver le nul (c'est-à-dire que l'absence de résultat statistiquement significatif ne prouvera pas l'hypothèse), les enquêteurs utiliseront cette taille d'effet pour estimer l'effet à la place. Cependant, on suppose que les niveaux nasaux de NO et les principaux métabolites liés au NO chez les enfants atteints de l'ETCAF seront réduits par rapport aux témoins sains.

Une fois l'étude terminée, les données anonymisées seront conservées dans un fichier crypté sur l'ordinateur protégé par mot de passe pendant au moins cinq ans.