Pathologie du surfactant - La Société Pédiatrique de ... · – Séquençage du gène SFPTC chez...

Pathologie du surfactant

J. de BlicHôpital des Enfants Malades

PARIS

Surfactant : Lipides (90%) + Protéines (10 %)

Phospholipides

DPPC (60-80%) + PG (~10%)

Le surfactant pulmonaire

Surfactant : Lipides (90%) + Protéines (10 %)

Hydrophobes

• SP- B

• SP- C

Hydrophiles Hydrophiles

• SP• SP-- AA

• SP• SP-- DD

LES GLYCOPROTÉINES HYDROPHILES SP-A ET SP-Ddeux membres de la famille des collectines

• SP-A• Formation de la myéline tubulaire

(en coordination avec SP-B)

10 nm

• SP-D et SP-A• Immunité non spécifique du poumon• Métabolisme du surfactant

45 nm

Les protéines hydrophobes SP-B et SP-CPrécurseurs de haut poids moléculaire: pro-SP-B, pro-SP-C

• SP-B : Formation de la myéline tubulaire(en coordination avec SP-A)

• SP-C et SP-B• Agencement des phospholipides• Etalement des phospholipides • Fluidité du complexe• Recyclage du surfactant

Synthèse et recyclage du surfactant

Alvéole

Bronchiole

Dégradation

Recyclage

Pneumocyte II

Pneumocyte I

(Endolysozomes)

Bronchiole

Sous-phase

Air

Macrophage

GM-CSF


• Protéinose alvéolaire pulmonaire• Déficit en SP-B• Déficit en SP-C• Déficit en ABCA3• Gènes impliqués dans la morphogénèse, l’expression

du surfactant, la synthèse des corps lamellaires– TTF-1 (hypothyroïdie et fibrose pulmonaire)– Syndrome Hermansky-Pudlak avec mutation du gène

adaptineβ3A ADBT3A (dépigmentation et UIP)

Protéinose alvéolaire pulmonaire (PAP)

• Rapportée la première fois par Rosen et coll. en 1958

• Plus fréquente chez l’adulte que chez l’enfant

• Matériel intra-alvéolaire granuleux, PAS+, lipoprotéinacé

• Formes idiopathiques / Formes secondaires

• Maladie génétique : Ile de la Réunion (Blancs des hauts)

Excès de synthèse ou défaut de recyclage du surfactant ?

Protéinose Alvéolaire chez l’enfant

� N = 26

� Sexe : 20 M - 6 F

� Age début : NN 2 - début < 3 mois : 17

� Symptomatologie

� DRN : 2

� Polypnée, détresse respiratoire : 21

� Asymptomatique : 3

Protéinose alvéolaire chez l’enfant n=26

� Age moyen au diagnostic :15 mois (3 sem - 6 ans)

� Clinique au diagnostic� Clinique au diagnostic

� Hippocratisme digital 5/26

� Oxygénodépendance 21/26

� Retard staturo-pondéral 23/26

Protéinose alvéolaire chez l’enfant

� Radio de thorax et TDM thoracique

� Syndrome interstitiel

� Verre dépoli

� Aspect réticulo-micro-nodulaire� Aspect réticulo-micro-nodulaire

� Crazy paving pattern

� Syndrome de comblement alvéolaire

� Pas d’aspect de fibrose (mais…)

� Intensité variable +++ d ’un enfant à l’autre


� Associations� Formes familiales 4

� Originaire de l’Ile de la Réunion 19� Originaire de l’Ile de la Réunion 19

� Déficit immunitaire combiné sévère 1

� Leucémie myélo-monocytaire chronique 1

� Infection CMV périnatale 1

� Hépatopathie (dont 2 cirrhoses) 10

� Pseudo occlusion intestinale + fibrose 1


� Méthodes diagnostiques� LBA 18

� Seul 16

Avec biopsie TB 2� Avec biopsie TB 2

� Biopsie chirurgicale 7

� Seule 3

� Avec LBA 4

� Autopsie 1


� LBA

� Aspect laiteux du liquide de recueil

Aspect « sale » de l’étalement sur lame� Aspect « sale » de l’étalement sur lame

� Macrophages spumeux contenant des

vacuoles PAS +

� Matériel extra macrophagique PAS+

Etiologies des PAP « primitives »

� Maladie génétique� Plusieurs cas d’atteinte dans la fratrie� Incidence de 1/10 000 dans le cirque de Cilaos à la Réunion

� Mécanisme inconnu : excès de synthèse ou défaut de � Mécanisme inconnu : excès de synthèse ou défaut de recyclage du surfactant ?

� Anomalie du GM-CSF ou de la chaîne ß du récepteur du GM-CSF (GM-CSFRßc)

� Anomalie au niveau des voies de signalisation du GM-CSF ?� Maladie auto-immune ? présence d’anticorps anti GM-CSF chez

l’adulte mais pas chez l’enfant� Gènes modificateurs ? Rôle de l’environnement ?

PAP et anomalies du GM-CSF

• Les souris invalidées pour le gène codant pour le GM-CSF (Csfgm-/-) ou pourla sous unité β du récepteur de ce gène (Il3rb1-/-) développent une PAP.

• PAP chez 4 enfants : défaut d’expression de la sous unité GM-CSFRßc parcellules mononuclées du sang périphérique.

• Analyse moléculaire de la chaîne β : substitution d’une thréonine au résidu normal de proline du codon 602 chez un enfant. Ce résultat n'a jamais été confirmé depuis.

• Une substitution isoleucine/thréonine hétérozygote dans le gène CSF2 (codant pour le GM-CSF) chez un adulte atteint de PAP.

Nishinakamura. Immunity 1995; et J Exp Med 1996 Dirksen, J Clin Invest 1997

PAP et anomalies du GM-CSF

• Séquençage des chaînes α et β du récepteur du GM-CSF• Pas d’anomalies de la chaîne α• Anomalie de la chaîne β avec perte de l’exon 5 (perte du domaine

transmembranaire)• Protéine tronquée agissant comme un récepteur inhibiteur soluble ?• Protéine tronquée agissant comme un récepteur inhibiteur soluble ?

Exons2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

X hβc gene

Proline rich PPXP domainProtéine synthétisée

Déficit en PPAR γ et PAP

• Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma• Facteur de transcription nucléaire qui régule (entre autres) les

gènes impliqués dans le métabolisme des lipides et des gluscoses et dans l’inflammation.

• Le GM-SCF stimulerait PPAR• Chez adulte:

– déficit en PPAR des AM (mais pas des cellules épithéliales – déficit en PPAR des AM (mais pas des cellules épithéliales bronchiques)

– Restauration d’un taux normal de PPAR après traitement par GM-CSF

Bonfield AJRCMB 2003

% de noyaux d’AM exprimant la protéine PPAR-γ

Etiologies des PAP secondaires ou associées

• Intolérance aux protéines dibasiques• Déficits immunitaires congénitaux cellulaires ou

acquis en cas d’infection par le VIH, hypogammaglobulinémiehypogammaglobulinémie

• Hémopathies, en particulier leucémies myéloïdes• Anémie sidéroblastique • Infections à PC, nocardia, histoplasma• Dermatomyosite• Amiodarone

PAP et hémopathies

• 3 enfants atteints leucémie myéloïde aiguë

• Défaut d’expression par les macrophages alvéolaires et les cellules tumorales, de la alvéolaires et les cellules tumorales, de la sous unité βc du récepteur du GM-CSF.

• Après chimiothérapie normalisation de l’expression de ce récepteur parallèlement à la disparition des symptômes respiratoires.

Dirksen, Blood 1998

Lavages thérapeutiques et PAP

� Sous anesthésie générale

� Intubation sonde ≥ 3-3.5 (ballonnet)� bronche souche droite ou gauche� trachée

� Décubitus Latéral du côté à traiter� FB 2.7 ou 3.5 mm par voie naso-pharyngée ou dans � FB 2.7 ou 3.5 mm par voie naso-pharyngée ou dans

la sonde d’intubation� Sérum psysiologique stérile

� préchauffé� seringues de 20 ml� volume total : 150-200 ml / kg

� Durée 2 heures� Réintubation - Ventilation pendant 24 heures

LBA thérapeutiques et Pronostic

Moyen terme• Inefficacité 5• Diminution O2 6• Sevrage de l’O2 12• Asymptomatique (LBA=0) 3• Asymptomatique (LBA=0) 3Long terme• Perdus de vu 2• Décédés 9• Amélioration mais O2 2• Peu symptomatique 13

� Cause génétique rare de DRN

� Détresse respiratoire néonatale

� Inefficacité

� des CS

Déficit complet en SP-B

� des CS

� du surfactant exogène

� Evolution constamment létale (sauf greffe)

� Mode autosomique récessif

� Diagnostic anténatal possible


• Accumulation intra-alvéolaire• Matériel amorphe• Protéique, PAS+

• Pas d’accumulation de phospholipides • Absence de synthèse du surfactant• Absence de myéline tubulaire• Rareté des corps lamellaires• Rareté des corps lamellaires

• Caractérisation du surfactant• SP-B : 0• Pro-SP-C : +• Prot/PL ≥ 7

• Etude du gène SFTPB: (chromosome 2)– Mutation la plus fréquente :121ins2– Délétion/insertion : C > GAA


• Mutations SFTPB (6 pedigrees / 8)

• 121ins2 / 121ins2

• 121ins2 / g.457delC

• g.122delT / g.122delT (Kurde)

• g.496delG / g.496delG (Réunion)

Déficit partiel en SP-B

� DRN prolongée inhabituelle

� Notion de taux liminaires compatible avec une fonction pulmonaire

normalenormale

� Modèles murin SFTPB +/- : anomalies spirométriques mineures

� Hétérozygotes humains SFTPB 121ins2/wt : fonction pulmonaire

normale.

� Population à risque de pathologie pulmonaire en cas de facteur

surajouté (pathologie intercurrente )?

Déficit en SP-C et Fibrose familiale

• 14 cas sur 5 générations• Dyspnée, toux, HD, IRC…• Altération de la DLCO• Pneumopathie infiltrative • Pneumopathie infiltrative

diffuse– Verre dépoli– Nid d’abeille– Aspect réticulo-nodulaire

• Anapath: – UIP 3 enfants, – NSIP 3 adultes

• Mutation heterozygote exon 5

c.588 T>A (L188Q)

Thomas AJRCCM 2002

Gène SFPTC

• Chromosome 8

• 6 exons, 35 aa

• Synthèse de pro-SP-C

– c.460+1 G>A et G>T (exon 4)

– c.243 T>C (I73T) (exon 3)

– c.588 T>A (L188Q) (exon 5)

– délétion 9-bp (exon 3)• Synthèse de pro-SP-C � SP-C mature

• > 35 mutations reconnues

• Délétère à l’état hétérozygote

– délétion 9-bp (exon 3)

– g.1509 G>A (exon 2)

Induction apoptose Stress

Dysfonction pneumocytes II

Accumulation d’une Pro SP-C anormale (anomalie de ciblage et d’organisation structurale)

dans le RE des PII

Défaut de SP-C mature

LPSMo CD14

SP-C matureDysfonction pneumocytes II

Libération de cytokines et chémokines

Recrutement lymphocytes T Activation des fibroblastes

Pathologie interstitielle

SP-C matureBloque l’activation

Déficit en SP-C et Fibrose

• Manifestations cliniques– Détresse respiratoire néonatale– IRC progressive avec cassure courbe pondérale,

oxygénodépendance, polypnée, hippocratisme digital– Parfois IRA avec HTAP

• Manifestations radiologiques– Verre dépoli ± diffus– Condensations alvéolaires– Opacités réticulo-nodulaires– Bulles souspleurales– Aspect multikystique– Distension


• Histologie : DIP, NSIP, PAP– Métaplasie des PII– Epaississement des septa – Inflammation et/ou fibrose interstitielle– Présence de MA dans les alvéoles– Aspect de protéinose alvéolaire


• Evolution très variable• Amélioration lente (sevrage O2 15-18 mois)

• Insuffisance respiratoire chronique

• Décès / Transplantation

• Transmission• Autosomique dominant

• Formes sporadiques• Pas de relation phénotype/génotype

• Rôle • des gènes modificateurs

• de l’environnement

I:1 I:2

II:3II:1 II:2 II:5 II:6 II:7

?II:4 II:8

Déficit I73T familial

Deceased in childhood from respiratory failure

III:1

IV:1

Respiratory disease in childhood. No treatment.

III:2 III:4 III:5 III:6 III:7 III:8 III:9 III:10

?

Deceased in childhoodfrom digestive disease

Deceased at 7 monthsfrom respiratory failure

III:3

Et l’adulte ?

• Lawson WE, Thorax 2004– Séquençage du gène SFPTC chez 89 UIP, 46 NSIP, 104 contrôles– Mise en évidence de 10 SNP chez 13/135 patients ayant une

fibrose• 1 seul cas de mutation I73T • 1 seul cas de mutation I73T • 1 cas de mutation potentiellement délétère

• Markart P, Eur Respir J 2006– Séquençage du gène SFPTC chez 35 adultes avec FPI sporadique

et 50 contrôles– Aucune mutation retrouvée

ABCA3

• ATP Binding Cassette transporters• Rôle dans le transport lipidique• Rôle dans le transport lipidique• Gène exprimé sur PII• La protéine codée par ABCA3 au niveau de

la membrane des corps lamellaires � rôle dans la maturation des corps lamellaires et production de surfactant ?

Déficit en ABCA3 et DRN

• 21 NN décédés de DR avant 1 mois• 6 avaient des lésions de PAP

– Hyperplasie des PII– Hyperplasie des PII– Accumulation de MA dans les alvéoles– Épaississement interstitiel– Dépôt de matériel protéinacé– Corps lamellaire anormaux en ME

• Chez 16/21 mutations ABCA3

Shulenin NEJM 2004

Déficit en ABCA3 et CILD

• DNA de 195 enfants avec CILD sans étiologie retrouvée

• Analyse• Analyse– Mutation SP-C : 28– Mutation SP-B : 2– Séquençage des 30 exons codant pour

ABCA3 sur les 165 autres cas

Bullard AJRCCM 2005

Déficit en ABCA3 et CILD

• Séquençage gène ABCA3– 10 mutations E292V– Jamais retrouvée chez contrôle– Jamais retrouvée chez contrôle– 8 fois associée à une autre mutation– 2 fois pas d’autre mutation retrouvée

• Histologie type DIP• Mutation différentes de celles observée dans

les DRN

Bullard AJRCCM 2005

Conclusions

• Les pneumopathies interstitielles génétiques restent rares chez l’enfant • Penser aux anomalies du surfactant devant un tableau précoce (avant

1 an) d’insuffisance respiratoire progressif avec cassure de la courbe pondérale et verre dépoli.

• Comment progresser ? • Comment progresser ? – Accumuler les observations– Histologie de la biopsie pulmonaire– Etude par Western Blot et Elisa des protéines SP-B, SP-C, Pro SP-B, Pro

SP-B

• Démembrement progressif des pneumopathies interstitielles «idiopathiques » grâce à la biologie moléculaire

Centre des Maladies Respiratoires Rares

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