​La glycosylation correspond à l'ajout, en plusieurs étapes successives, de monosaccharides (sucres), le plus souvent sur une protéine. Il s'agit d'un processus cellulaire complexe, universel chez les organismes eucaryotes et très conservé au cours de l'évolution. On estime qu'environ 1 à 2% du génome humain code pour les enzymes impliquées dans l'assemblage des glycoprotéines. La mutation d'un des gènes codant pour ces enzymes peut considérablement perturber cette machinerie cellulaire et donner lieu à des pathologies rares, généralement autosomiques récessives, appelées anomalies congénitales de la glycosylation ou Congenital Disorders of Glycosylation (CDG). Ces maladies à l'étiologie souvent complexe sont responsables d'atteintes multiples, conduisant à des tableaux cliniques très hétérogènes et peu spécifiques (atteintes neurologiques, anomalies cutanées, troubles de la coagulation, cytolyse et fibrose hépatique…). Aujourd'hui, leur diagnostic repose principalement sur la mise en évidence d'anomalies de glycosylation des glycoprotéines sériques permettant d'établir la causalité de mutations identifiées par différentes techniques de séquençage génétique.

Grâce à un panel de méthodologies de pointe, allant de l'électrophorèse à la spectrométrie de masse, les chercheurs du LEMM et de l'AP-HP ont pu mettre en évidence des défauts de glycosylation de protéines dans des échantillons de sérum de plusieurs patients présentant des troubles multisystémiques tels que : i) un dysfonctionnement hépatique, une déficience de facteurs pro- et anticoagulants et des problèmes cardiaques (publications 1 et 4) ; ii) une déficience intellectuelle et un retard de développement (publications 2 et 3). La plupart de ces CDG étaient associés à une perturbation de l'homéostasie de l'appareil de Golgi (pH, trafic vésiculaire), principal organite intracellulaire siège des voies de la glycosylation. Les analyses biochimiques réalisées au LEMM par spectrométrie de masse et à l'hôpital Bichat par plusieurs techniques électrophorétiques ont révélé des profils « glycomiques » permettant d'établir formellement la causalité de mutations découvertes après séquençage de l'exome (Whole Exome Sequencing, WES) des patients. Pour le MAN1B1-CDG (publication 2), le très rare COG4-CDG (publication 3) et le SLC37A4-CDG de transmission dominante (publications 1 et 4), des biomarqueurs sanguins apparemment spécifiques et à fort potentiel diagnostique ont pu être identifiés. D'un point de vue plus fondamental, l'identification de ces biomarqueurs a également permis d'avancer dans la compréhension de la pathogenèse de certaines de ces maladies.

Schéma du protocole expérimental pour l'analyse en spectrométrie de masse des N-glycanes d'échantillons de sérum. © LEMM/SPI/CEA

La découverte de nouveaux biomarqueurs sanguins constitue une avancée notoire dans le diagnostic des CDG et dans la compréhension fine des voies de glycosylation affectées. Grâce aux approches glycomiques et métabolomiques développées actuellement au LEMM, de nouveaux CDG sont en cours de caractérisation, avec des perspectives très encourageantes, non seulement en terme de diagnostic, mais également en terme de traitement.

Exome : partie du génome d'un organisme eucaryote constituée par les exons, c'est-à-dire les parties des gènes qui sont exprimées pour synthétiser les produits fonctionnels sous forme de protéines.

CONTACTS

François Fenaille (chef du LEMM/SPI/DMTS, responsable de la plateforme de spectrométrie de masse) francois.fenaille@cea.fr

Arnaud Bruneel (AP-HP, Biochimie Métabolique et Cellulaire, Hôpital Bichat-Claude Bernard) arnaud.bruneel@aphp.fr

Lien vers le site du groupe d’études CDG-Bichat : www.cdg-bichat.com