Synthèse

Conséquences des mutations du gène de la PAH et et des mutations du gène DHPR impliqué dans le recyclage de Bh4 sur l'activité de PAH

Mutations du gène de la PAH

La phénylalanine hydroxylase est une enzyme fabriquée suivant un programme génétique très précis. Une mutation du gène de structure peut entrainer la formation d'une protéine à activité réduite ou nulle. Cette enzymopathie est une maladie héréditaire récessive autosomique. Elle n'apparait que si les deux parents sont hétérozygotes et le risque à chaque grossesse d'avoir un enfant atteint est de 25%. L'incidence est d'environ 1/16000 naissances, ce qui correspond à environ 1 hétérozygote sur 60 dans la population.

Polymorphisme du gène de la Phénylalanine hydroxylase

Le gène de la phénylalanine hydroxylase est très polymorphe. La banque de séquences constituée pour cette étude renferme la séquence du gène normal de la phénylalanine hydroxylase et celles de plusieurs allèles mutés. Le tableau joint donne les caractéristiques de ces allèles et des polypeptides qui leur correspondent, ainsi que les phénotypes cliniques des homozygotes (les données brutes téléchargeables pourront être utilisées avec Anagène).

Les mutations peuvent être regroupées en :

- mutations non-sens (STOP) et mutations décalantes entraînant la synthèse d'une protéine tronquée ;
- mutations faux-sens entraînant une substitution au niveau d'un acide aminé du site actif ;
- mutations faux-sens entraînant une substitution d'un acide aminé dans un domaine de la protéine autre que le site actif.

Statistiquement, les effets de ces mutations sur la concentration en phénylalanine sont résumés dans le tableau suivant :
 

	Nombre de mutations analysées	Hyperphénylalaninémie Légère	Hyperphénylalaninémie Modérée	Hyperphénylalaninémie Forte
Mutations non-sens	26	1	1	24
Mutations dans le site actif	10	2	0	8
Mutations dans d'autres domaines	48	26	3	19

Le tableau ci-après décline quelques unes des mutations prises en compte dans le tableau précédent.
 

.	Séquence nucléïque		Polypeptide
Noms des allèles	Nucléotides changés Nature - position	Codons changés Nature -position	Acides aminés changés Nature - position	Type de mutation	Hyper- phénylalaninémie de l'homozygote
PHENORM	référence	référence	référence	référence	Non
PHEmut39	T115C	TTC39CTC	Phe39Leu	substitution faux sens	Modérée
PHEmut55	-T165	TTT55...TAA 60	codon stop 60	délétion décalante	Forte
PHEmut95	-ATC283,284,285	-95ATC	-95Ile	délétion non décalante	Légère
PHEmut104	C311A	GCC104GAC	Ala104Asp	substitution faux sens	Légère
PHEmut111	C331T	CGA111TGA	Arg111-	substitution non sens	Forte
PHEmut158	G473A	CGG158CAG	Arg158Gln	substitution faux sens	Modérée
PHEmut174	T520C	ATC174ACC	Ile174Thr	substitution faux sens	Forte
PHEmut176	C526T	CGA176TGA	codon stop 176	substitution non sens	Forte
PHEmut187	G561A	TGG187TGA	codon stop 187	substitution non sens	Forte
PHEmut194	T581C	CTG194CCG	Leu194Pro	substitution faux sens	Forte
PHEmut222	-GA663,664	GAT222TAA	Asp222-	délétion décalante	Forte
PHEmut232	A696G	CAA232CAG	Gln232Gln	substitution neutre	Non
Phemut241	G722A	CGC241CAC		substitution faux sens	Légère
PHEmut243	C727T	CGA243TGA	Arg243-	substitution non sens	Forte
PHEmut245	G735A	GTG245GTA	Val245Val	substitution neutre	Non
PHEmut261	G782A	CGA261CAA	Arg261Gln	substitution faux sens	Légère
PHEmut272	G814T	GGA272TGA	Gly272-	substitution non sens	Forte
PHEmut277	T829G	TAT277GAT	Tyr277Asp	substitution faux sens	Légère
PHEmut280	G838A	GAA280AAA	Glu280Lys	substitution faux sens	Forte
PHEmut281	C842T	CCT281CTT	Pro281Leu	substitution faux sens	Forte
PHEmut282	G844A et C846A	GAC282AAA	Asp282Lys	2 substitutions faux sens	Forte
PHEmut285	C853T	CAT285TAT	His285Tyr	substitution faux sens	Forte
PHEmut299	T896G	TTT299TGT	Phe299Cys	substitution faux sens	Forte
PHEmut331	T991C	TTT331CTT	Phe331Leu	substitution faux sens	Forte
PHEmut346	-G1038	GGG346GGC etc... TAA398	Leu347Ser etc... -398	délétion décalante	Forte
PHEmut349	T1045C	TCA349CCA	Ser349Pro	substitution faux sens	Forte
PHEmut365	-CTC1093,1094,1095	-365CTC	-365Leu	délétion non décalante	Forte
PHEmut408a	G1223A	CGG408CAG	Arg408Gln	substitution faux sens	Légère
PHEmut408b	C1222T	CGG408TGG	Arg408Trp	substitution faux sens	Forte
PHEmut414	A1241G	TAC414TGC	Tyr414Cys	substitution faux sens	Légère

Les conclusions suivantes peuvent être tirées de cette analyse :

1 - Le dernier acide aminé bordant le site actif est la glutamine 383 ; toutes les mutations non-sens ou décalantes aboutissent à une protéine tronquée avant cet acide aminé et ont donc un site actif incomplet. Ces enzymes sont inactives et l'hyperphénylalaninémie forte.

2 - Les mutations faux-sens touchant les acides aminés du site actif conduisent le plus souvent à une hyperphénylalaninémie forte.

3 - Les mutations touchant des domaines autres que le site actif ont des conséquences phénotypiques variables en fonction de l'acide aminé modifié et de sa position dans la structure tridimensionnelle. Généralement les mutations toucant les acides aminés à la surface de l'enzyme sont les moins sévères.

4 - Il est possible d'estimer l'activité de la phénylalanine hydroxylase en % par rapport à l'activité normale selon les allèles présents chez les individus homozygotes ou hétérozygotes. Du point de vue phénotype clinique, les individus ayant une activité PAH égale ou inférieure à 5% présentent une phénylcétonurie sévère. Au-dessus de 15%, la maladie est très atténuée.

Mutations du gène DHPR
 

		Séquence nucléïque		Polypeptide
Noms des allèles	Type de mutation	Nucléotides changés	Codons changés	Acides aminés changés	Hyperphénylalaninémie de l'homozygote
DHPRRef		référence	référence	référence	Non
DHPRMut97	délétion non décalante	CC290	TCC97TAA	Ser97Stop	Forte
DHPRMut108	mutation faux sens	T322G	TGG108GGG	Trp108Gly	Forte
DHPRMut124	insertion non décalante		ACT366-367-368	124Thr	Forte

Diagnose différentielle des hyperphénylalaninémies dues à PAH et DHPR

Ce test consiste à faire ingérer des tablettes de phénylalanine à raison de 100mg /kg, et, 3 heures plus tard, de la Bh4 dissoute dans un jus d'orange ou de l'eau. Des analyses sanguines sont réalisées avant l'ingestion de phénylalanine, puis  3, 7 et 11 heures après. L'hyperphénylalaninémie est nette au bout de 3 heures quel que soit le gène muté. En cas de mutation touchant le gène PAH, la prise de Bh4 n'a aucun effet ; en revanche, en cas de mutation touchant un des gènes impliqués dans la synthèse de Bh4 (GTPCH, PPTS) ou dans son recyclage (DHPR), l'absorption de Bh4 est suivie d'un retour à une phénylalaninémie physiologique normale.

La phénylalanynémie relativement modérée au départ signifie qu'un régime alimentaire avait été mis en route dès le disgnostic d'hyperphénylananinémie par le test de Guthrie.