Site fragile Xq27 et métabolisme des monocarbonés. Diminution significative de la fréquence de la lacune chromosomique par traitement in vitro et in vivo.

Note de Jérôme Lejeune, Catherine Maunoury, Marie-Odile Réthoré, Marguerite Prieur et Odile Raoul, présentée par André Thomas, remise le 26 janvier 1981.

C. R. Acad. Sc. Paris, t. 292, Série III, 491-493 (16 février 1981)


Résumé :

Une diminution de la fréquence de la lacune à l'extrémité du bras long du chromosome X (site fragile Xq27) est obtenue par adjonction de précurseurs des monocarbonés à des cultures de lymphocytes. L'analyse de 44 629 mitoses permet de préciser l'efficacité des traitements. Pour la première fois chez un patient, l'administration parentérale de 5-formyl-tétrahydrofolate, amène une amélioration clinique avec disparition concomitante de la lacune.

Sommaire

Chez certains sujets, atteints de débilité mentale, on observe une fragilité de l'extrémité distale du bras long du chromosome X, au niveau de la bande Xq27. Une précédente Note [1] a montré, chez deux malades, que la fréquence avec laquelle une lacune apparaît au niveau de ce site fragile Xq27, dépend essentiellement du métabolisme des monocarbonés.

L'étude de 13 sujets au total, sept de sexe féminin et six de sexe masculin confirme pleinement ces premières constatations. Une analyse portant maintenant sur un total de 44 629 mitoses, permet de préciser l'efficacité de chacun des traitements [2].

Ces observations tendent à confirmer la thèse proposée [3], selon laquelle le métabolisme des monocarbonés serait perturbé dans diverses formes de débilité mentale.

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1. Effets observés in vitro.

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Méthodes.

Selon un protocole identique à celui déjà décrit [1], les lymphocytes des sujets porteurs du site fragile Xq27 sont mis en culture; pour chaque série d'essais on met en route des cultures parallèles à partir d'un même lot de milieu, soit : TC 199 (Pasteur), avec antibiotiques : 95 ml; plasma humain de groupe A : 25 ml; phytohémagglutinine C (I. B. F.) : 1 ml; liquémine (Roche) : 0,5 ml. A répartir en 13 tubes.

Comme les variations du pH modifient la fréquence des cellules porteuses de la lacune [4], on ajoute à chaque tube 0,1 ml de tampon phosphate à pH 7,4 isotonique et contenant le produit dont on veut examiner l'effet. Le tube témoin reçoit aussi 0,1 ml du même tampon, nais sans additif.

D'une façon générale tous les produits ont été employés à la concentration de 0,22 g/l, à l'exception du méthotrexate (0,0012 g/l) et du 5-formyl-tétrahydrofolate (0,028 g/l).

Après 72 h d'incubation, les cellules porteuses d'une lacune au niveau du site fragile Xq27 et les cellules présentant des X normaux sont dénombrées sur trois préparations différentes pour chaque essai. Toutes les lames sont codées avant d'être lues au microscope par des observateurs différents. En moyenne, on analyse une centaine de mitose par lame, soit environ 300 par essai.

Dans le tableau I, on a reporté le nombre de mitoses porteuses de la lacune, observées dans les divers essais du même produit (colonne Xq fra) et celui des mitoses porteuses de X normaux (colonne X normal). Sur la même ligne on a reporté les résultats correspondants pour les tubes témoins.

Parallèlement, on calcule l'" efficacité " en comparant pour chaque essai, le nombre attendu (Na) de cellules porteuses de la lacune (d'après la fréquence observée dans le tube témoin) et le nombre observé (No). On estime alors le nombre de cellules " guéries " (Ng), en faisant Ng = Na - No. L'efficacité est mesurée par le rapport - Ng/Na, dont le signe indique la diminution ou l'augmentation de la fréquence des cellules porteuses de la lacune (colonne " efficacité ").

TABLEAU I. - Nombre de cellules dans lesquelles une lacune est observée ou non au niveau du site fragile Xg27. Total des observations faites sur 13 sujets porteurs du site fragile (7F et 6 M).
Cultures traitées Cultures témoinsX2 v=lEfficacité
Xq fraX normalXq fraX normal
Méthotrexate1,1543,3591,0243,70119,5*+ 0,223 ± 0,013
5-formyl-THF143,4861,1093,897851*- 0,979 ± 0,005
2-cétoglutarate1427251436630,6
2-hydroxyglutarate32118301200,1
2-cétoadipate2346572107022,5
5-amino-lévulinate4543,5431,2214,441170*- 0,423 ± 0,016
N-fonnyl-glutamate89610845830,0
N-formyl-aspartate26124231270,2
N-formimino-glutamate655498434916,2*- 0,253 ± 0,047
L-sérine4052,4927773,21635,5*- 0,245 ± 0,018
L-proline4061,2723381,0140,3
L-4-hydroxyproline4983,4621,2594,572130*- 0,411 ± 0,015
5-hydroxypipécolate1183071784510,1
L-5-hydroxy-lysine6782,7087622,8651,0
L-Lysine5052,0136372,03610,8*- 0,187 ± 0,015
L-glutamate4881,5126372,0360,2
L-5-hydroxytryptophane2391,1466372,03623,3*- 0,314 ± 0,025
p-hydroxy-phényl-pyruvate2389788953,0345,6*- 0,136 ± 0,016
DL-méthionine1676371135432,9
L-Cystéine1535811135432,9
DL-homocystine1820111354310,5*- 0,526 ± 0,081
BétaÏne1736051454550,7
Diméthylamino éthanol913971454554,8*- 0,326 ± 0,040
TABLEAU II. - Nombre observé (N0) de cellules porteuses de la lacune, par rapport au nombre attendu (Na) et nombre estimé de cellules guéries (Ng=Na-No). L' "efficacité" est égale à -Ng/Na.
ConcentrationNaNoNgX2 v=1Efficacité
5-aminolévulinate0,11 g/l25616294- 0,37 ± 0,03
0,22 g/l7644273374,3*- 0,44 ± 0,01
L-sérine0,28 g/l2221903220,7*- 0,14 ± 0,02
0,56 g/l324222102- 0,31 ± 0,03
L-4-hydroxyproline0,11 g/l355246109- 0,31 ± 0,02
0,22 g/l73339533823,5*- 0,46 ± 0,02

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Résultats.

Fréquence de la lacune.

Les résultats du tableau 1 confirment définitivement :

- la quasi disparition de la lacune sous l'effet du 5-formyl-tétrahydrofolate (près de 98 % des cellules sont " guéries ");

- sa diminution très importante (plus de 40 j de " guérison ") sous l'effet du 5-aminolévulinate, de la L-4-hydroxyproline et du L-5-hydroxytryptophane;

- sa diminution notable (25 %) sous l'effet de la L-serine et du N-formimino-glutamate.

Les effets, significatifs, de la L-lysine, de la D. L. homocystine, du p-hydroxy-phényl-pyruvate et du diméthylaminoéthanol requièrent une analyse plus précise.

Effet de dose.

Le 5-amino-lèvulinate et la L-4-hydroxyproline ont été éprouvés aux concentrations finales de 0,11 et 0,22 g/l et la L-serine aux doses de 0,28 et 0,56 g/l. Ainsi que le montre le tableau II, on décèle un effet de dose significatif pour ces trois produits.

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2. Effets observés in vivo.

Observations I.P. n° 23706. - Un enfant de 10 ans, débile mental porteur du site fragile Xq27, est atteint d'un syndrome d'excitation et d'agressivité. Après 3 jours d'administration parentérale de 5-formyl-tétrahydrofolate (50 mg en intramusculaire chaque jour), on note une amélioration spectaculaire des troubles du comportement. Le traitement, poursuivi pendant 8 jours, est ensuite supprimé durant 15 jours. L'excitation reprend alors et une nouvelle amélioration coïncide avec la reprise du traitement.

Deux cultures de lymphocytes donnent les résultats consignés dans le tableau III. On voit que l'amélioration clinique coïncide avec la quasi disparition de la lacune.

TABLEAU III. - Nombre de cellules porteuses d'une lacune au niveau du site fragile Xq27, avant et après traitement au 5-formyl-tétrahydrofolate (50 mg, I.M. par jour pendant 8 jours).
Xq fraX normaX2 v=1Etat clinique
Avant traitement45283Excitation
Après 8 jours de traitement352866,5Amélioration

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Discussion.

L'étude de 44 629 mitoses montre qu'il existe un trouble du métabolisme des monocarbonés dans le syndrome associé au site fragile Xq27.

La corrélation observée, in vivo, entre les modifications du comportement et les modifications de la lacune chromosomique sous l'effet du 5-formyl-tétrahydrofolate permet de penser que l'expérimentation in vitro est la première étape d'une évaluation raisonnée des possibilités thérapeutiques.


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[1] J. LEJEUNE, Comptes rendus, 290, série D, 1980, p. 1075.

[2] Ces décomptes ont été rendus possibles grâce à la collaboration technique de Mme Gavaini, Mlles Thevenet et Schlienger et l'aide du Pr Pierre Debray-Ritzen et du Dr Bernard Golse.

[3] J. LEJEUNE, Ann. Génét., 22, 1979, p. 67-75.

[4] C. R. SUTHERLAND, Amer. J. Hum. Genet., 31, 1979, p. 125-135.