Clinical, biological and functional characterization of rare iron overload of genetic origin

L'hémochromatose génétique liée au gène HFE (HG) se caractérise par une augmentation de la saturation de la transferrine plasmatique, qui entraîne une surcharge en fer. Ces anomalies sont dues à une sécrétion basse d'hepcidine, le régulateur principal du métabolisme du fer, et définissent le phénotype d'hepcidino déficience. De nouvelles formes de surcharges en fer ayant un phénotype similaire ont été identifiées. Les mécanismes moléculaires en sont parfois mal compris. L'objectif général de ce travail a été de caractériser sur le plan clinique, fonctionnel, et biologique, des surcharges en fer rares d'origine génétique ayant pour point commun un phénotype d'hepcidino-déficience. Nous avons d'abord analysé une cohorte de patients porteurs d'une HG, forme type de l'hepcidino-déficience, et montré que la transplantation hépatique normalisait le métabolisme du fer, montrant ainsi le rôle majeur du foie dans le phénotype d'hepcidino-déficience de l'HG. Nous avons ensuite caractérisé des surcharges en fer à saturation de la transferrine élevée liées à des anomalies de transport du fer : i) nous avons rapporté un cinquième cas de mutations du gène DMT1 et montré le caractère pathogène de la mutation p.Asn491Ser ; ii) nous décrivons un groupe de 12 patients qui présentent une mutation hétérozygote du gène TF, l'augmentation de la saturation de la transferrine ne semblant pas être en rapport avec une hepcidino-déficience, et l'existence de cofacteurs pouvant faciliter la surcharge en fer. Nous avons ensuite décrit l'impact de mutations du gène TFR2, qui sont responsables d'une hepcidino déficience dont l'expression clinique est hétérogène mais qui peut être très précoce. Nous avons alors, pour préciser les mécanismes liant les mutations du gène TFR2 à une diminution anormale de l'hepcidine, montré in vitro que les mutations p.Asn12Ile et p.Gly430Arg altèrent l'adressage cellulaire de TFR2 tandis que la mutation p.Arg768Pro altère son interaction avec la transferrine. N'ayant pu parvenir à induire l'expression d'hepcidine sous l'effet de la transferrine, au contraire de certaines équipes mais en accord avec d'autres, nous n'avons pu analyser l'impact des mutations sur la transduction du signal liant TFR2 et hepcidine. Nos résultats contribuent à préciser les mécanismes impliqués dans l'apparition de surcharges en fer rares à saturation élevée de la transferrine.HFE related hemochromatosis (HH) is characterized by an increased plasma transferrin saturation level, which causes iron overload. These anomalies are due to low hepcidin secretion, the key regulator of iron metabolism, and define the hepcidin deficiency phenotype. New forms of iron overload with similar phenotype were identified, but their molecular mechanisms remain unclear. The main objective of this work was to characterize the clinical, functional, and biological aspects of rare genetic iron overload with an hepcidin deficiency phenotype. We firstly analyzed a cohort of HH patients, archetype of hepcidin-deficiency and showed that liver transplantation cured the disease, demonstrating the major role of the liver in the phenotype. We then characterized iron overloads with high transferrin saturation related to abnormalities of iron transport: i) we reported a fifth case of patient with DMT1 gene mutations and demonstrated the pathogenicity of the mutation p.Asn491Ser; ii) we described 12 patients with heterozygous mutation of the TF gene, leading to serum transferrin decrease. The increase of transferrin saturation associated to the disease does not seem to be related to a hepcidin-deficiency, and the presence of cofactors may facilitate iron overload. We then described the impact of mutations in the TFR2 gene, which induce hepcidin-deficiency whose expression is heterogeneous but that can occur in young peoples. Then we tried to clarify in vitro the mechanisms linking mutations in the TFR2 gene to an abnormal decrease of hepcidin and showed that the p.Asn12Ile and p.Gly430Arg mutations alter the TFR2 protein intracellular trafficking while the p.Arg768Pro mutation alters its interaction with transferrin. Being unable to induce expression of hepcidin in response to transferrin, unlike some authors, but in agreement with others, we were not able to analyze the impact of mutations on signal transduction toward hepcidin. Our results help to clarify the mechanisms involved in the development of iron overload in rare high saturation of transferrin