Progrès récents en Génétique Médicale :

l'apport d'Internet et des bases de données en ligne
D.F. Schorderet

RESUME

L'avènement d'Internet représente probablement la découverte la plus significative de cette fin de siècle. Si l'on ne tient compte que du domaine médical, le WEB a révolutionné notre façon d'apprendre, de lire et de communiquer. Cet article décrit la prise en charge d'un patient et les différentes étapes qui peuvent bénéficier de la consultation de bases de données en ligne. Dire que le médecin doit s'abonner à Internet est déjà du passé, il doit l'utiliser quotidiennement. S'il ne le fait pas, il doit savoir que ses patients, eux, s'y sont déjà mis.

INTRODUCTION

Lorsqu'on m'a proposé d'écrire un article sur les découvertes récentes de la génétique humaine, je me suis demandé quels étaient les progrès de ces dernières années qui méritaient d'être cités sans que cela ne ressemble à un catalogue. J'ai pensé discuter des recherches menées dans notre Division. Mais, même si elles sont particulièrement significatives dans le domaine de la génétique médicale, elles n'auraient probablement pas intéressé beaucoup de pédiatres car trop focalisées et sans grand intérêt pour la pratique quotidienne.

J'ai donc repris le problème dans l'autre sens et, plutôt que de détailler la liste hebdomadaire des nouveaux gènes identifiés, ai décidé de discuter des outils qui font que ces résultats sont possibles aujourd'hui. Parmi les différents outils, le premier, et de loin le plus important, est l'avènement d'Internet. Je vais donc décrire comment Internet, (aussi communément appelé le "web" ou la "toile" pour ceux qui veulent absolument parler français) favorise aujourd'hui, d'une part, la découverte et d'autre part sa publication, - dans le vrai sens de porter à l'attention du public -, sans laquelle cette découverte n'aurait aucun sens.

Pour illustrer ce cheminement, je vais prendre l'exemple d'un enfant vu en consultation de génétique et décrirai sa prise en charge. Cette façon de faire sera peut-être celle qui sera utilisée par tout le corps médical très bientôt.

PRESENTATION DU CAS

Il s'agit d'un jeune garçon issue d'une famille consanguine, les parents sont cousins germains, qui présente durant la première année de vie une anémie mégaloblastique, accompagnée d'une surdité et d'un diabète insulino-dépendant. Ce jeune garçon ne montre pas de dysmorphisme particulier mais l'association de ces trois signes fait quand même suspecter un problème génétique, ce qui motive la consultation spécialisée.

ETABLISSEMENT D'UN DIAGNOSTIC

Le diagnostic différentiel est large. S'agit-il d'un syndrome ou d'une association fortuite de trois signes particuliers. Le premier diagnostic qui vient à l'esprit est celui d'une anomalie mitochondriale. En effet, selon Rötig et coll., "un déficit de la chaîne respiratoire doit être évoqué devant une association inexpliquée de symptômes d'évolution progressive et impliquant des organes ou tissus non apparentés" (1997). En génétique, comme ailleurs en médecine, l'établissement d'un diagnostic différentiel est primordial. Le diagnostic des maladies génétiques étant si compliqué, j'ai développé depuis les années 1980, un programme d'aide au diagnostic appelé SYNDROC. Ce logiciel avait d'ailleurs été présenté au Congrès de Pédiatrie de La Chaux-de-Fonds, en 1984 puis publié (Schorderet, 1985). D'autres systèmes existent, mais une revue récente l'a classé en tête des logiciels les plus utiles dans le domaine (Pelz et al., 1996) et c'est pourquoi je continue d'y travailler et de l'utiliser.

SYNDROC on the WEB: Il s'agit d'un programme écrit initialement en TurboPascal et fonctionnant sur PC. Depuis 1998, il est disponible gratuitement sur le WEB, mais son accès nécessite une autorisation. Ecrit en anglais, il permet d'introduire une liste de signes dysmorphiques ou particuliers et d'obtenir un diagnostic différentiel. SYNDROC décrit dans une base de données relationnelle des associations entre diagnostics et signes. En mode consultation, il permet donc la description d'un syndrome génétique et, en mode recherche, l'établissement d'un diagnostic différentiel. Le programme utilise deux algorithmes: le premier, binaire, recherche uniquement la présence ou l'absence d'un ou de plusieurs signes particuliers dans une liste de diagnostics et ordonnent ces derniers selon le nombre de signes positifs. Il s'agit d'une approche descriptive dans laquelle chaque signe a une valeur identique.

Ceci ne reflète évidemment pas la réalité génétique. Chaque signe présente une importance différente selon que l'on considère tel ou tel diagnostic. C'est pourquoi, il existe un second algorithme dans lequel la description de chaque diagnostic est pondérée. Ainsi, il est possible de définir une probabilité de survenue pour chaque diagnostic, ce qui permet des les ordonner et d'établir un diagnostic différentiel. Il s'agit, en fait, d'une approche de type bayésien.

Il est surprenant pour certains médecins que de tels systèmes experts puissent être d'une quelconque utilité dans l'art du diagnostic des maladies, génétiques en particulier. Et pourtant, plusieurs études montrent clairement qu'ils sont très performants (Pelz et al., 1996, Schorderet, 1991). Un des problèmes majeurs réside toutefois dans la description des syndromes et dans la subjectivité de certains diagnostics, surtout lorsqu'ils n'ont été rapportés qu'une fois. Cela suppose donc une longue période d'apprentissage et de tels systèmes bénéficient surtout aux spécialistes. Il est par contre probable qu'avec de meilleurs outils diagnostiques, un programme de reconnaissance d'image par exemple, nos connaissances s'améliorent et deviennent moins subjectives. Ce qui se traduira par de meilleurs systèmes experts. Car, en définitive, ces systèmes ne sont que le reflet de notre savoir, même s'ils sont très performants et d'une capacité de mémoire qui dépasse celle de n'importe quel médecin.

La figure 1 montre le résultat d'une recherche avec les trois signes "anemia", "diabetes" et "deafness". SYNDROC propose deux diagnostics dans lesquels les trois pathologies ci-dessus ont été décrites. Le second algorithme, qui propose un diagnostic différentiel pondéré, suggère un diagnostic identique en première position avec une probabilité de presque 50% (fig. 2). L'expérience personnelle montre que dans une telle situation, le diagnostic définitif est très probablement celui proposé par SYNDROC, à savoir le syndrome de Rogers.

Le syndrome de Rogers n'est pas à priori une entité bien connue. Il est donc nécessaire de faire une recherche de la littérature pour s'informer sur les détails de cette maladie. Une telle recherche se fait aujourd'hui par la consultation de bases de données en ligne. Toutefois, un des avantages de SYNDROC est qu'il contient déjà des liens avec d'autres bases de données telles OMIM ou Medline (voir l'article sur Medline dans ce même numéro). Dans notre exemple, en clickant (clicker : action de pointer la souris et d'appuyer sur un de ses boutons pour sélectionner un lien) sur le numéro OMIM du syndrome de Rogers, l'utilisateur se retrouve automatiquement dans OMIM. La possibilité de passer d'un site à l'autre, action connue sous le terme de "surfer" sur le net, est de loin la fonctionnalité la plus importante du système WEB. Elle permet à chacun de développer le domaine qu'il affectionne le plus et de le rendre disponible à tous les utilisateurs.

OMIM (on-line Mendelian Inheritance in Man): Il s'agit de la base de données la plus importante dans le domaine de la génétique humaine. Développée par VA McKusick à partir de son livre, Mendelian Inheritance in Man, OMIM permet à n'importe quel ordinateur d'accéder gratuitement à des informations tant cliniques, génétiques que moléculaires. Chaque maladie génétique est répertoriée, décrite et annotée. La figure 3 illustre, par exemple, l'en-tête de la maladie de Rogers.

Comme le montre la table des matières de cette entrée, OMIM donne, pour chaque entrée, une description du syndrome, des informations sur son mode de transmission, sur la localisation et le nom du gène lorsqu'ils sont connus, sur les principales mutations retrouvées ainsi que de nombreuses références. De plus, il permet également de se connecter à d'autres bases de données dont nous verrons quelques exemples plus bas. OMIM contient plus de 10'000 entrées et représente véritablement la plaque tournante de la génétique humaine.

Les informations cliniques du syndrome de Rogers mentionnent qu'il s'agit d'une forme de diabète et d'anémie qui réagit bien à un traitement par la Thiamine. La maladie de Rogers a été initialement décrite en 1969 chez une petite fille présentant une anémie mégaloblastique, une surdité et un diabète (Rogers et al., 1969). Par la suite, d'autres auteurs ont confirmé son existence (Viana et al., 1978). Dans les références, OMIM signale l'article de Viana et Carvalho.
Un simple click sur le numéro "Medline" permet d'obtenir le résumé de cet article (Fig 4). De cette page, il est également possible de rechercher des articles apparentés au sujet et donc de faire toute la littérature du sujet. Récemment, Flemmings et coll. (1999) ont isolé le gène responsable de cette pathologie. Il est possible de faire apparaître, en clickant sur le numéro Medline de cet article à partir d'OMIM, le résumé de l'article en question (fig 5).

Medline (PubMed): Medline est probablement la base de données la plus connue du monde médical. Ecrite en anglais, elle recense et indexe un très grand nombre d'articles. L'indexation de ces articles selon des mots-clés hiérarchiques permet la recherche rapide d'un domaine particulier. Elle peut être utilisée de façon très large en utilisant des mots-clés généraux (titre de chapitre) ou de façon très pointue en introduisant par exemple la référence exacte d'un article. Chaque champ est indexé et des combinaisons de sélections sont possibles. Cette base de donnée (est) était accessible par Dokdi depuis la Suisse et il n'est certainement pas de médecins qui ne l'ait utilisé au moins une fois. Depuis peu, une recherche par Internet est possible depuis le site de la Société suisse de pédiatrie (http://www.swiss-paediatrics.org) avec les mêmes particularités, recherche par mots-clés, auteurs, sujets, journal, etc.

Un nombre sans cesse croissant de revues est maintenant disponible en version on-line. Ainsi, une recherche sur le site WEB du périodique Nature Genetics permet de rechercher l'article de Flemmings et d'avoir directement une copie sur son imprimante, pour autant que le lecteur soit abonné à ce service, évidemment. On y apprend très rapidement que l'origine moléculaire du syndrome de Rogers est une anomalie du gène TRMA, un gène codant un transporteur de la thiamine. Plusieurs groupes ont déjà rapporté différentes mutations dans ce gène (huit à ce jour). Chaque famille semble posséder ses propres mutations, mais il est trop tôt pour faire une corrélation génotype-phénotype.

Notre patient a répondu de façon exemplaire au traitement par la thiamine. L'anémie s'est corrigée et l'insulinothérapie a été arrêtée. Habituellement, la surdité met plus de temps à disparaître et il est possible que les dommages soient irréparables.

A ce stade de nos investigations, le problème clinique est résolu. Cette pathologie étant très rare, il serait souhaitable de confirmer le diagnostic par une analyse moléculaire. Une telle analyse aurait l'avantage de simplifier le conseil génétique et de rendre possible un dépistage pré-symptomatique et celui d'éventuels porteurs sains.

Là encore, OMIM est d'une grande utilité. Pour la plupart des entrées, OMIM établit des liens vers d'autres bases de données qui donnent des informations sur des articles spécifiques, la position du gène dans la cartographie génétique humaine (Gene map), une liste des mutations (HGMD), la séquence du gène, etc..

HGMD (human gene mutation database): développée par le Dr D. Cooper de Cardiff (UK), cette base de données recueille l'ensemble des mutations décrites dans un grand nombre de pathologies humaines. Elle permet de connaître rapidement le type de mutations (non sens, faux sens, délétions, etc.) ainsi que leurs positions exactes. De là également, des liens existent sur d'autres bases de données qui complètent l'information, tant au niveau clinique que génétique.

La séquence, la protéine et les clones d'ADN disponibles sont également indiqués dans Genbank, Swiss-prot et GDB. Il est donc possible de développer un diagnostic moléculaire ou de contacter un des groupes impliqués dans la découverte du gène. Cette dernière approche est très utile lorsqu'un gène vient d'être découvert car les groupes de recherche sont intéressés par l'analyse de quelques dizaines de familles. Lorsque, par contre, la plupart des informations a déjà été recueillie, ces groupes de recherche se tournent vers d'autres objectifs et n'ont plus les moyens d'offrir ces analyses. Il faut alors s'adresser à des laboratoires qui effectuent ces analyses de routine. C'est là d'ailleurs une des missions fondamentales des services de génétique de Suisse.

A ce stade, l'approche la plus simple est de prendre le téléphone et de contacter directement un des centres universitaires de génétique. Toutefois, si l'on est tout informatique, il est possible de se connecter sur le site WEB de la Société Suisse de Génétique Médicale (http://www.hospvd.ch/public/chuv/genmol/ssgm/home.htm) et de rechercher dans la liste des centres reconnus par cette Société lesquelles offrent la prestation demandée (Fig. 6).

Les adresses des différents laboratoires de génétique médicale offrant des analyses moléculaires ont été compilées et sont disponibles sur un site européen appelé EDDNAL (European Directory of DNA Laboratories) (Luna MD et al. 1997). On peut y voir, par exemple, que les deux centres de référence pour l'analyse moléculaire des mutations du gène de la maladie de KOK, une maladie neurologique autosomique dominante caractérisée par une réaction de sursaut très augmentée et pathologique, sont la Division autonome de Génétique Médicale du CHUV et le Centre de Génétique de l'Université libre de Bruxelles (fig 7). Un système similaire existe aux USA (HELIX).

Lorsqu'aucun centre n'offre de diagnostic moléculaire, il est parfois nécessaire, pour un service de génétique, de le développer lui-même. HGMD, un site qui donne des informations sur la totalités de mutations rapportées, est alors un outil très précieux et la séquence du gène à analyser peut être recherchée dans Genbank ou EMBL, deux grandes banques de séquences. A partir de la séquence d'un gène, il est possible de dessiner des oligonucléotides qui permettront une amplification par PCR de toutes les régions génomiques d'intérêt, par exemple tous les exons (séquences codante du gène). Les résultats obtenus sont, pour chaque exon, une séquence d'A, C, G et T qu'il faut comparer à la séquence normale. Cette comparaison peut se faire manuellement en alignant les deux séquences. Ceci est long et peu pratique. Il est possible, par contre, d'utiliser des programme d'alignement ou mieux, de faire des alignements directement avec la totalité des séquences connues dans le monde. C'est justement un des buts du site BLAST. La séquence introduite y est comparée, fragment par fragment, à toutes les séquences connues. Les séquences les plus proches sont alors indiquées.
La figure 8 montre un exemple d'alignement dans lequel la séquence analysée est un fragment du gène BIGH3, communément muté dans la dystrophie cornéenne granulaire de type I (Munier FL et al., 1997).

CONCLUSIONS

L'approche décrite ci-dessus dans le cadre d'une évaluation clinique est également valable et probablement encore plus utile dans un projet de recherche scientifique. Les bases de données en ligne, l'accès à des sites d'information pour les patients et les médecins, la lecture de journaux en ligne représentent de nouvelles approches qu'il faut savoir utiliser. La scotomisation de cette nouvelle médecine est peu productive. Internet ne remplace pas le médecin, mais il met à sa disposition un monde nouveau, immensément riche en connaissances, qu'il doit comprendre et maîtriser s'il veut continuer à pratiquer correctement la médecine et à répondre aux questions de ses patients qui, eux, surfent déjà sur Internet.

D.F. Schorderet

Division autonome de génétique médicale CHUV, 1011 Lausanne

e-mail : Daniel.Schorderet@chuv.hospvd.ch

site internet : http://www.hospvd.ch/public/chuv/genmol/home.htm

REFERENCES

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2.	Luna MD, Anvret M, Apold J, Barton DE, Cardoso ML, Dallapicola B, Elles R, Estivill X, Fang-Kircher S, Goosens M, Kanavakis E, Palotie A, Schmidtke J, Schorderet DF, Schwartz M, Smeets H, Verloes A, Van Maldergem L (1997).	http://www.eddnal.com - On-line European Directory of DNA laboratories : assessment and prospects.	J Med Genet 9:113.
3.	Munier FL, Korvatska E, Djemai A, Le Paslier D, Zografos L, Pescia G, Schorderet DF (1997).	Kerato-epithelin mutations in four 5q31-linked corneal dystrophies.	Nat Genet 1997,15:247-51.
4.	Pelz J, Arendt V et Kunze J (1996).	Computer assisted diagnosis of malformation syndromes: an evaluation of three databases (LDDB, POSSUM, and SYNDROC).	American Journal of Medical Genetics. 63:257-67.
5.	Rogers LE, Porter FS et Sidbury JB, Jr.(1969).	Thiamine-responsive megaloblastic anemia.	J. Pediat. 74: 494-504.
6.	Rötig A, Cormier V, Rustin P, Munnich A. Maladies mitochondriales.	In Diagnostics prénatals et biologie moléculaire.	François Forestier et Daniel F. Schorderet, Lavoisier Technique &Documentation, Paris, 1997.
7.	Schorderet DF (1991).	Using OMIM (On-line Medelian Inheritance in Man) as an expert system in Medical Genetics.	Am. J. Med. Genet. 39:278-284,1991
8.	Schorderet D et Aebischer P (1985).	SYNDROC: a microcomputer-based differential diagnosis of malformation patterns.	Arch. Dis. Childh. 60:248-251.
9.	Viana MB et Carvalho RI (1978).	Thiamine-responsive megaloblastic anemia, sensorineural deafness, and diabetes mellitus: a new syndrome?	J. Pediat. 93: 235-238, 1978.