52.3.1.2 Gène de l’enzyme de conversion de l’angiotensine I (OMIM +106180)
L’enzyme de conversion de l’angiotensine I (ECA) est une métalloprotéase de zinc dont les principales fonctions sont de convertir l’angiotensine I en angiotensine II et d’inactiver la bradykinine. On suppose que cette étape du système rénine-angiotensine n’est pas limitante dans le plasma et, de fait, rien n’indique que les taux plasmatiques d’ECA soient directement liés aux niveaux de pression artérielle. Cependant, la génération locale d’angiotensine I et la dégradation d’une bradykinine peuvent dépendre du niveau d’ECA exprimé dans les tissus. Le clonage moléculaire de l’ADNc de l’ECA endothéliale humaine a révélé que l’enzyme consiste en deux domaines hautement homologues et fonctionnellement actifs résultant d’une duplication du gène (96). L’organisation du gène humain de l’ECA (17q23) apporte un soutien supplémentaire à la duplication d’un gène ancestral (99). Ong et al. ont récemment découvert que les souris dépourvues du domaine N de l’ACE présentent une réponse accrue à l’hypertension induite par l’angiotensine-II, une augmentation des cytokines inflammatoires et une protection contre la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine (100,101). Il existe deux promoteurs de l’ACE, un promoteur somatique localisé 5′ au premier exon du gène et un promoteur intragénique germinal situé 5′ à l’ARN messager spécifique de l’ACE testiculaire (99,102,103). Les deux promoteurs alternatifs de l’ECA présentent des spécificités cellulaires très contrastées puisque le promoteur somatique est actif dans les types de cellules endothéliales, épithéliales et neuronales, alors que le promoteur testiculaire n’est actif que de manière spécifique à un stade dans les cellules germinales mâles (102). On pense que la concentration plasmatique d’ACE reflète le niveau de synthèse de l’enzyme au niveau somatique. Bernstein et al ont fait de nombreuses découvertes dans ce domaine, élucidant les rôles traditionnels et non traditionnels de l’ECA (14,104-107).
Pour un généticien, l’un des grands avantages de la concentration plasmatique d’ECA comme marqueur génétique est sa grande variation interindividuelle (de 1 à 8 aux extrêmes de la distribution) et sa reproductibilité lorsqu’elle est mesurée de façon répétée chez un sujet donné (108). Cette importante variabilité interindividuelle est due, en grande partie, à un effet génétique majeur, comme l’ont montré Cambien et al. dans une étude de population familiale, où il existait une ressemblance intrafamiliale entre les taux plasmatiques d’ECA représentant environ 30 % et 75 % de la variance de l’ECA chez les parents et la descendance, respectivement (109). Le rôle de l’ECA dans le contrôle génétique de l’ECA plasmatique a été évalué en utilisant un polymorphisme de l’ECA consistant en la présence ou l’absence d’un fragment d’ADN de 287 paires de bases (insertion/délétion) (110). Dans cette observation séminale portant sur 80 sujets sains, Rigat et al. ont montré que les sujets DD avaient un taux d’ECA immunoréactif presque deux fois plus élevé que les patients homozygotes pour l’allèle I, alors que les patients hétérozygotes avaient un taux d’ECA intermédiaire. Ce polymorphisme I/D représentait 47 % de la variance totale de l’ECA sérique, ce qui montre que le locus ECA joue un rôle important dans la détermination des taux d’ECA sériques (110). Comme pour le sérum, les taux d’ECA dans les lymphocytes T sont significativement plus élevés chez les patients homozygotes pour l’allèle D que chez les autres sujets (111). Le polymorphisme ACE I/D n’est pas directement impliqué dans la régulation génétique de l’ECA sérique et tissulaire, et la variante causale responsable de l’augmentation de l’ECA n’a pas encore été trouvée ; en effet, une autre étude combinant des analyses de ségrégation et de liaison dans 98 familles nucléaires saines a montré que le polymorphisme ACE I/D n’est qu’un marqueur neutre en fort déséquilibre de liaison avec la variante fonctionnelle putative (112). Le groupe de Soubrier a réalisé une étude approfondie de huit nouveaux polymorphismes dans 95 familles nucléaires saines (113). Après ajustement pour le polymorphisme I/D, tous les polymorphismes du groupe 5′ sont restés significativement associés aux taux d’ECA, ce qui a suggéré l’existence de deux loci de traits quantitatifs agissant de manière additive sur les taux d’ECA et qui expliqueraient 38 % et 49 % de la variance de l’ECA chez les parents et la descendance, respectivement. Plus récemment, Rieder et al. ont analysé la séquence génomique complète de l’ECA provenant de 11 individus, ce qui représente la plus longue analyse contiguë (24 kb) de variation de séquence dans l’ADN humain. Ils ont identifié 78 sites variables dans 22 chromosomes qui se sont résolus en 13 haplotypes distincts ; 17 de ces chromosomes étaient en déséquilibre de liaison absolu avec le polymorphisme I/D de l’ECA, produisant deux clades distincts et distants et suggérant que le variant causal devrait être situé dans la partie 3′ du gène (114).
L’observation que les taux plasmatiques d’ECA sont sous le contrôle direct de la variation génétique de l’ECA, associée au rôle de l’enzyme ECA dans deux cascades enzymatiques principales (système rénine-angiotensine et système kallikréine-kinine) dans la physiologie cardiovasculaire, a rapidement fait du polymorphisme ECA I/D l’un des marqueurs les plus populaires testés dans les maladies cardiovasculaires. Les premières analyses du génome, réalisées dans une population de rats F2 générée à partir de rats spontanément hypertendus sujets aux accidents vasculaires cérébraux et de rats génétiquement hypertendus normotendus, ont rendu cette hypothèse encore plus attrayante (115,116). Les deux groupes de chercheurs ont trouvé un lien significatif entre l’hypertension due à la consommation de NaCl et un locus génétique sur le chromosome 10 du rat qui contenait le locus ACE et contribuait jusqu’à 20 % de la variance de la pression artérielle en cas de consommation élevée de sel. Plusieurs centaines d’études rapportées et non rapportées ont été réalisées depuis lors (85,87,88). Nous ne résumons ici que certains des principaux résultats utilisant l’ACE comme gène candidat de l’hypertension essentielle humaine.
Une étude d’association comparant une population australienne normotendue et une population australienne hypertendue avec deux parents hypertendus a montré une association de l’hypertension avec un polymorphisme de l’ACE (117). En fait, la différence significative entre le génotype I/D provenait uniquement d’un sous-groupe de patients âgés de 50 ans ou plus, dans lequel le génotype D était moins fréquent que chez les normotendus. Ce résultat a été interprété comme étant dû à un surrisque d’événements cardiovasculaires chez les patients hypertendus porteurs de l’allèle D (118). Harrap et al. ont étudié la distribution du polymorphisme du gène de l’ECA I/D décrit précédemment chez de jeunes adultes présentant une prédisposition génétique contrastée à l’hypertension artérielle (l' »approche des quatre coins ») (119,120). Les jeunes adultes présentant une pression artérielle élevée et dont les deux parents étaient hypertendus n’ont pas montré de différence significative dans les fréquences des allèles I/D de l’ACE par rapport aux adultes du même âge mais présentant une pression artérielle basse et aucune prédisposition génétique à l’hypertension. D’autres études d’association ont également été négatives (121,122). Dans une grande série de fratries hypertendues de l’Utah, aucune preuve de lien entre l’hypertension et un marqueur polymorphe du gène de l’hormone de croissance en déséquilibre de liaison complet avec l’ECA n’a émergé (123).
Cependant, certaines études ont suggéré que l’ECA pourrait influencer la variabilité de la pression artérielle de manière spécifique au sexe. Dans une analyse de régression logistique portant sur 3095 participants à la Framingham Heart Study, les odds ratios ajustés pour l’hypertension chez les hommes pour les génotypes DD et DI étaient respectivement de 1,59 et 1,18 par rapport à II, où aucun effet n’a été observé chez les femmes (124). Des résultats positifs ont également été observés par Fornage et ses collaborateurs dans l’analyse d’un vaste échantillon de population de 1 488 frères et sœurs d’un âge moyen de 15 ans et appartenant à la plus jeune génération de 583 pedigrees de trois générations vérifiés au hasard à Rochester, dans le Minnesota (125). Dans les analyses spécifiques au sexe, la variation génétique dans et autour de l’ACE expliquait jusqu’à 35 % de la variation interindividuelle de la pression artérielle chez les hommes mais pas chez les femmes. Enfin, Julier et al. ont réalisé une analyse de fratries affectées dans des familles françaises et britanniques, en se basant sur le fait que l’un des principaux loci de pression artérielle dans les souches hypertendues de rats se trouve sur le chromosome 10, une région homologue au chromosome 17 humain (126). Des preuves significatives de liaison ont été trouvées près de deux marqueurs microsatellites étroitement liés, D17S183 et D17S934, qui se trouvent à 18cM de l’ACE dans la région d’homologie (126). Pris ensemble, ces résultats suggèrent que la variation génétique de l’ACE ne joue pas un rôle majeur dans la variance de la pression artérielle dans la population globale, mais qu’elle pourrait influencer la variation soit de manière spécifique au sexe, soit indirectement par son rôle dans différents tissus (rein, cœur, vaisseaux) (85,87,88).