Le syndrome de Gitelman (GS) est un trouble tubulaire rénal autosomique récessif caractérisé par une hypokaliémie, une hypomagnésémie, une hypocalciurie, une alcalose métabolique, un aldostéronisme hyperréninémique secondaire et une pression artérielle basse.Les patients de 1 à 3 G sont généralement diagnostiqués relativement tard, car le malaise, l’hypotension artérielle, l’hypokaliémie, l’hypocalciurie et l’hypomagnésémie sont difficiles à catégoriser cliniquement. Des mutations inactivantes dans le gène SLC12A3 codant pour le cotransporteur de chlorure de sodium sensible aux thiazidiques (NCCT) provoquent une GS.2 Les chercheurs ont utilisé les critères de Bettinelli et al4 pour identifier les patients atteints de GS. Plus de 100 mutations SLC12A3 ont été décrites.3 La plupart sont des mutations erronées substituant des résidus d’acides aminés conservés dans les domaines fonctionnels présumés du NCCT, alors que les défauts de non-sens, de décalage de cadre et de site d’épissure et les réarrangements génétiques sont moins fréquents. La GS est cliniquement variable (les hommes sont plus gravement atteints que les femmes), et la combinaison de mutations présentes dans chaque allèle peut déterminer la variabilité du phénotype.3 Un état porteur hétérozygote de 30 mutations inactivantes différentes dans le NCCT, ainsi que des gènes responsables du syndrome de Bartter, est associé à une réduction du risque d’hypertension artérielle dans la population générale.5 Environ 80% des porteurs de la mutation présentaient des valeurs de pression artérielle systolique inférieures à la moyenne de l’ensemble de la cohorte de 5124 sujets de l’étude Framingham Heart. La réduction moyenne de la pression artérielle chez les porteurs était en moyenne de -6,3 mm Hg pour la pression systolique et de -3,4 mm Hg pour la pression artérielle diastolique, similaire aux valeurs obtenues avec un traitement thiazidique chronique. Il y avait une réduction de 60% du risque de développer une hypertension à l’âge de 60 ans. Ainsi, les allèles rares qui affectent la manipulation du sel rénal et la pression artérielle dans la population générale pourraient représenter une fraction substantielle de la variation de la pression artérielle.5 Nous avons rencontré 2 patients, puis en avons trouvé d’autres dans notre base de données qui illustrent l’importance du NCCT sur la variabilité de la pression artérielle et, par conséquent, l’hypertension.

Les patients

Un homme de 29 ans présentait des antécédents de faiblesse généralisée pendant 14 ans, de crampes musculaires sévères avec tétanie, de dyspnée et d’anxiété. Il avait déjà visité les services d’urgence et reçu des perfusions de potassium et / ou de magnésium pour une hypokaliémie et une hypomagnésémie. Ses symptômes avaient progressé au point qu’il ne pouvait plus conduire de voiture ni utiliser les transports en commun. Le patient a nié les nausées, les vomissements, la diarrhée, l’intolérance à la chaleur, la transpiration excessive et les changements dans les habitudes intestinales. Il n’a pas ingéré de laxatifs ou de diurétiques, ni abusé d’alcool ou de drogues de rue. Ses autres symptômes cliniques comprenaient la fatigue, des palpitations cardiaques, des étourdissements, une nycturie, une polydipsie, une polyurie et une soif.

La pression artérielle était de 100/60 mm Hg et la fréquence cardiaque était de 90 bpm. Il n’y avait pas de résultats neurologiques ou de faiblesses musculaires proximales. Les études d’imagerie étaient banales, tout comme l’ECG. Les tests de laboratoire ont montré une hypokaliémie (3,0 mmol / L) et une hypomagnésémie (0,69 mmol / L), alors que les taux sériques de calcium, de sodium et de chlorure étaient normaux. La clairance de la créatinine est de 134 mL/min pour 1,73 m2. L’excrétion urinaire de calcium (1,0 mmol / 24 heures) a diminué, tandis que l’excrétion urinaire de potassium et de magnésium a été élevée (106 mmol / 24 heures et 6,82 mmol / 24 heures) face à ses faibles valeurs sériques. La concentration plasmatique de rénine était élevée (172 ng/mL) en décubitus dorsal et augmentait (302 ng/mL) en position debout. Les taux plasmatiques d’aldostérone correspondants étaient normaux à légèrement augmentés (120 ng/mL en décubitus dorsal et 217 ng/mL debout). L’excrétion urinaire de sodium sur 24 heures était de 141, 176 et 350 mmol / 24 heures sur 3 jours consécutifs lors d’une prise ad libitum. Les gaz du sang artériel étaient de pH 7,49, Pco2 41,6 mm Hg et HCO3−31,6 mmol /L.

Les parents et un frère aîné étaient asymptomatiques, tandis que son frère cadet présentait des symptômes similaires, quoique moins graves. Nous avons séquencé les exons et les régions flanquantes de SLC12A3 après avoir donné un consentement éclairé écrit et trouvé 3 mutations dans les exons 10, 13 et 16. Le patient et son frère étaient hétérozygotes composés, ayant hérité de Phe548Leu et Pro643Leu de leur mère et de Gly439Ser de leur père (voir le tableau S1 dans le supplément de données en ligne à http://hyper.ahajournals.org). La mutation Phe548Leu n’a pas été rapportée plus tôt et est localisée dans une région transmembranaire (Figure). La phénylalanine très conservée est échangée contre une leucine (Figure S1). Gly439Ser et Pro643Leu ont déjà été rapportés chez des patients hétérozygotes GS6 mais pas dans cette association allélique.7 Bien que Gly439Ser et Pro643Leu suffiraient à rendre compte des symptômes chez notre patient, la présence de 3 mutations (Gly439Ser et Pro643Leu / Phe548Leu) est la raison possible pour laquelle ses symptômes étaient remarquablement graves.

Le patient a reçu une supplémentation orale en magnésium et en potassium (respectivement 18 et 84 mmol / j). Ses taux sériques de potassium et de magnésium se sont améliorés pour atteindre des valeurs normales basses et ses symptômes cliniques se sont améliorés. Des suppléments de magnésium et de potassium en association avec des médicaments antialdostérone, des inhibiteurs de la prostaglandine ou des inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine ont été préconisés.8-10 Antagonistes de l’aldostérone ou inhibiteurs épithéliaux des canaux sodiques peuvent être envisagés si l’hypokaliémie symptomatique n’est pas corrigée par l’administration de MgCl2.11 Une préoccupation potentielle de l’utilisation de ces médicaments chez les patients atteints de GS est que l’émaciation du sel pourrait s’aggraver, en particulier si l’apport alimentaire en sel est réduit ou lorsque le sel est perdu du corps par un mécanisme non rénal. Même des doses élevées de l’amiloride inhibiteur des canaux sodiques épithéliaux peuvent ne pas réduire la kaliurèse excessive chez les patients atteints de GS.1 De faibles concentrations de ces médicaments dans la lumière du canal collecteur cortical et une modulation de la conductance du canal potassique tubulaire distal (canal potassique médullaire externe rénal) pourraient être responsables.12 L’amiloride est, en tant que tel, problématique, car il semble augmenter la production d’aldostérone accompagnée d’une stimulation insuffisante de l’activité rénine plasmatique. Les auteurs invoquent une augmentation du potassium sérique comme explication.13

La spironolactone et les inhibiteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine avaient été administrés empiriquement à notre patient plus tôt par ses médecins de famille. Les deux médicaments ont été arrêtés après 1 mois chacun en raison de vertiges, probablement à la suite d’épisodes d’hypotension artérielle. L’amiloride a également été essayé. Cependant, le patient a arrêté ce médicament en raison de douleurs au cou inexpliquées. Nous avons essayé un traitement par aliskiren à 150 mg / j pour inhiber la libération d’aldostérone par l’angiotensine; cependant, les valeurs d’aldostérone n’ont pas diminué et l’alcalose métabolique ne s’est pas améliorée. Actuellement, le patient peut tolérer ses symptômes, en partie parce qu’il a maintenant une meilleure compréhension de sa maladie.

Une femme de 21 ans présentait une vision floue, des crampes, une gêne à la langue et de la fatigue. À l’âge de 11 ans, elle a observé que manger des bananes la faisait se sentir mieux. Elle n’avait jamais été amenée à un service d’urgence, était physiquement active et travaillait. Son médecin généraliste était préoccupé par une hypokaliémie sévère et une hypomagnésémie. Elle a nié les nausées, les vomissements, la diarrhée, l’intolérance à la chaleur, la transpiration excessive et les changements dans les habitudes intestinales. Elle n’avait aucun antécédent d’abus de laxatifs ou de diurétiques, ni d’abus d’alcool ou de drogues de rue. Elle niait la nycturie, la polydipsie, la polyurie et la soif.

La pression artérielle était de 115/80 mm Hg; la fréquence cardiaque était de 85 bpm. L’examen physique était normal. Elle avait une hypokaliémie (2,8 mmol / L) et une hypomagnésémie (0,48 mmol / L), alors que les taux sériques de calcium, de sodium, de chlorure et de créatinine étaient normaux. La clairance de la créatinine est de 122 mL/min pour 1,73 m2. L’excrétion urinaire de calcium (0,37 mmol / 24 heures) a diminué, tandis que l’excrétion urinaire de potassium et de magnésium (67,00 et 2,83 mmol / 24 heures, respectivement) a été élevée face à ses valeurs sériques. L’excrétion urinaire de sodium sur 24 heures était de 145 mmol avec un apport ad libitum. Elle présentait également une alcalose métabolique compensée (pH 7,46, Pco2 44,8 mm Hg et HCO3−31,0 mmol / L). Ses parents étaient cliniquement insignifiants, tandis que son frère de 19 ans décrivait une faiblesse générale et des crampes musculaires similaires, bien que moins fréquentes.

Avec son approbation, nous avons de nouveau séquencé les exons et les introns flanquants de SLC12A3 et trouvé une mutation dans l’exon 26 (Gln1012Arg), ainsi qu’une délétion de l’exon 1, le codon 35 (c. 104delCinsTT). Notre patiente est hétérozygote, ayant hérité de c.104delCinsTT de sa mère et de Gln1012Arg de son père (voir Tableau S1). Gln1012Arg est une nouvelle mutation faux-sens (Figure) qui affecte une position de séquence à laquelle la glutamine est conservée chez tous les vertébrés (tableau S1). Parce que SLC12A3 code pour 1021 acides aminés, Gln1012Arg est situé à proximité de l’extrémité C-terminale de la séquence protéique. Cette variante est située dans la partie la plus distale du domaine cytoplasmique SCL12A3 C-terminal connu à ce jour.

L’analyse de notre banque de données de patients cliniquement suspectés de GS n’a révélé aucun autre sujet avec Gln1012Arg. Cependant, nous avons trouvé 6 nouvelles mutations du gène SLC12A3 supplémentaires chez d’autres sujets (Gly841Arg, Ser987Arg, c. 1927delC, Trp161Xaa, Gly770Asp et IVS25+1G > T; Figure et tableau S1). Chez ces sujets, les néphrologues ou généticiens référents avaient suspecté une GS sur la base d’un examen clinique et de tests de laboratoire. Les antécédents familiaux et les dossiers médicaux ont été examinés et ont montré des caractéristiques cliniques compatibles avec la GS.

Nous avons traité ce patient avec une supplémentation orale en magnésium et en potassium (2,8 et 40,0 mmol / j). De plus, ses néphrologues locaux lui ont prescrit du ramipril à 2,5 mg / j. Les taux sériques de potassium et de magnésium ont atteint des valeurs basses et normales, et les symptômes cliniques se sont considérablement améliorés mais ne se sont pas complètement résolus. La supplémentation orale en magnésium a donc été augmentée et les symptômes cliniques se sont améliorés. Cependant, le rétablissement des valeurs normales de magnésium et de potassium était difficile et s’accompagnait de nausées et de diarrhée. L’aspartate de magnésium a été remplacé par du chlorure de magnésium, plus tolérable.

Discussion

Les néphrologues sont généralement confrontés à l’hypertension. Cependant, une connaissance approfondie des syndromes hypotenseurs, en particulier de la GS, est importante non seulement pour des raisons cliniques, mais aussi pour comprendre la génétique complexe de la régulation de la pression artérielle dans la population générale. Au cours d’une rotation de service de néphrologie de routine, nous avons découvert de nouvelles mutations SLC12A3 chez 2 patients symptomatiques de GS (Phe548Leu, Gln1012Arg et c. 104delCinsTT). Ces résultats nous ont amenés à travailler sur notre banque de données de patients hypomagnésémiques hypokaliémiques « suspects” et, encore une fois, nous avons réussi. Nous avons trouvé 6 autres nouvelles mutations du gène SLC12A3 (Gly841Arg, Ser987Arg, c. 1927delC, Trp161Xaa, Gly770Asp et IVS25+1G >T). Nous avons choisi de déplacer l’analyse génétique du laboratoire de recherche vers l’arène clinique de routine pour plusieurs raisons. Premièrement, un diagnostic précis permet une prise en charge clinique plus précise et ciblée. Deuxièmement, nous avons appris que nos patients voulaient désespérément savoir précisément ce qui n’allait pas et quelle pourrait être la pertinence pour leurs familles actuelles et futures. Nos patients n’ont pas soulevé de préoccupations au sujet de la crainte de violations de la vie privée, de primes d’assurance plus élevées ou de préoccupations similaires.

Une diminution de la réabsorption du sodium au niveau du NCCT et une augmentation subséquente des pertes de potassium via le canal potassique médullaire externe rénal, en grande partie due à un aldostéronisme secondaire, expliquent l’hypokaliémie et l’augmentation de l’appétit en sel chez les patients atteints de GS. L’hypocalciurie et l’hypermagnésurie sont plus difficiles à comprendre. Nijenhuis et al14 ont soutenu qu’un transport passif accru du calcium dans le tubule proximal, plutôt qu’un transport actif du calcium dans la convolution distale, explique l’hypocalciurie induite par les thiazidiques. Leurs expériences de micropuncture chez la souris ont montré une réabsorption accrue du sodium et du calcium dans le tubule proximal pendant le traitement thiazidique chronique, alors que la réabsorption du calcium dans la convolution distale ne semblait pas affectée. De plus, l’administration de thiazide a encore induit une hypocalciurie chez des souris délétées du gène membre 5 de la sous-famille des récepteurs potentiels transitoires du canal V, chez lesquelles la réabsorption active du calcium distal a été abolie en raison de l’inactivation du canal calcique épithélial TRPV5. Ensuite, Nijenhuis et al14 ont constaté que le thiazide régulait à la hausse l’échangeur sodium/proton, responsable de la majorité de la réabsorption du sodium et, par conséquent, du calcium dans le tubule proximal, alors que l’expression des protéines impliquées dans le transport actif du calcium était inchangée. Les auteurs ont ensuite réalisé des expériences portant sur l’effet dépendant du temps d’une dose unique de thiazide et ont montré que le développement de l’hypocalciurie était parallèle à une augmentation compensatoire de la réabsorption du sodium secondaire à une natriurèse initiale. Enfin, une hypomagnésémie s’est développée lors de l’administration chronique de thiazide et chez des souris délétées du gène NCCT, accompagnée d’une régulation à la baisse du canal épithélial du récepteur transitoire du canal potentiel du récepteur du magnésium sous-famille M, membre 6. La régulation à la baisse du membre 6 de la sous-famille des canaux potentiels des récepteurs transitoires pourrait représenter un mécanisme général impliqué dans la pathogenèse de l’hypomagnésémie accompagnant l’inhibition ou l’inactivation du NCCT.14

Des études humaines ont également été réalisées. Cheng et al15 ont étudié 8 patients GS et 8 sujets témoins. Une solution saline isotonique (3 L) pendant 3 heures a été administrée. Les taux initiaux d’excrétion de sodium et de clairance de la créatinine étaient similaires chez les patients GS et les témoins, bien que le taux d’excrétion de calcium était plus faible chez les patients GS. Chez les patients atteints de GS, la perfusion de solution saline a provoqué un taux d’excrétion de sodium significativement plus élevé que chez les témoins, mais il n’y a eu qu’une légère augmentation du taux d’excrétion de calcium dans les 6 premières heures et les 18 heures suivantes. Les auteurs ont conclu que l’hypovolémie n’est pas la seule cause d’hypocalciurie chez les patients atteints de GS. Cependant, leur étude clinique présentait plusieurs déficits. L’équilibre sodique à long terme n’a pas été contrôlé chez les sujets, et les patients GS ont probablement présenté un volume circulant extracellulaire réduit dans des conditions de contrôle et d’expansion par rapport aux témoins.

Nos patients illustrent les difficultés de prise en charge de la GS. Le défaut tubulaire de la GS elle-même ne peut pas être corrigé de sorte qu’une supplémentation adéquate en magnésium et en potassium reste la pierre angulaire du traitement. Cependant, la restauration des valeurs normales de magnésium et de potassium est difficile à atteindre, car de fortes doses de magnésium provoquent la diarrhée. La biodisponibilité des préparations de magnésium est variable. L’oxyde de magnésium et le sulfate de magnésium ont une biodisponibilité nettement inférieure à celle du chlorure de magnésium, du lactate de magnésium et de l’aspartate de magnésium.11 Nous recommandons l’administration de chlorure de magnésium par voie orale pour compenser les pertes rénales de magnésium et de chlorure. Bien qu’il ait été rapporté que le traitement par antialdostérone augmentait les taux plasmatiques de potassium et de magnésium et réduisait l’excrétion fractionnée de potassium et de magnésium chez les patients atteints de GS,10 le rôle de l’inhibition du système rénine-angiotensine-aldostérone chez les patients atteints de GS n’est pas clair. Les œstrogènes semblent jouer un rôle parce que la drospirénone, un nouveau progestatif développé pour être utilisé comme traitement hormonal chez les femmes ménopausées, en association avec le 17β-estradiol, a un effet d’épargne potassique qui contrecarre la perte de potassium induite par le thiazide.16 Des études futures sur des souris déficientes en NCCT pourraient être utiles pour comprendre le rôle de ces systèmes dans la GS. Il a été démontré que des souris déficientes en NCCT sur fond mixte présentaient une hypocalciurie et une hypomagnésémie, mais aucune perturbation de l’homéostasie potassique et acido-basique.17 souris déficientes en NCCT rétrocroisées sur le fond C57BL / 6 ont montré une alcalose légèrement compensée avec une augmentation des taux d’aldostérone18 plasmatique et une sensibilité accrue au développement d’hypokaliémie lorsqu’elles sont exposées à des réductions du potassium alimentaire.19 Ces études soulignent l’importance du contexte génétique pour le phénotype déficient en NCCT, qui est également potentiellement pertinent pour comprendre la variabilité phénotypique et le développement de traitements pharmacologiques dans la GS. À ce jour, aucune donnée sur l’efficacité de l’inhibition de la rénine et/ou de l’enzyme de conversion de l’angiotensine dans la GS n’est disponible. Des études futures sur des souris NCCT pourraient aider à clarifier ce problème.

Enfin, nous avons appris au cours de notre étude que de telles mutations ont une incidence distincte sur la génétique complexe de l’hypertension dans la population générale. Nous n’avons pas pu mener d’étude sur la prévalence de la GS. Notre population de patients est hétérogène et généralement d’origine allemande, turque ou Moyen-orientale. Les mutations rapportées ici concernaient toutes des sujets blancs allemands. Hsu et al20 ont étudié 500 enfants non apparentés de Taipei. Ils ont trouvé 15 mutations SLC12A3 chez 10 des enfants. Dans une étude japonaise de 1852, des mutations GS ont été rencontrées chez 3,2% des sujets.21 La littérature suggère que la GS n’est pas rare et que l’hétérozygotie de la GS n’est certainement pas si rare. La connaissance de nouvelles mutations pourrait également être importante pour déterminer les allèles présentant des avantages pour la santé qui font néanmoins l’objet d’une sélection purifiante et pour définir l’architecture génétique de l’hypertension.5 À cet égard, les effets combinés de mutations indépendantes rares ont été suggérés pour expliquer une fraction substantielle de la variation de la pression artérielle dans la population sur la base de l’analyse de l’impact de l’état porteur hétérozygote pour un nombre limité de mutations inactivantes dans le NCCT, le cotransporteur du chlorure de sodium-potassium 2 et le canal potassique médullaire externe rénal.22 Récemment, des membres de l’étude Framingham Heart ont été dépistés pour la variation de 3 gènes, à savoir SLC12A3, SLC12A1 et KCNJ1. Les chercheurs ont utilisé la génomique comparative, la génétique et la biochimie pour identifier des sujets présentant des mutations prouvées ou présumées fonctionnelles. Ces mutations étaient toutes hétérozygotes et rares mais ont été trouvées dans ≈1% à 2% de la population de Framingham.5 Ils ont produit des réductions cliniquement significatives de la pression artérielle et ont vraisemblablement protégé les individus du développement de l’hypertension. Ces résultats et les mutations que nous rapportons ici ont des implications pour les études génétiques sur l’hypertension et d’autres traits complexes communs. Les porteurs de mutations à l’origine de GS compensent le gaspillage de sel rénal en augmentant leur consommation de sel, comme le montre une grande parenté Amish.23 En accord, nous avons constaté que l’excrétion urinaire de sodium sur 24 heures était élevée chez le premier patient, probablement en raison de l’augmentation de l’appétit en sel. Cependant, l’augmentation de l’excrétion urinaire de sodium chez les porteurs des mutations causant la GS par rapport aux parents de type sauvage n’a pas été reflétée par des changements significatifs de la pression artérielle chez les adultes de la grande famille amish mentionnée ci-dessus avec la GS.23 En revanche, une autre étude a montré que les porteurs de mutations à l’origine de la GS avaient des valeurs de pression artérielle plus basses que les témoins, cependant, avec une excrétion urinaire de sodium similaire.24 Notamment, notre deuxième patiente présentait une excrétion urinaire normale de sodium pendant 24 heures; cependant, c’était une petite femme légère. Pour sa taille, son apport en sel était généreux. Les souris déficientes en NCCT n’ont pas de phénotype perdant du sel selon un régime régulier17, et des mécanismes compensatoires pour la perte de NCCT ont été documentés dans divers modèles murins.25 Enfin, le NCCT se distingue comme une cible de la réglementation sans lysine kinase (WNK), comme discuté récemment dans une revue scientifique.26 L’image miroir de GS est un pseudohypoaldostéronisme de type II (PHAII), également appelé syndrome de Gordon. PHAII présente une hypertension artérielle, une hyperkaliémie et une acidose métabolique. Toutes les aberrations métaboliques de PHAII sont corrigées par des diurétiques thiazidiques, qui récapitulent les caractéristiques de la GS. Les mutations WNK4 et WNK1 provoquent des PHAII. WNK4 inhibe le NCCT, un effet qui est perdu lorsque WNK4 est muté. Le WNK1 phosphoryle le WNK4, ce qui diminue l’inhibition du NCCT par le WNK4. Une mutation WNK1 à gain de fonction provoque PHAII. Les WNKs influencent également le canal potassique médullaire externe rénal et le canal sodique épithélial. Les résultats selon lesquels les niveaux modifiés de la fonction WNK1 et WNK4 influencent la pression artérielle chez l’homme sont pertinents car WNK4 se trouve à seulement 1 Mo du locus D17S1299, le site montrant le lien le plus fort avec la variation de la pression artérielle dans la population de l’étude de Framingham Heart. Les variantes qui modifient la fonction WNK influenceraient bien sûr également le phénotype GS chez les personnes porteuses de mutations NCCT.

Notes de bas de page