Prise d’empreintes digitales de la cardiolipine dans les leucocytes par spectrométrie de masse pour un diagnostic rapide du syndrome de Barth

Le syndrome de Barth (BTHS) est une maladie rare liée à l’X caractérisée par une cardiomyopathie précoce, une myopathie musculaire squelettique, un retard de croissance, une neutropénie, un dysfonctionnement variable de la chaîne respiratoire mitochondriale et une structure mitochondriale anormale 1,2,3,4,5. BTHS a une prévalence d’un cas par million d’hommes avec actuellement moins de 250 cas connus dans le monde, bien qu’il soit largement admis que la maladie est ^{sous-diagnostiquée 2,6}. BTHS résulte de mutations de perte de fonction du gène Tafazzin (TAFAZZIN) localisé sur le chromosome Xq28.12 ^7,8 provoquant un remodelage déficient de la cardiolipine phospholipide mitochondriale (CL), un processus qui conduit normalement à une composition acyle hautement symétrique et insaturée ^9,10. Cl a été considéré comme le lipide signature des mitochondries, où il est un constituant important de la membrane interne, vital pour la phosphorylation oxydative (c’est-à-dire le métabolisme énergétique mitochondrial), la formation supercomplexe, l’importation de protéines et impliqué dans la dynamique mitochondriale, la mitophagie et l’apoptose 11,12,13,14,15,16 . Lors de la perte de fonction de TAFAZZIN, le remodelage de la CL échoue et des anomalies phospholipidiques spécifiques apparaissent dans les mitochondries des patients BTHS: le niveau de CL mature (CLm) est diminué, tandis que des niveaux accrus de monolysocardiolipine (MLCL) et une composition altérée de CL acyl (c’est-à-dire des espèces cl immatures, CLi) se produisent. Cela entraîne une augmentation spectaculaire du ratio MLCL/CL¹⁷.

Le diagnostic de BTHS est souvent difficile, car le trouble présente des caractéristiques cliniques et biochimiques extrêmement variables et peut différer entre les personnes touchées de la même famille et au sein d’un patient au fil du temps ^3,5. De nombreux garçons BTHS montrent un niveau très élevé d’excrétion urinaire de l’acide 3-méthylglutaconique (3-MGCA), mais le niveau d’urine peut être normal ou seulement légèrement augmenté chez les patients au cours du temps³. Cependant, l’augmentation de la 3-MGCA est une caractéristique de divers autres troubles mitochondriaux et non mitochondriaux, tels que le déficit en 3-méthylglutaconyl-CoA hydratase (défaut AUH), l’acidurie 3-méthylglutaconique, la dystonie-surdité, l’encéphalopathie, le syndrome de Leigh-like (MEGDEL), le syndrome de Costeff et la cardiomyopathie dilatée avec syndrome d’ataxie (DCMA)^18,19 . Par conséquent, la faible spécificité du 3-MCGA en tant que marqueur du BTHS et l’énorme variabilité chez les patients rendent le diagnostic biochimique ambigu.

De plus, plus de 120 mutations différentes de TAFAZZIN ont été décrites à l’origine du trouble⁵ et, par conséquent, un diagnostic génétique peut être compliqué, lent et coûteux. De plus, l’analyse moléculaire du gène TAFAZZIN peut conduire à des résultats faussement négatifs en présence de mutations dans des séquences non codantes ou régulatrices³. Le BTHS peut être testé sans ambiguïté en déterminant les quantités relatives et la distribution des espèces de (monolyso-)CL et confirmé par le séquençage du gène TAFAZZIN ou vice versa.

Un test pratique pour le diagnostic est la mesure du rapport MLCL / CL par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) et électro-pulvérisation ionisation / spectrométrie de masse (ESI / MS) analyse dans la tache de sang ^20,21. La mesure du niveau de CL seul n’est pas adéquate pour le diagnostic car certains patients ont des niveaux presque normaux de CL mais un rapport MLCL / CL modifié. Par conséquent, la mesure du rapport MLCL/CL a une sensibilité et une spécificité de 100% pour le diagnostic BTHS²¹. Une autre méthode validée basée sur l’analyse HPLC et ESI/MS a été mise en place sur les leucocytes²², mais les techniques chromatographiques complexes de séparation des lipides précédemment extraits et le coût des instruments limitent cette analyse à quelques laboratoires cliniques. Tous ces facteurs, ainsi que l’absence d’un test de diagnostic simple, ont contribué au sous-diagnostic de la maladie.

MALDI-TOF/MS est un autre outil valable dans l’analyse des lipides^23,24. Cette technique analytique peut être utilisée pour obtenir directement les profils lipidiques de divers échantillons biologiques, sautant ainsi les étapes d’extraction et de séparation 25,26,27,28,29, y compris dans les coupes de tissus pour les applications d’imagerie MS ³⁰. Compte tenu de cet avantage, une méthode simple et rapide de diagnostic du BTHS par profilage de la CL mitochondriale dans des leucocytes intacts avec MALDI-TOF/MS a été développée²⁸. L’isolement des leucocytes à partir de seulement 1 mL de sang total par sédimentation érythrocytaire et lyse est simple et ne nécessite pas d’équipement ou de réactifs spéciaux. De plus, un protocole de « mini-extraction » rapide des lipides applicable à des quantités infimes de leucocytes a été décrit comme justifiant l’acquisition réussie de spectres ayant des signaux MS plus propres avec un rapport signal/bruit (S/N) plus élevé que dans ceux obtenus à partir de leucocytes intacts²⁸. Cette étape supplémentaire prend peu de temps et permet aux analyses d’être reproductibles même lorsqu’elles sont effectuées sur des instruments MS peu sensibles. En résumé, la méthode d’analyse décrite ici nécessite une préparation minimale de l’échantillon, car la séparation chromatographique des lipides, longue et laborieuse, peut être ignorée, accélérant ainsi le test.