Communication scientifique
Séance du 23 mai 2006

Association entre la diminution de la fonction pulmonaire et le polymorphisme du promoteur du gène de l’hème oxygénase chez des adultes jeunes issus de la population générale. Etude longitudinale européenne sur la santé respiratoire (ECRHS — France)

MOTS-CLÉS : heme oxygenase-1. insuffisance respiratoire. polymorphisme génétique. trouble lié au tabagisme
Association of lung function decline with the microsatellite polymorphism in the heme oxygenase-1 gene promoter, in a general population sample. Results from the longitudinal European Community Respiratory Health Survey (ECRHS — France)
KEY-WORDS : heme ocygenase-1. polymorphism, genetic. respiratory insufficiency. tobacco use disorder.

Michel Aubier, Armelle Guenegou, Joëlle Benessiano, Bénédicte Leynaert*, Jorge Boczkowski*, Françoise Neukirch*

Résumé

Les oxydants pourraient être impliqués dans la physiopathologie de la BPCO (BronchoPneumopathie Chronique Obstructive), définie par une diminution des débits aériens progressive et incomplètement réversible. L’HO-1 (hème oxygénase-1) est un antioxydant puissant. Il a été montré qu’un polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 (répétition de paires de bases (GT)) était capable de moduler la transcription du gène en réponse au stress oxydant. Un promoteur long serait associé à une expression de la protéine HO-1 moindre. Nous avons émis l’hypothèse que ce polymorphisme pourrait être associé au déclin de la fonction pulmonaire chez des sujets exposés à une agression oxydante importante comme les fumeurs. Pour tester cette hypothèse, nous avons génotypé 749 sujets (âgés de 20 à 44 ans, 50 % d’hommes et 40 % de non-fumeurs) examinés en 1992 et en 2000 dans le cadre du recueil des données françaises de l’étude ECRHS. Nous avons comparé les porteurs d’allèle long (L) ((GT)n ≥ 33 répétitions sur un ou deux allèle(s)) aux autres. En longitudinal, nous avons observé que le déclin de la fonction pulmonaire était accéléré chez les porteurs de l’allèle L par rapport aux autres. En outre, il y avait une interaction entre l’allèle L et le tabagisme : le déclin de la fonction pulmonaire était accéléré dans le groupe des gros fumeurs porteurs de l’allèle L par rapport aux gros fumeurs non-porteurs de l’allèle L et aux porteurs de l’allèle L non-gros fumeurs. Nos résultats suggèrent donc qu’un promoteur long du gène de l’HO-1 serait associé, chez les gros fumeurs, au développement d’un trouble ventilatoire obstructif.

Summary

Heme oxygenase (HO1) acts against oxidants which are thought to play a major role in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). A (GT)n repeat polymorphism in the HO1 gene promoter can modulate the transcription of this gene in response to oxidative stress. We postulated that this polymorphism might be associated with the degree and decline of lung function in subjects exposed to oxidative stress (smokers). We genotyped 749 French subjects (20-44 years, 50 % men, 40 % never-smokers) who were examined in both 1992 and 2000 as part of the ECRHS. Lung function was assessed by measuring FEV1 (Forced Expiratory Volume in 1 second) and the FEV1/FVC (Forced Ventilatory Capacity) ratio. We compared long (L)-allele carriers ((GT)n ≥ 33 repeats for one or two alleles) to non-carriers. During the 8-year study period, the mean annual FEV1 and FEV1/FVC declines were — 30.9 fi 31.1 ml/year and — 1.8 fi 6.1 units/year, respectively. The FEV1/FVC decline was steeper in L-allele carriers than in non-carriers (-2.6 fi 5.5 vs — 1.5 fi 6.4, p=0.07). There was a strong interaction between allele L and smoking. In 2000, allele L was associated with lower FEV1 and FEV1/FVC values in heavy smokers (J20 cig/day) only (p for the interactions, 0.07 and 0.002 respectively). Baseline heavy smokers carrying allele L showed the steepest FEV1 decline (-62.0 fi 29.5 ml/year) and the steepest FEV1/FVC decline (-8.8 fi 5.4 units/year) (p for the interactions, 0.009 and 0.0006). These results suggest that a long (L) HO1 gene promoter increases the risk of airway obstruction in heavy smokers.

INTRODUCTION

Un niveau bas et une diminution accélérée de la fonction pulmonaire prédisent la mortalité respiratoire et toutes causes [1, 2]. Le stress oxydant, résultant d’une augmentation de la quantité d’oxydants et/ou d’une insuffisance des systèmes antioxydants (déséquilibre de la balance oxydants/antioxydants), est très probablement impliqué dans la diminution du niveau de la fonction pulmonaire et dans le déclin accéléré de la fonction pulmonaire. Ce phénomène de diminution des débits aériens, appelé aussi trouble ventilatoire obstructif, progressif et non complètement réversible, définit la Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) [3, 4].

L’hypothèse de la présence d’un stress oxydant permet d’expliquer pourquoi les fumeurs sont plus à risque de BPCO : ils sont exposés à la fumée de cigarette qui contient de très grandes quantités d’oxydants comme les espèces réactives de
l’oxygène (Reactive Oxygen Species — ROS) [3, 5]. Cependant, le tabagisme ne conduit à la BPCO que chez 15 % à 20 % des fumeurs [6]. Des facteurs génétiques sont ainsi fortement suspectés d’intervenir dans le déclin accéléré de la fonction pulmonaire et le développement de la BPCO chez certains fumeurs. Les études qui ont permis de montrer un regroupement familial des cas de BPCO précoce [7] et une corrélation intra-familiale du déclin de la fonction pulmonaire [8], sans que cela soit dû à l’environnement qui était partagé par la famille, vont dans ce sens.

L’hème oxygénase (HO) est l’enzyme régulant le catabolisme de l’hème, tout en produisant du monoxyde de carbone, du fer et de la biliverdine qui est ensuite réduite en bilirubine [9]. L’HO-1 est la forme inductible de l’hème oxygénase et est considérée comme une enzyme antioxydante car, localement, la bilirubine agit très efficacement contre les ROS [9]. De plus, à faible concentration, le monoxyde de carbone possède des propriétés anti-inflammatoires et protège de dommages oxydants [10]. Un polymorphisme consistant en une répétition de la paire de base (GT) (polymorphisme microsatellite) a été trouvé dans la région flanquante 5′ du promoteur du gène de l’HO-1 [11, 12]. Il a été montré qu’un faible nombre de répétition était associé, à la fois, à une activité basale de l’HO-1 accrue et à une augmentation de la transcription du gène en réponse aux oxydants [13].

Dans ce contexte, les fumeurs avec un grand nombre de répétitions de (GT) pourraient donc être donc plus à risque de déclin accéléré de la fonction pulmonaire.

Cependant, l’effet du polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 sur le déclin de la fonction pulmonaire et son interaction avec le tabagisme n’a jamais été étudié en population générale [10, 14]. Les données françaises de l’étude européenne longitudinale multicentrique sur la Santé Respiratoire (European Community Respiratory Health Survey — ECRHS) ont fourni le cadre idéal pour explorer ces relations.

Patients et méthodes

Population

Le protocole de l’étude ECRHS a déjà été publié [15]. Brièvement, en 1992, des échantillons de sujets de 20 à 44 ans de la population générale, tirés au sort sur les listes électorales, ont été examinés à l’hôpital. Ils ont répondu à des questionnaires standardisés sur leur santé respiratoire et ils ont subi des Epreuves Fonctionnelles Respiratoires (EFR) qui ont permis de mesurer leur VEMS (Volume Expiratoire Maximum en une seconde) et leur CVF (Capacité Vitale Forcée). Parmi les 1 650 sujets, des centres de Grenoble, Montpellier et Paris participant à ECRHS en 1992, 1 066 (423 à Grenoble, 202 à Montpellier et 441 à Paris) ont de nouveau répondu aux questionnaires en 2000 (taux de participation=64,6 %) et ont eu un prélèvement sanguin qui a permis de constituer une ADN-thèque et une sérothèque. Pour étudier les relations entre le polymorphisme du promoteur du gène de l’hème oxygénase et la fonction pulmonaire, nous avons inclus dans l’analyse les 749 sujets ayant eu une mesure spirométrique valide en 1992 et en 2000 et dont le polymorphisme a été génotypé.

Lorsque nous avons comparé les sujets inclus et les sujets exclus de l’analyse, les deux groupes de sujets ne différaient pas en ce qui concerne la proportion d’hommes, l’Indice de Masse Corporelle (IMC = poids/taille2), la valeur du VEMS en pourcentage du prédit et la prévalence d’un trouble ventilatoire obstructif (VEMS/CVF < 70 %). Les sujets inclus étaient légèrement plus âgés et moins fréquemment gros fumeurs. Cependant, le nombre de paquet-années (nombre de cigarettes fumées par jour divisé par vingt et multiplié par le nombre d’années de tabagisme) ne différait pas entre les deux groupes de sujets. Le rapport VEMS/CVF était en moyenne plus bas chez les sujets inclus que chez les sujets exclus.

Un consentement éclairé a été signé par chaque sujet avant son inclusion et le protocole de l’étude a été approuvé par le Comité Consultatif pour la Protection des Personnes soumis à la Recherche Biomédicale (CCPPRB) de Bichat.

Génotypage du polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1

Le génotypage du polymorphisme microsatellite d’HO-1 a été réalisé dans le service de Biochimie B de l’hôpital Bichat-Claude Bernard à Paris. L’ADN a été extrait des leucocytes sanguins avec le kit sanguin QIAamp (Qiagen). La région flanquante 5′ du gène de l’HO-1 a été amplifiée par PCR (Polymerase Chain Reaction) [11, 16] en utilisant un « primer sens » marqué par fluorescence (5′-AGA GCC TGC AGC TTC TCA GA-3′) et un « primer anti-sens » non marqué (5′-ACA AAG TCT GGC CAT AGG AC-3′) [13, 17]. Les produits de la PCR étaient ensuite plongés dans un gel polyacrylamide et analysés par un séquenceur ADN laser automatisé (ABI Prism 310 associé au logiciel Genescan Analysis version 1.2 (Applied Biosystems)).

Le génotypage dans le service de Biochimie a été réalisé en aveugle : les investigateurs ne possédaient aucune information sur les caractéristiques des sujets (sexe, statut tabagique).

Analyse statistique

Les analyses statistiques ont été menées à l’aide du logiciel SAS (SAS Institute, Cary NC, USA). Une absence de stratification génétique sous-jacente dans la population étudiée (structure de Hardy-Weinberg) a été testée avec le logiciel Arlequin. La signification statistique a été fixée à 0,05.

Le déclin du VEMS (ml/an) et le déclin du VEMS/CVF (unité/an) ont été calculés pour chaque sujet selon la formule suivante : valeur en 2000 moins valeur en 1992, divisé par la durée du suivi. Les facteurs d’ajustement comprenaient le centre, le sexe et les valeurs de base de la fonction pulmonaire, de l’âge, de l’IMC et du statut tabagique codé en 4 classes : non-fumeurs, ex-fumeurs (> 1 an), fumeurs modérés (fumeurs et ex-fumeurs < 1 an fumant < 20 cigarettes/jour) et les gros fumeurs (J 20 cigarettes/jour). L’âge et l’IMC ont été introduits dans le modèle en tant que variables continues.

Les moyennes brutes (sans ajustement) sont données fi écart-type (ET). Les associations entre la fonction pulmonaire et le polymorphisme de l’HO-1 après
ajustement ont été testées par analyse de covariance. Les résultats de ces analyses sont exprimés par les moyennes ajustées de la fonction pulmonaire et leurs intervalles de confiance à 95 % (IC95 %). Les p-value de tendance linéaire ont été obtenues en ajoutant la commande CONTRAST dans la PROC GLM programmant les modèles de régression linéaire multiple [18].

L’interaction entre le polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 et le statut tabagique a été testée en ajoutant le terme génotype*tabagisme élevé (tous deux codés en variables binaires) aux facteurs d’ajustement mentionnés ci-dessus.

Résultats

Caractéristiques de la population

Le Tableau 1 présente les caractéristiques des sujets inclus dans l’analyse. Dans cette population de jeunes adultes (20-44 ans en 1992), les valeurs de fonction pulmonaire étaient normales et moins de 5 % des sujets présentaient un trouble ventilatoire obstructif (VEMS/CVF <70 %).

Description du polymorphisme

Le nombre de répétitions de (GT) était compris entre 11 et 41. La distribution du nombre des répétitions de (GT) dans l’ensemble des allèles des sujets des centres de Grenoble, Montpellier et Paris était trimodale avec des pics situés à 23, 30 et 38 répétitions (Figure 1 ).

Cette distribution trimodale a également été observée dans les autres études d’épidémiologie respiratoire [13, 19, 20]. En adoptant la démarche utilisée dans ces études, nous avons regroupé les nombres de répétitions en trois classes ( Figure 1) :

allèle S (ou allèle court, < 27 répétitions de (GT)), allèle M (de 27 à 32 répétitions) et allèle L (ou allèle long, > 32 répétitions). La fréquence de l’allèle L était la plus faible (6,8 % au total), plus de la moitié des allèles était des allèles M (55,1 %) et l’allèle S représentait 38,1 % des allèles. Les sujets ont ensuite été classés selon leur génotype :

L/L, L/M, L/S, M/M, M/S, S/S (Tableau 1). Nous n’avons pas détecté de déviation de la structure de Hardy-Weinberg (p=0,77). Nous avons regroupé les porteurs de l’allèle L (L/L, L/M, L/S) pour le comparer avec les trois autres génotypes nonporteur de l’allèle L soit de façon séparée soit regroupés. Le groupe L… désigne les sujets sans allèle L (génotypes M/M, M/S et S/S regroupés).

Résultat des analyses longitudinales

Les 749 sujets ont été suivis pendant 8,6 fi 0,8 ans en moyenne (fiET). Entre 1992 et 2000, le déclin annuel moyen des 749 sujets participants à l’analyse a été de —30,9 fi 31,1 ml/an pour le VEMS et de —1,84 fi 6,04 unité/an pour le VEMS/CVF.

La majorité des sujets analysés (79,1 %) n’a pas changé de statut tabagique entre les deux études (40,0 % de non-fumeurs, 20,8 % d’ex-fumeurs, 11,6 % de fumeurs

TABLEAU 1. —

Caractéristiques des 749 sujets inclus dans l’analyse.

Résultats donnés en % pour les facteurs quantitatifs et par la moyenne fi ET pour les facteurs quantitatifs * Limite des classes de l’IMC : maigreur <20 ; poids normal de 20 à 24.9 ; surpoids de 25 à 29.9 ;

obésité J 30 kg/m2 Variables ECRHS I ECRHS II Centre, % Grenoble, 39,5 Montpellier 18,7 % Paris 41,8 % Sexe (hommes), % 49,7 % Age, années 36,7 fi 7,1 45,1 fi 7,2 Tabagisme, % Non-fumeurs 43,5 40,0 Ex-fumeurs 24,8 31,7 Fumeurs modérés 19,4 19,1 Gros fumeurs 12,3 9,2 Paquets-années 8,4 fi 12,8 10,3 fi 15,4 IMC*, % Maigreur 17,0 11,9 Poids normal 62,2 56,2 Sur-poids 18,0 24,7 Obésité 2,8 7,2 IMC, kg/m2 22,8 fi 3,2 24,0 fi 4,0 VEMS, l/s 3,7 fi 0,81 3,4 fi 0,8 VEMS % prédit 105,7 fi 13,5 105,0 fi 14,5 VEMS/CVF 84,6 fi 7,5 83,0 fi 7,4 Distribution du génotype, % L/L 0,7 (5) % L/M 7,2 (54) % L/S 5,1 (38) % M/M 30,6 (229) % M/S 41,9 (314) % S/S 14,5 (109) %

FIG. 1. — Distribution du nombre de répétitions sur le promoteur du gène de l’HO dans les centres de Grenoble, Montpellier, Paris réunis modérés et 6,7 % de gros fumeurs aux deux études) ; seuls 70 sujets (9,4 %) ont commencé à fumer ou augmenté leur consommation de tabac et 85 sujets (11,5 %) ont arrêté ou diminué. Une majorité de sujets est également restée dans la même classe d’IMC (71,1 %). 24,2 % sont passés à une classe d’IMC supérieure et 4,7 % ont changé pour une classe inférieure.

Le tableau 2 présente le déclin moyen du VEMS et le déclin moyen du VEMS/CVF ajustés sur le centre, le sexe et les valeurs initiales de la fonction pulmonaire, de l’âge, de l’IMC et du statut tabagique. Nous n’avons pas observé d’association entre le déclin du VEMS et le génotype de l’HO1. En revanche, les sujets L+ étaient ceux dont le rapport VEMS/CVF, en moyenne, déclinait le plus et les sujets S/S ceux dont le rapport VEMS/CVF déclinait le moins, les sujets M/M et M/S étant intermédiaires et l’association était à la limite de la signification (p=0,06).

Après exclusion des sujets asthmatiques à l’une et/ou à l’autre des étapes ECRHS, nous avons obtenu des résultats similaires. En revanche, lorsque les non-fumeurs en 1992 et en 2000 étaient analysés seuls, l’association du génotype de l’HO1 avec le déclin du VEMS/CVF disparaissait.

Interaction avec un tabagisme élevé

Nous avons observé une très forte interaction entre un tabagisme élevé en 1992 et le Groupe L+ sur le déclin du VEMS et sur le déclin du VEMS/CVF (respectivement, p=0,0009 et 0,0006, Figure 2 ) . Parmi les sujets gros fumeurs lors de la première

TABLEAU 2. —

Moyenne (IC 95 %) du déclin du VEMS et du déclin du VEMS/CVF selon le génotype de l’HO1, après ajustement *

Génotype HO1 p d’ p de L+ M/M M/S S/S association tendance Déclin -33,3 -31,5 -33,4 -30,8 0,80 0,66 du VEMS (-39,4 à -27,3) (-35,6 à -27,5) (-37,0 à -29,9) (-36,5 à -25,1) Déclin du -2,56 -1,51 -1,80 -0,56 0,06 0,01

VEMS/CVF (-3,66 à -1,46) (-2,26 à —0,77) (-2,45 à —1,15) (-1,60 à 0,48) * Régression linéaire multiple incluant le sexe, le centre et les valeurs initiales de l’age, du tabagisme, de l’IMC et de la mesure de la fonction pulmonaire.

FIG. 2 — Moyenne (IC 95 %) du déclin annuel du VEMS et du déclin annuel du VEMS/CVF en fonction du génotype de l’HO1 (L+ vs L>) et du tabagisme (gros fumeurs vs autres) en 1992 (ECRHS I), après ajustement*

* Régression linéaire multiple incluant le sexe, le centre, le groupe et les valeurs initiales de l’age, du tabagisme, de l’IMC et de la mesure de la fonction pulmonaire.

étude ECRHS, il y avait un déclin plus rapide dans le Groupe L+ que dans le Groupe L- aussi bien pour le VEMS (-62,0 (IC95 % —79,6 à —44,4) vs —37,7 (IC95 % —44,2 à —31,1) ml/an, p=0,05) que pour le VEMS/CVF (-8,83 (IC95 % —12,03 à —5,63) vs —2,14 (IC95 % —3,3 3à —0,95) unité/an, p=0,0007). Pour les autres catégories de tabagisme, nous n’avons pas observé de différence entre le Groupe L+ et le Groupe L- ni pour le déclin du VEMS (-28,5 (IC95 % —34,8 à —22,2) vs —30,5 (IC95 % —33,1 à —28,0) ml/an, p=0,93), ni pour le déclin du VEMS/CVF (-1,51 (IC95 % —2,66 à —0,37) vs —1,15 (IC95 % —1,62 à —0,67) unité/an p=0,93).

Discussion

Dans cette étude, nous avons exploré les relations entre la longueur du promoteur du gène de l’hème oxygenase et le déclin de la fonction pulmonaire dans une population générale. Nous avons observé qu’au bout de huit ans, les sujets avec un promoteur long (les porteurs d’un allèle L) avaient un déclin du VEMS/CVF significativement accéléré par rapport à celui des sujets sans promoteur long (sans allèle L). De plus, nous avons observé une interaction gène-environnement : chez les gros fumeurs (J 20 cigarettes/jour), le déclin du VEMS et le déclin du VEMS/CVF étaient plus rapides chez les sujets porteurs de l’allèle L (Groupe L+) que chez les sujets sans allèle L (Groupe L-). Ces résultats suggèrent qu’un promoteur long dans le gène de l’HO-1 est probablement associé à un risque plus élevé de trouble ventilatoire obstructif fixé, en particulier chez les gros fumeurs.

Validité de la population et des données

La standardisation du protocole de l’étude ECRHS a été très importante et la qualité des données strictement contrôlée. La qualité du recueil des données a été évaluée par la visite à Paris d’un membre du comité international d’organisation puis par la visite d’un membre de l’équipe de Paris qui supervisait ECRHS France, dans chacun des autres centres. Les spiromètres à cloche servant aux EFR étaient régulièrement vérifiés et tous les prélèvement sanguins ont été génotypés au même endroit et au même moment.

Le fait de ne pas avoir toutes les données pour tous les sujets peut avoir affecté la représentativité des sujets analysés. Les sujets inclus étaient légèrement plus âgés (presque deux ans) que les sujets exclus. Cependant, il est peu vraisemblable que cette différence ait engendré des différences de fonction pulmonaire telles que les relations entre la fonction pulmonaire et le polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 en aient été biaisées. En effet, en 1992, les sujets recrutés étaient tous jeunes et la tranche d’âge à laquelle ils appartenaient était restreinte (20-44 ans). Les sujets inclus étaient plus fréquemment non-fumeurs et moins fréquemment gros fumeurs que les sujets exclus. Cela ne peut qu’affaiblir les relations observées puisque les résultats étaient plus significatifs étaient observés chez les gros fumeurs. De plus, cet effet a dû rester limité car le nombre de paquets-années n’était pas différent entre les deux groupes de sujets (inclus vs exclus). Les sujets inclus avaient, en moyenne, des valeurs de leur VEMS/CVF plus faibles que celles des sujets exclus. Toutefois la proportion de sujets avec un VEMS/CVF < 70 % n’était pas différente entre les deux groupes.

Cohérence des résultats avec la littérature

Seulement quatre études ont été publiées en épidémiologie respiratoire sur le polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 dont deux sur le déclin de la fonction pulmonaire.

La distribution du nombre de répétitions (GT)n des promoteurs du gène de l’HO-1 était trimodale dans notre étude comme dans les autres études d’épidémiologie respiratoire [13,19,20]. Avec le classement des (GT)n des allèles en trois groupes en utilisant les mêmes coupures que dans ces études, la distribution allélique dans notre étude était similaire à celle de l’étude nord-américaine [19] et légèrement différente de celles des études japonaises [13, 20]. Les deux études japonaises présentaient des répartitions alléliques équivalentes.

Ces deux dernières ne portaient pas sur le déclin de la fonction pulmonaire. Dans la première, une étude cas-témoin ne comportant que des hommes fumeurs, un promoteur long était associé à un risque d’emphysème plus élevé [13]. Dans la seconde étude, également cas-témoin incluant des hommes et des femmes avec des statuts tabagiques différents, un promoteur long était associé à un grand risque d’adénocarcinome du poumon [20]. Cette relation était retrouvée chez les hommes fumeurs mais pas chez les femmes non-fumeuses. Les auteurs de l’analyse n’avaient pas pu tester l’association chez les hommes non-fumeurs ni chez les femmes fumeuses du fait des trop faibles effectifs de ces deux sous-groupes.

Les populations des deux études portant sur le déclin de la fonction pulmonaire étaient des populations d’Amérique du Nord. Dans la première des ces deux études, une partie des données de la Lung Health Study (LHS) étaient analysées [19]. Au départ, la Lung Health Study était un essai clinique visant à étudier, pendant cinq ans, les effets de l’arrêt du tabagisme associé à l’utilisation d’un bronchodilatateur sur la progression de la BPCO chez des fumeurs ayant une BPCO légère à modérée (VEMS/CVF ≤ 70 % et VEMS %prédit entre 55 % et 90 %) [21]. Plus précisément, dans l’étude sur le promoteur de l’hème oxygénase, He et al se sont restreints aux fumeurs qui n’étaient pas parvenus à arrêter de fumer et ont comparé 281 fumeurs avec un déclin accéléré de la fonction pulmonaire (moyennefiET du déclin annuel du VEMS = -152 fi 2,5 ml/an) à 304 fumeurs sans déclin de la fonction pulmonaire (+15 fi 1,5 ml/an). Les auteurs de l’étude ne rapportaient pas d’association entre le polymorphisme microsatellite du promoteur du gène de l’HO-1 et un déclin accéléré de la fonction pulmonaire.

Plusieurs raisons peuvent expliquer les différences de résultats entre notre étude et celle de He et al . Premièrement, les critères de sélection des sujets de la LHS et de l’étude ECRHS étaient différents. En effet, les sujets de l’étude ECRHS ont été sélectionnés parmi les 20-44 ans de la population générale et ont été suivi après une période relativement longue (huit ans environ). Dans la LHS, les sujets étaient des fumeurs avec une BPCO légère à modérée. Ces derniers étaient plus âgés (35 à 60 ans) et ont été suivis moins longtemps (cinq ans environ) que les sujets de l’étude ECRHS. Aussi, les sujets analysés dans ECRHS étaient des sujets plutôt en bonne santé alors que dans la LHS, les sujets recrutés étaient des malades légers. Les valeurs de la spirométrie reflétaient très nettement ces différences entre les sujets : le VEMS %prédit en 1992 était de 105,7 fi 13,5 % dans l’étude ECRHS mais il était de 72,6 fi 8,8 % et 75,7 fi 8,1 %, respectivement, chez les sujets de la LHS avec et sans un déclin rapide de la fonction pulmonaire.

Deuxièmement, les méthodes d’analyse étaient elles aussi différentes. Les variables que nous avons cherché à expliquer ont été introduites comme variables continues et les facteurs d’ajustement que nous avons pris en compte étaient ceux classiquement associés à la fonction pulmonaire : le centre, le sexe, l’IMC, l’âge et le statut tabagique (plus la fonction pulmonaire initiale pour les analyses longitudinales).

Dans l’étude de He et al , la variable à expliquer était binaire (déclin rapide oui/non) et les facteurs d’ajustement ne comprenaient que l’âge, les antécédents tabagiques et la réactivité bronchique à la méthacholine. Il pourrait exister un biais de sélection vis à vis du traitement broncho-dilatateur dans le groupe des sujets dont la fonction pulmonaire n’a pas évolué.

Troisièmement, les facteurs génétiques liés à la susceptibilité à la BPCO et ceux liés dans la sévérité de la maladie ne sont peut-être pas les mêmes, comme souligné par un autre article [22]. L’étude ECRHS a permis de tester si le polymorphisme du promoteur du gène de l’HO-1 était lié à la constitution d’un trouble ventilatoire obstructif fixé, en particulier chez les fumeurs, tandis que dans la LHS, les sujets avaient déjà une BPCO et de ce fait, il s’agissait de déterminer si le polymorphisme de l’HO-1 pouvait être associé à l’évolution et à la sévérité de la BPCO.

L’étude de Hersh et al a aussi testé les relations entre le polymorphisme de l’HO-1 et le déclin de la fonction pulmonaire [23]. les auteurs ont tout d’abord montré dans une étude familiale (la Boston Early-Onset COPD families Study) que. l’allèle avec 31 répétitions de la paire de bases (GT) était associé au VEMS, au VEMS/CVF, à un trouble ventilatoire obstructif fixé léger à sévère (VEMS < 80 % du prédit et VEMS/CVF < 90 % du prédit) et à un trouble ventilatoire obstructif fixé modéré à sévère (VEMS < 60 % du prédit et VEMS/CVF < 90 % du prédit). Les auteurs rapportaient ensuite dans une étude cas-témoin que l’allèle avec 30 répétitions était sous-représenté chez les cas BPCO (VEMS %prédit ≤ 65 %) par rapport aux témoins et qu’aucune association significative n’avait été observée avec les trois classes alléliques mentionnées auparavant (L, M, S).

Enfin, nous ne pouvons exclure totalement l’hypothèse que le gène de l’HO-1 soit en déséquilibre de liaison avec un autre gène très proche qui serait présent dans certaines population et absent dans d’autres.

Mécanismes potentiels

Plusieurs mécanismes moléculaires et cellulaires permettent d’expliquer l’association entre un promoteur long du gène de l’HO-1 et le déclin accéléré de la fonction pulmonaire chez les gros fumeurs.

Tout d’abord, à cause d’une faible expression de la protéine, lors du catabolisme de l’hème, l’HO-1 libèrerait moins de monoxyde de carbone et de bilirubine possédant tous deux des propriétés anti-inflammatoire et antioxydante [9]. En outre, il a été montré qu’une faible expression de l’enzyme HO-1 favorisait in vitro la prolifération de cellules musculaires lisses des voies aériennes humaines, induite par les oxydants et in vivo l’épaississement des parois bronchiques chez les cobayes [24]. De façon
similaire, il a été montré que de faibles concentrations en CO inhibaient la prolifé- ration des cellules musculaires lisses des voies aériennes humaines [25]. Si ces phénomènes surviennent aussi in vivo chez l’homme, l’épaississement de la paroi bronchique et donc la réduction de la lumière des voies aériennes pourraient être en partie responsable du trouble ventilatoire obstructif fixé observé chez les sujets gros fumeurs du Groupe L+. Par ailleurs, dans un modèle ex-vivo , il a été montré que des niveaux bas en HO-1 et en bilirubine favorisaient la contractilité du muscle lisse des voies aériennes, induite par les oxydants [26] et que cette contractilité pourrait participer à la constitution d’un trouble ventilatoire obstructif [3] Conclusion

Pour la première fois dans une population générale, les relations entre le polymorphisme de la longueur du gène de l’HO-1 et le déclin de la fonction pulmonaire ont été étudiées. Nos résultats suggèrent qu’un promoteur du gène long, qui diminue probablement l’expression de la protéine et son activité, est associé à un déclin de la fonction pulmonaire accéléré, et ce particulièrement chez les gros fumeurs : en effet, les gros fumeurs avec un promoteur long avaient un déclin du VEMS deux fois plus rapide que celui observé chez les autres sujets de cette population générale de jeunes adultes. Le promoteur du gène de l’HO-1 peut donc être vu comme l’un des déterminants génétiques permettant d’expliquer pourquoi le tabagisme entraîne une diminution des débits aériens chez seulement 15 % à 20 % des fumeurs [6] et pourquoi des personnes qui ne fument pas mais qui sont exposées à d’autres facteurs de risque environnementaux peuvent aussi être touchées. Ces résultats devraient être confirmés dans de plus larges populations.

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DISCUSSION

M. François-Bernard MICHEL

Au-delà des deux paramètres fonctionnels respiratoires VERS/CVF, avez-vous pu scruter des paramètres cliniques et éventuellement anatomiques (expectoration, muqueuse bronchique, etc.) ?

Ces différents paramètres ont été étudiés et nous avons trouvé une corrélation entre l’expectoration et le fait d’être porteur d’un allèle L chez les gros fumeurs (vingt cigarettes par jour ou plus).

M. Francis GALIBERT

Y a-t-il une différence de risque ou de comportement entre les individus homozygotes L/L par rapport aux individus hétérozygotes L/M ?

Il est difficile de répondre à cette question car les homozygotes LL sont très peu nombreux dans notre population.

M. Raymond ARDAILLOU

Existe-t-il un phénotype intermédiaire mesurable et est-il corrélé au génotype ?

Il existe en effet un phénotype intermédiaire mesurable. Nous avons étudié l’activité de la protéine HO1 par des monocytes de sujets LL, SS et MM. Cette activité est très diminuée chez les LL, intermédiaire chez les MM et plus élevée chez les SS.

M. Charles HAAS

Il existe un autre facteur de déclin du VEMS chez les fumeurs, qui est le déficit homozygote en alpha-1-antitrypsine. L’avez-vous étudié ?

Nous ne l’avons pas étudié dans cette population.

M. Christian NEZELOF

Le génotype S/S assure-t-il une protection contre le tabagisme ?

Il semble en effet que le génotype SS assure une protection contre les effets délétères du tabagisme. Il a été montré que ce génotype diminuait le risque de survenue d’emphysème et d’adénocarcinome pulmonaire.

M. Pierre GODEAU

Y a-t-il un rapport entre ce polymorphisme génétique et la présence ou non d’une polyglobulie réactionnelle à l’insuffisance respiratoire ?

Je ne peux répondre à votre question car nos sujets étaient tous jeunes et qu’il n’y avait pas d’insuffisant respiratoire dans cette population.


* INSERM U700 — Faculté de Médecine Xavier Bichat — 16 rue Henri Huchard — 75018 Paris. ** Centre d’investigation clinique INSERM 007 (CIC 007) — Hôpital Bichat-Claude Bernard — 46 rue Henri Huchard — 75018 Paris Tirés à part : Professeur Michel AUBIER, même adresse.

Bull. Acad. Natle Méd., 2006, 190, nos 4-5, 877-891, séance du 23 mai 2006