Les maladies des petites artères cérébrales sont un groupe hétérogène de maladies qui affectent les petites artères, artérioles, veines et/ou capillaires du cerveau. La plupart des patients sont des cas sporadiques, mais plusieurs formes héréditaires ont été identifiées.Toutefois, 15 % seulement des patients atteints d’une cSVD familiale sont porteurs d’une mutation dans l’un de ces gènes, suggérant l’implication d’autres gènes. Dans cette thèse, nous avons montré que des mutations hétérozygotes du gène HTRA1 étaient responsables d’environ 5 % des cSVD familiales. L’analyse fonctionnelle de ces mutations a montré un effet perte de fonction. L’âge de début chez les sujets hétérozygotes était beaucoup plus tardif que chez les patients CARASIL, où les deux allèles d’HTRA1 sont mutés. Ensuite, nous avons identifié 2 familles (incluant la famille rapportée sous l’acronyme PADMAL / Pontine Autosomal Dominant Microangiopathy and Leukoencephalopathy) portant deux mutations distinctes dans un site d’accrochage du microRNA miR-29, dans la partie 3’UTR du gène COL4A1.Quatre autres patients index porteurs du même type de mutations ont été identifiés dans notre cohorte de cas cSVD. L’analyse fonctionnelle de ces mutations a mis en évidence une up-régulation de l’expression du gène COL4A1. Le phénotype observé était très stéréotypé, caractérisé par la survenue d’infarctus pontiques dans la 3ème décade. L’identification des bases moléculaires de ces deux nouvelles formes de cSVD héréditaire a des applications diagnostiques immédiates. Elle renforce par ailleurs l’hypothèse du rôle essentiel d’une altération du matrisome dans les mécanismes physiopathologiques des cSVD / Cerebral small vessel diseases (cSVD) are a heterogeneous group of disorders affecting small arteries, arterioles, veins, and/or capillaries of the brain. In most cases cSVD are sporadic, but several hereditary monogenic forms have been identified. Nevertheless, only 15% of familial cSVD patients sent for genetic screening are carriers of mutations in one of these genes, suggesting the implication of other genes. In this thesis work, we showed that heterozygous mutations in HTRA1 are found in 5% of familial cSVD cases. Functional analysis of these mutations showed that most of them behave as loss-of-function mutations. Disease onset was much later (>25 years) than in CARASIL patients, in which both2 HTRA1 alleles are mutated. Afterwards, we identified 2 informative families (including the original family reported to be affected by PADMAL / Pontine Autosomal Dominant Microangiopathy and Leukoencephalopathy) harboring two different mutations in the binding site of miR-29 microRNA within the 3’UTR of COL4A1 gene. Four other index patients carrying the same type of mutations were identified in our patient cohort. Functional analysis of these mutations showed an up-regulation of COL4A1 gene expression. The observed phenotype was highly stereotyped in all patients, characterized by pontine infarcts appearing in the 3rd decade. Identification of the molecular defects underlying these two novel hereditary cSVD forms provides tools to improve the molecular diagnosis of cSVD. Besides, it reinforces the hypothesis of an essential role of matrisome alteration in cSVD pathophysiological mechanisms

Einleitung Mit dem zunehmenden Anteil älterer Menschen an der Bevölkerung rücken altersassoziierte Erkrankungen wie die Demenz immer stärker in den Fokus. Die zerebrale Mikroangiopathie (cerebral small vessel disease, CSVD) aus der Gruppe der vaskulären Demenzen zählt nach der Alzheimerdemenz (AD) zu den häufigste Erkrankungen dieser Gruppe und beeinträchtigt in ihrer häufigsten Form (subkortikale arteriosklerotische Enzephalopathie, SAE; syn. M. Binswanger) insbesondere subkortikale Funktionen wie das Ausführen mehrteiliger zielgerichteter Handlungen (Exekutivfunktionen) und visuomotorische Geschwindigkeit. Zugrunde liegend sind zerebrale Durchblutungsstörungen, welche sich bilddiagnostisch (bevorzugt MRT) als sogenannte White Matter Lesions (Marklagerläsionen) zeigen. Nicht selten sind diese und liquorchemische Hinweise auf eine Alzheimerdemenz im Sinne einer Mischdemenz (MD, hier CSVD+) koexistent. Eine klinische Differentialdiagnose ist durch die große Variabilität der neuropsychologischen Defizite bei Patienten mit zerebraler Mikroangiopathie häufig erschwert. Zielsetzung / Methoden Ziel dieser Arbeit war es demzufolge, weitere Erkenntnisse über die neuropsychologischen Ausfallprofile zu gewinnen und neue differentialdiagnostische Optionen zu den genannten Demenzformen zu erproben. Zu diesem Zweck wurden 89 Patienten mit White Matter Lesions in der MRT rekrutiert und mit Hilfe des MMST (&lt;/≥ 28 Punkte) in neuropsychologisch unauffällige (Kontrollgruppe, n = 37 Patienten) und kognitive beeinträchtigte Patienten unterteilt. Letztere wurden durch Untersuchung auf alzheimertypische Liquorparameter (Aβ-Quotient (Aβ1-40/Aβ1-42) und/oder Aβ1-42) nochmals in die beiden Untersuchungsgruppen Gruppe 1 CSVD (n = 22 Patienten) und Gruppe 2 CSVD+ (n = 29 Patienten) unterteilt. Alle Patienten wurden einer ausführlichen neuropsychologischen Evaluation (CAMCOG, Clox-Test, Trailmaking-Test, Boston Naming Test) unterzogen und die MRT-Bilder wurden mit Hilfe der Scale for Age-Related White Matter Lesions (ARWMC) ausgewertet. Als mögliches neues differentialdiagnostisches Hilfsmittel wurde der CAMCOG-Quotient (Gedächtnis/Exekutivfunktionen) auf seine Aussagekraft untersucht. Um mögliche Einflussfaktoren auf die kognitive Leistungsfähigkeit zu identifizieren, wurden Alter, Ausbildungszeit, Ausmaß der White Matter Lesiosns (ARWMC) und Geschlecht diesbezüglich untersucht. Ergebnisse Die Untersuchungsgruppen (CSVD, CSVD+) und die Kontrollgruppe unterschieden sich signifikant im Bereich des Alters und der Ausbildungszeit. Die Gruppen CSVD und CSVD+ ließen sich lediglich im Mini-Mental-Status-Test (p = 0,044) von einander unterscheiden. In Bezug auf die Belastung mit White Matter Lesions (ARWMC) bestanden zwischen allen drei Gruppen keine signifikanten Unterschiede. Beide Untersuchungsgruppen zeigten deutliche kognitive Einschränkungen und ließen sich in jedem der durchgeführten neuropsychologischen Tests von der Kontrollgruppe unterscheiden. Jedoch zeigten sich vereinzelt auch in der Kontrollgruppe eindeutig pathologische Ergebnisse, die im MMST nicht erfasst worden waren. Zwischen den beiden Untersuchungsgruppen waren lediglich in Clox1 (p = 0,033) und dem neu entwickelten CAMCOG-Quotient (p < 0,01) Unterschiede feststellbar. Letzterer erzielte für die Detektion einer möglichen zusätzlichen Alzheimerdemenz bei einem Cutoff <1,18 eine Sensitivität von 61% und einer Spezifität von 81%. Bei der Untersuchung möglicher Einflussfaktoren auf die kognitive Leistungsfähigkeit konnte für ein höheres Alter ein negativer Effekt nachgewiesen werden. Bei ausreichender Stichprobengröße war eine längere Ausbildungszeit mit besseren Ergebnissen korrelierbar. Dahingegen waren für das Geschlecht und auch das Ausmaß der White Matter Lesions keine eindeutigen Korrelationen mit niedrigeren Testergebnissen festzustellen. Für den CAMCOG-Quotienten konnten für die Anwendung bei kognitiv eingeschränkten Patienten keine Einflussfaktoren identifiziert werden. Zusammenfassung Erwartungsgemäß waren in den beiden Untersuchungsgruppen deutliche kognitive Defizite feststellbar, wobei in fast allen durchgeführten Tests die Gruppe CSVD+ die schlechteren Ergebnisse erzielte. Statistische Signifikanz erreichte dies jedoch lediglich in einem durchgeführten Standardtest, was zeigt, dass Patienten mit reiner zerebraler Mikroangiopathie und einer Mischform bei gleichzeitiger Alzheimerdemenz anhand einer neuropsychologischen Untersuchung nur schwer von einander unterscheidbar sind. In dieser schwierigen differentialdiagnostischen Frage bietet der neu entwickelte CAMCOG-Quotient ein gutes Hilfsmittel. Von den hier untersuchten Einflussfaktoren auf die kognitiven Fähigkeiten der Patienten hatte lediglich das Alter einen eindeutig negativen Einfluss. Dieser war für den CAMCOG-Quotient nicht nachweisbar, womit dieser altersunabhängig eingesetzt werden kann. Als interessanten und klinisch relevanten Nebenaspekt zeigte sich bei dieser Arbeit, dass der MMST als Screeningtest bei Patienten mit White Matter Lesions kein ausreichendes Diagnostikum zum Ausschluss kognitiver Defizite darstellt.