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Les propriétés fonctionnelles de la protéine membranaire SLC5A8 et son rôle physiologique ont été étudiées in vitro et in vivo en utilisant des souris slc5a8-/-. In vitro, des mesures d’accumulation de métabolites par LC-MS sur des cellules HEK transfectées par SLC5A8 ont permis d’étudier ses capacités de transport de monocarboxylates sodium-dépendant (pyruvate mais aussi corps cétoniques). L’étude par analyse métabolomique a permis de montrer que l’uptake de pyruvate médié par SLC5A8 avait pour conséquences, outre l’alimentation énergétique du cycle de Krebs, un effet inhibiteur d’une enzyme glycolytique (GAPDH). Son dérivé halogéné (bromopyruvate), agent anti-tumoral ciblant la GAPDH, génère la même accumulation du substrat de la GAPDH. Nos résultats indiquent que le rôle proposé dans la littérature de suppresseur tumeur de SLC5A8 soit associé à un effet anti-Warburg. In vivo, les souris slc5a8-/- âgées présentaient un œdème intramyélinique diffus sans démyélinisation témoignant de désordres hydro-ioniques dans l’espace périaxonal par carence énergétique. Si l’expression tubulaire rénale de SLC5A8 a été confirmée, l’expression neuronale ne l’a pas été faisant envisager une origine rénale à la leucoencéphalopathie décrite. Les souris slc5a8-/- présentaient une fuite urinaire massive de corps cétoniques à l’origine d’une insuffisance cérébrale en β-hydroxybutyrate. Ce carburant est essentiel pour le cerveau, notamment en cas de dysfonction du métabolisme glucidique, comme l’insulinorésistance démontrée en deuxième partie de vie des souris slc5a8-/-. Cette étude illustre le rôle majeur des corps cétoniques en neuroénergétique. / The functional properties of the SLC5A8 membrane protein and its physiological role have been studied in vitro and in vivo using slc5a8-/- mice. In vitro, analysis of metabolite uptake by LC-MS with slc5a8 transfected HEK cells to study sodium-dependent transport of monocarboxylates, in particular pyruvate but also ketone bodies. Using a metabolomic approach, we showed that SLC5A8-mediated pyruvate uptake fuels the Krebs cycle and has an inhibitory effect on the glycolytic enzyme, GAPDH. Bromopyruvate, the halogen derivative of pyruvate, is a known antitumour agent targeting GAPDH and has a similar effect. We propose that the tumour suppressor function reported for SLC5A8 in the literature is associated with an "anti-Warburg" effect. In vivo, aged slc5a8-/- mice showed diffuse intramyelinic oedema without demyelination. This indicated a hydro-ionic disorder in the periaxonal space due to chronic energy deficiency. While expression of SLC5A8 was confirmed in renal tubular cells, the expression of the protein was not detected in brain suggesting a renal origin of the described leukoencephalopathy. Slc5a8-/- mice showed strong urinary loss of ketone bodies leading to cerebral insufficiency of β-hydroxybutyrate. This ketone is an essential energy source for the brain, in particular when carbohydrate metabolism is dysfunctionning, like in the case of insulin resistance that was found in aged slc5a8-/- mice. This study highlights the major role of ketone bodies in neuroenergetics.

Les ataxies autosomiques récessives sont un groupe de troubles neurologiques hétérogènes caractérisés par une incoordination brute des mouvements musculaires impliquant le dysfonctionnement nerveux du cervelet qui coordonne le mouvement. Plusieurs formes héréditaires ont été décrites dont la plus connue : l’ataxie de Friedriech. Dans cette thèse nous rapportons l'identification et la caractérisation d’une nouvelle forme dans la population québécoise. L’ataxie récessive spastique avec leucoencéphalopathie (ARSAL; aussi connue comme l’ataxie autosomique récessive spastique de type 3 (SPAX3); OMIM 611390) est la deuxième ataxie spastique décrite dans la population canadienne française. En effet, près de 50 % de nos cas sont originaires de la région de Portneuf. En 2006, nous avons décrit les caractéristiques cliniques de cette nouvelle forme d’ataxie. Un premier criblage du génome entier, constitué de plus de 500 marqueurs microsatellites, a permis la localisation du locus sur le chromosome 2q33-34. Suite au séquençage de plus de 37 gènes candidats et afin de rétrécir cet intervalle candidat, nous avons utilisé une micro-puce d’ADN constituée de marqueurs SNP «single nucleotide polymorphism» et nous avons identifié un deuxième intervalle candidat de 0.658Mb au locus 2q33 dans lequel se trouvent moins de 9 gènes. L’identification et la caractérisation de ces mutations a nécessité l’utilisation de diverses technologies de pointe. Trois mutations (une délétion et deux réarrangements complexes) dans le gène mitochondrial tRNA-synthetase (MARS2) ont été identifiées dans notre cohorte. Nous émettons l’hypothèse que la nature des mutations complexes est responsable d’un dérèglement de la transcription du gène, ce qui a un impact néfaste sur la fonction mitochondriale et le tissu neuronal. / Autosomal Recessive Ataxias are a group of heterogeneous neurological disorders consisting of gross incoordination of muscle movements implying dysfunction of parts of the nervous system that coordinate movement such as the cerebellum. Several hereditary forms exist for these patterns of neurological dysfunction. In this thesis we reported the identification and characterization of a new form in the French-Canadian population. Autosomal Recessive Spastic Ataxia with frequent Leukoencephalopathy (ARSAL; also referred to as Autosomal Recessive Spastic Ataxia type 3 (SPAX3); OMIM 611390) is the second recessive spastic ataxia originally described in the French-Canadian population. Furthermore, close to 50% of our cases share a Portneuf region origin. In 2006 we described the cardinal features of this new form of ataxia. A first genome wide scan was performed on three informative families with microsatellite (single tandem repeat) markers and a parametric linkage analysis. This allowed us to identify a candidate interval on chromosome 2q33-34. Sequencing of more than 37 genes did not uncover the putative mutation. In order to refine this candidate interval, we have a second genome scan using single nucleotide polymorphism SNP markers and we have identified a smaller candidate interval of 0.658 Mb in which there are nine genes. The use of a multimodal approach was required to uncover and characterize the three mutations (one deletion and two complex rearrangements) in the mitochondrial met-tRNA synthetase gene (MARS2). We suggest that complex rearrangement of the 5’ region of the gene has a great impact on the gene transcription regulation, which affect its mitochondrial function and impair the neuronal tissue.

A relação entre os diferentes genótipos do VJC e a patogênese da LEMP permanece ainda uma questão controversa. O presente estudo visou a caracterização genotipica do vírus JC (VJC) e sua associação com a leucoencefalopatia multifocal progressiva (LEMP) em pacientes com aids em São Paulo, no período de 2000 a 2008. Foram avaliadas 51 amostras de líquor de pacientes com LEMP e 47 amostras de pacientes com aids sem LEMP positivas para os genes T e VP1 pela reação em cadeia por polimerase (PCR). Foram identificados, através do sequenciamento genômico os genótipos 1, 2, 3, 4 e 6, sendo que os mais prevalentes foram os genótipos 2 (33%), 1 (27%), seguidos pelo genótipo 3 (23%). O genótipo 1 e mostrou associação positiva com a LEMP (p<0,05), enquanto que o genótipo 3 mostrou associação inversa à LEMP. Durante a internação em que foi diagnosticada LEMP observamos evolução para óbito em 27 (59%) pacientes e alta em 19 (41%). Não houve associação entre os genótipos do VJC ou carga viral liquórica e a evolução para óbito, mas houve associação significante entre o número de linfócitos TCD4+ e o óbito. No presente estudo, uma mutação no sítio 91 do gene VP1 com substituição da leucina para isoleucina ou valina, não descrita anteriormente, foi encontrada exclusivamente em pacientes com LEMP. Substituições nos sítios 123, 128 e 134 foram observadas mais frequentemente nos casos de LEMP. Não foram encontradas diferenças filogenéticas entre as sequências obtidas dos casos e dos controles. A PCR em tempo real padronizada mostrou sensibilidade e especificidade diagnósticas de 89% e 100%, respectivamente. / The relationship between the different genotypes of VJC and the pathogenesis of progressive multifocal leukoencephalopathy remains a controversial issue. This study aimed to genotypic characterization of JC virus (JCV) and its association with progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) in AIDS patients in Sao Paulo, from 2000 to 2008. We analyzed 51 CSF samples from patients with PML and 47 samples of AIDS patients without PML positives for the T and VP1 genes by polymerase chain reaction (PCR). Were identified by genomic sequencing genotypes 1, 2, 3, 4 and 6, and were the most prevalent genotypes 2 (33%), 1 (27%), followed by genotype 3 (23%). Genotype 1 showed a positive association with PML (p <0.05), while genotype 3 was inversely associated with PML. Overall in-hospital mortality was 59% (27 patients). No association between the genotypes of VJC or CSF viral load and progression to death, but there was a significant association between number of CD4 + and death. In this study, a mutation in site 91 of VP1 gene with substitution of leucine for isoleucine or valine, not described previously, was found exclusively in patients with PML. Substitutions at sites 123, 128 and 134 were observed more frequently in cases of PML. No differences were found between phylogenetic sequences obtained from cases and controls. The real-time PCR showed standardized diagnostic sensitivity and specificity of 89% and 100%, respectively.

A hipomielinização ou leucodistrofia hipomielinizante caracteriza-se por diminuição da produção de mielina e consequente redução significativa e permanente de seu depósito na substância branca cerebral. A ressonância magnética (RM) de encéfalo é essencial para o diagnóstico e revela hipersinal leve a moderado na imagem pesada em T2 e sinal variável na imagem pesada em T1, na dependência da quantidade de mielina formada. Para crianças abaixo de 2 anos de idade, mais de um estudo por RM pode ser necessário para confirmar a ausência de mielinização. As leucodistrofias hipomielinizantes clássicas são: a doença de Pelizaeus-Merzbacher (PMD), a doença de Pelizaeus-Merzbacher símile (PMLD), a síndrome de Cockayne, a síndrome 18q-, e mais recentemente descritas, a hipomielinização com catarata congênita (HCC), a hipomielinização com atrofia dos núcleos da base e cerebelo e a hipomielinização com hipodontia e hipogonadismo hipogonadotrófico (síndrome 4H). O objetivo desta tese foi descrever aspectos clínicos, eletrofisiológicos e de neuroimagem em pacientes com hipomielinização. Vinte e cinco pacientes foram incluídos no estudo, apresentando os seguintes diagnósticos: PMD (5), PMLD (5), HCC (1), síndrome de Cockayne (4), síndrome 18q- (1) e leucodistrofias hipomielinizantes não classificadas (4). A avaliação clínica e por RM foi realizada em todos os pacientes e a maioria destes foram submetidos aos estudos eletrofisiológicos com eletroencefalograma (88%), estudo de neurocondução (84%) e potenciais evocados (84%). Vinte e duas famílias foram envolvidas, com consanguinidade reconhecida em quatro delas. A idade variou de 5-21 anos e o sexo masculino representou 56% da amostra. O quadro neurológico teve início até os 3 anos, habitualmente com nistagmo ou ataxia. Manifestações inespecíficas comumente encontradas foram: curso clínico estático ou lentamente progressivo, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor, comprometimento antropométrico, deficiência mental, ataxia, sinais de liberação piramidal, nistagmo e alterações da movimentação ocular. Crises epilépticas e manifestações extrapiramidais foram verificadas com menor frequência. Achados discriminatórios foram: o curso clínico progressivo na síndrome de Cockayne, a piora episódica na síndrome 4H, o nistagmo pendular e o tremor cefálico em PMD e PMLD, os dismorfismos nas síndromes de Cockayne e 18q -, a fotossensibilidade na síndrome de Cockayne, as alterações da dentição e o envolvimento endocrinológico na síndrome 4H. O eletroencefalograma exibiu desorganização difusa da atividade elétrica cerebral em 95% dos pacientes, frequentemente associada à assincronia dos elementos fisiológicos do sono, com ou sem paroxismos epileptiformes. O estudo de neurocondução revelou neuropatia periférica desmielinizante, sensitivo-motora ou puramente motora, em 33% da amostra, incluindo pacientes com HCC, síndrome de Cockayne, síndrome 4H e hipomielinização não classificada. Os potenciais evocados evidenciaram disfunção central das vias visuais (29%), auditivas (57%) e somatossensitivas (67%), sem diferenças entre os grupos. O padrão neurorradiológico de hipomielinização, constante entre os grupos, caracterizou-se por alteração simétrica, difusa, extensa e homogênea da substância branca, com hipersinal em T2 e sinal variável em T1. No entanto, algumas particularidades foram observadas em alguns grupos como: maior mielinização da base em relação ao tegmento da ponte em PMD, em HCC e na síndrome 18q-; maior mielinização do tegmento em relação à base em PMLD; predomínio de mielinização no terço médio ou no esplênio do corpo caloso na síndrome 4H; preservação relativa dos tratos piramidais em PMD e na síndrome 4H; mielinização próxima ao normal no núcleo anterolateral do tálamo em PMD, PMLD e na síndrome 4H; focos de mielinização preservada na síndrome 4H; atrofia moderada a grave no corpo caloso em PMD e PMLD ou em cerebelo e corpo caloso na síndrome 4H; atrofia global acentuada na síndrome de Cockayne e ausência de atrofia na síndrome 18q-. Desta forma, confirmamos a heterogeneidade clínica, eletrofisiológica e de neuroimagem da hipomielinização, com resultados muito similares às descrições originais de cada doença, além de reconhecer padrões clínicos e de neuroimagem específicos para algumas doenças. As principais limitações deste estudo foram o tamanho reduzido da nossa amostra e a ausência de confirmação diagnóstica molecular de alguns pacientes. Com o crescente reconhecimento das leucodistrofias hipomielinizantes, torna-se fundamental a melhor compreensão de sua ampla diversidade etiológica, bem como, de suas diferenças sutis / Hypomyelination or hypomyelinating leukodystrophy is characterized by reduced myelin production, leading to significant and permanent decrease on the amount of myelin on the brain white matter. Brain magnetic resonance imaging (MRI) is essential for its diagnosis and discloses a mild to moderate T2W hypersignal and variable T1W signal, which is dependent on the amount of myelin formed. For children bellow 2 years of age, more than one MRI study might be necessary in order to confirm lack of myelination. Classical hypomyelinating leukodystrophies are: Pelizaeus-Merzbacher disease (PMD), Pelizaeus-Merzbacher-like disease (PMLD), Cockayne syndrome, 18q- syndrome, and the more recently described, hypomyelination and congenital cataract (HCC), hypomyelination with atrophy of the basal ganglia and cerebellum, and hypomyelination with hypodontia and hypogonadotrophic hypogonadism (4H syndrome). The aim of this thesis was to describe clinical, electrophysiological and neuroimaging characteristics of patients with hypomyelination. Twenty-five subjects were included in this study and they presented with the following diagnosis: PMD (5), PMLD (5), HCC (1), Cockayne syndrome (4), 18q- syndrome (1) and unclassified hypomyelinating leukodystrophy (4). Clinical and MRI evaluation were performed in all subjects and most of them were submitted to electrophysiological studies with electroencephalogram (88%), nerve conduction study (84%) and multimodel evoked potentials (84%). Twenty- two families were enrolled and imbreeding was recognized in four of them. The age range was 5 to 21 years and males represented 56% of the sample. The age of onset of neurological symptoms was before 3 years old and was characterized mainly by nystagmus and ataxia. Inespecific manifestations commonly seen were: static or slowly progressive clinical course, neurodevelopmental delay, failure to thrive, mental retardation, ataxia, pyramidal signs, nystagmus and other eye movements abnormalities. Epilepsy and extrapyramidal signs were seldom noticed. Discriminant findings were: progressive clinical decline in Cockayne syndrome, episodic deterioration in 4H syndrome, pendular nystagmus and cephalic tremor in PMD and PMLD, dysmorphisms in Cockayne and 18q- syndromes, photosensitivity in Cockayne syndrome, dentition abnormalities and endocrine involvement in 4H syndrome. Electroencephalogram displayed diffuse disorganization of brain electrical activity in 95% of the patients, frequently associated with asynchrony of sleep physiological elements, with or without epileptiform paroxysms. Nerve conduction study disclosed sensory-motor or purely motor demyelinating peripheral neuropathy in 33% of the sample, including patients with HCC, Cockayne syndrome, 4H syndrome and unclassified hypomyelinating leukodystrophy. Evoked potentials demonstrated central dysfunction of the visual (29%), auditory (57%) and somatosensory (67%) pathways, without discrimination among the groups. Hypomyelination pattern on brain MRI was constant among the groups and was characterized by symmetrical, diffuse, extensive and homogeneous abnormal white matter, displayed by T2W hypersignal and variable T1W signal. Nevertheless, some particular findings were observed in some groups: increased myelination of basilar portion of pons compared to the tegmental region in PMD, HCC and 18q- syndrome; increased tegmental myelination compared to the basilar portion of pons in PMLD; predominant myelination of corpus callosum truncus and splenium in 4H syndrome; relative sparing of pyramidal tract in PMD and 4H syndrome; close to normal myelination in anterolateral nucleus of the thalamus in PMD, PMLD and 4H syndrome; focal areas of preserved myelination in 4H syndrome; moderate to severe atrophy of corpus callosum in PMD and PMLD, and of cerebellum and corpus callosum in 4H syndrome; global and pronounced brain atrophy in Cockayne syndrome, and no brain atrophy in 18q- syndrome. We were able to confirm the clinical, electrophysiological and neuroimaging heterogeneity in hypomyelination, with findings similar to those of the original descriptions, and to recognize specific clinical and neuroimaging patterns in some conditions. The main limitations of this study were the small size of our sample and the absence of molecular confirmation of diagnosis in some of the patients. As hypomyelinating leukodystrophy is being recognized with increasing frequency, it is imperative to have a better understanding of their broad etiologic diversity and their subtle differences

Introdução: As leucoencefalopatias constituem um vasto grupo de doenças que desafiam a equipe médica. Dentre elas, a doença da Substância Branca Evanescente, é uma das mais comuns, com destaque nos últimos anos pelo significativo avanço na caracterização de suas bases clínicas, moleculares e de imagem. O fenótipo típico tem início dos 2 aos 6 anos, marcado por declínio neurológico crônico e progressivo, com episódios de deterioração desencadeados por trauma ou infecção, que podem levar a coma e até óbito. Essa é uma desordem genética, autossômica recessiva, relacionada a mutações nos genes que codificam o fator iniciador de tradução dos eucariontes 2B (eIF2B), complexo responsável por coordenar a tradução do RNA em proteína. As características típicas na Ressonância Magnética (RM) encefálica, com padrão de acometimento difuso da substância branca e degeneração cística, constituem a forma de diagnóstico mais acessível em associação com os dados clínicos. Objetivo: Caracterizar os casos de doença da Substância Branca Evanescente em relação ao aspecto de imagem, correlação com achados clínicos e moleculares, além de avaliação evolutiva da neuroimagem e comparação com dados da literatura. Método: Delineamento do tipo prospectivo histórico por meio de prontuários e imagens de RM de encéfalo de 13 pacientes com diagnóstico molecular de doença da Substância Branca Evanescente do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - HCFMRPUSP - do período de 2006 a 2016. Resultados: Os pacientes eram na maioria do sexo feminino, todos brancos, com idade média de início dos sintomas aos 10 anos. Todas as mutações foram no gene EIF2B5, sendo prevalente c.338G> A (p.Arg113His). Trauma ou infecção como desencadeante foi descrito em 38,4%. O sintoma mais frequente foi ataxia (100%). Falência ovariana afetou metade das mulheres. Todos os exames de RM mostraram comprometimento da substância branca profunda, poupando relativamente a subcortical, com preferência frontoparietal (84,6%). Todas apresentaram lesões no corpo caloso e envolvimento cerebelar. Atrofia óptica acometeu 46,1%. Espectroscopia de prótons mostrou redução dos valores de Nacetil-aspartato e pico de lactato. O seguimento em imagem evidenciou evolução das lesões na substância branca e da atrofia, com maior acometimento da alta convexidade e dilatação ventricular, porém sem colapso do parênquima. Concomitantemente, o seguimento clínico mostrou piora neurológica progressiva e desfecho desfavorável em 12 dos 13 pacientes. Conclusões: Este é um dos estudos brasileiros com maior casuística de pacientes com diagnóstico molecular de Doença da Substância Branca Evanescente. Embora sendo uma doença multifacetada, os dados epidemiológicos, clínicos e de imagem encontrados foram semelhantes aos classicamente descritos na literatura para outras populações. Ressalta-se, ainda, extrema importância da RM de encéfalo para diagnóstico, evolução e triagem genética dessa desordem. / Introduction: Leukoencephalopathies constitute a vast group of differential diagnoses that challenge the medical team. Among them, Vanishing White Matter (VWM) Disease is one of the most common, and has been highlighted nowadays for significant progress in the characterization of its clinical, molecular and imaging basis. The typical phenotype begins at 2 to 6 years old, marked by chronic and progressive neurological decline, with episodes of deterioration triggered by trauma or infection that can lead to coma and even death. This is a genetic, autosomal recessive disorder related to mutations in the genes that encode the eukaryotic translation initiator factor 2B (eIF2B), a complex responsible for coordinating the translation of RNA into protein. The typical features in brain Magnetic Resonance Imaging (MRI), with a pattern of diffuse white matter involvement and cystic degeneration, are the most accessible form of diagnosis in association with clinical data. Purpose: to characterize VWM disease cases in relation to brain MRI appearance, clinical and molecular correlation and evolution over the time, comparing with data already described. Methods: A prospective historical design was performed using a review of medical records and brain MRI images of 13 patients from Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - HCFMRPUSP - with imaging and molecular diagnostic of VWM disease during the period from 2006 to 2016. Results: The patients were mostly female, all white, with a mean age of symptoms onset at 10 years old. All mutations were in the EIF2B5 gene, the most prevalent of them was c.338G> A (p.Arg113His). Trauma or infection as a trigger was described in 38.4%. The most frequent symptom was ataxia (100%). Ovarian failure affected half of women. All MRI showed deep white matter impairment, in a less prominent degree in the subcortical region, with frontoparietal preference (84.6%). All had lesions in the corpus callosum and cerebellar white matter involvement. Optic atrophy affected 46.1%. Proton spectroscopy showed a reduction in NAA values and a lactate peak. Image follow-up revealed white matter lesions and atrophy progression, with ventricular dilatation, however without parenchymal collapse. Concomitantly, there was progressive neurological worsening and unfavorable outcome in 12 of the 13 patients. Conclusion: This is one of the Brazilian studies with the largest number of patients with molecular diagnosis of VWM Disease. Although it is a multifaceted disease, the epidemiological, clinical and imaging data found were similar to those classically described in the literature for other populations. The importance of brain MRI for the diagnosis, evolution and genetic screening of this disorder is also highlighted.

Introdução: As leucoencefalopatias constituem um vasto grupo de doenças que desafiam a equipe médica. Dentre elas, a doença da Substância Branca Evanescente, é uma das mais comuns, com destaque nos últimos anos pelo significativo avanço na caracterização de suas bases clínicas, moleculares e de imagem. O fenótipo típico tem início dos 2 aos 6 anos, marcado por declínio neurológico crônico e progressivo, com episódios de deterioração desencadeados por trauma ou infecção, que podem levar a coma e até óbito. Essa é uma desordem genética, autossômica recessiva, relacionada a mutações nos genes que codificam o fator iniciador de tradução dos eucariontes 2B (eIF2B), complexo responsável por coordenar a tradução do RNA em proteína. As características típicas na Ressonância Magnética (RM) encefálica, com padrão de acometimento difuso da substância branca e degeneração cística, constituem a forma de diagnóstico mais acessível em associação com os dados clínicos. Objetivo: Caracterizar os casos de doença da Substância Branca Evanescente em relação ao aspecto de imagem, correlação com achados clínicos e moleculares, além de avaliação evolutiva da neuroimagem e comparação com dados da literatura. Método: Delineamento do tipo prospectivo histórico por meio de prontuários e imagens de RM de encéfalo de 13 pacientes com diagnóstico molecular de doença da Substância Branca Evanescente do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - HCFMRPUSP - do período de 2006 a 2016. Resultados: Os pacientes eram na maioria do sexo feminino, todos brancos, com idade média de início dos sintomas aos 10 anos. Todas as mutações foram no gene EIF2B5, sendo prevalente c.338G> A (p.Arg113His). Trauma ou infecção como desencadeante foi descrito em 38,4%. O sintoma mais frequente foi ataxia (100%). Falência ovariana afetou metade das mulheres. Todos os exames de RM mostraram comprometimento da substância branca profunda, poupando relativamente a subcortical, com preferência frontoparietal (84,6%). Todas apresentaram lesões no corpo caloso e envolvimento cerebelar. Atrofia óptica acometeu 46,1%. Espectroscopia de prótons mostrou redução dos valores de Nacetil-aspartato e pico de lactato. O seguimento em imagem evidenciou evolução das lesões na substância branca e da atrofia, com maior acometimento da alta convexidade e dilatação ventricular, porém sem colapso do parênquima. Concomitantemente, o seguimento clínico mostrou piora neurológica progressiva e desfecho desfavorável em 12 dos 13 pacientes. Conclusões: Este é um dos estudos brasileiros com maior casuística de pacientes com diagnóstico molecular de Doença da Substância Branca Evanescente. Embora sendo uma doença multifacetada, os dados epidemiológicos, clínicos e de imagem encontrados foram semelhantes aos classicamente descritos na literatura para outras populações. Ressalta-se, ainda, extrema importância da RM de encéfalo para diagnóstico, evolução e triagem genética dessa desordem. / Introduction: Leukoencephalopathies constitute a vast group of differential diagnoses that challenge the medical team. Among them, Vanishing White Matter (VWM) Disease is one of the most common, and has been highlighted nowadays for significant progress in the characterization of its clinical, molecular and imaging basis. The typical phenotype begins at 2 to 6 years old, marked by chronic and progressive neurological decline, with episodes of deterioration triggered by trauma or infection that can lead to coma and even death. This is a genetic, autosomal recessive disorder related to mutations in the genes that encode the eukaryotic translation initiator factor 2B (eIF2B), a complex responsible for coordinating the translation of RNA into protein. The typical features in brain Magnetic Resonance Imaging (MRI), with a pattern of diffuse white matter involvement and cystic degeneration, are the most accessible form of diagnosis in association with clinical data. Purpose: to characterize VWM disease cases in relation to brain MRI appearance, clinical and molecular correlation and evolution over the time, comparing with data already described. Methods: A prospective historical design was performed using a review of medical records and brain MRI images of 13 patients from Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - HCFMRPUSP - with imaging and molecular diagnostic of VWM disease during the period from 2006 to 2016. Results: The patients were mostly female, all white, with a mean age of symptoms onset at 10 years old. All mutations were in the EIF2B5 gene, the most prevalent of them was c.338G> A (p.Arg113His). Trauma or infection as a trigger was described in 38.4%. The most frequent symptom was ataxia (100%). Ovarian failure affected half of women. All MRI showed deep white matter impairment, in a less prominent degree in the subcortical region, with frontoparietal preference (84.6%). All had lesions in the corpus callosum and cerebellar white matter involvement. Optic atrophy affected 46.1%. Proton spectroscopy showed a reduction in NAA values and a lactate peak. Image follow-up revealed white matter lesions and atrophy progression, with ventricular dilatation, however without parenchymal collapse. Concomitantly, there was progressive neurological worsening and unfavorable outcome in 12 of the 13 patients. Conclusion: This is one of the Brazilian studies with the largest number of patients with molecular diagnosis of VWM Disease. Although it is a multifaceted disease, the epidemiological, clinical and imaging data found were similar to those classically described in the literature for other populations. The importance of brain MRI for the diagnosis, evolution and genetic screening of this disorder is also highlighted.

Les ataxies autosomiques récessives sont un groupe de troubles neurologiques hétérogènes caractérisés par une incoordination brute des mouvements musculaires impliquant le dysfonctionnement nerveux du cervelet qui coordonne le mouvement. Plusieurs formes héréditaires ont été décrites dont la plus connue : l’ataxie de Friedriech. Dans cette thèse nous rapportons l'identification et la caractérisation d’une nouvelle forme dans la population québécoise. L’ataxie récessive spastique avec leucoencéphalopathie (ARSAL; aussi connue comme l’ataxie autosomique récessive spastique de type 3 (SPAX3); OMIM 611390) est la deuxième ataxie spastique décrite dans la population canadienne française. En effet, près de 50 % de nos cas sont originaires de la région de Portneuf. En 2006, nous avons décrit les caractéristiques cliniques de cette nouvelle forme d’ataxie. Un premier criblage du génome entier, constitué de plus de 500 marqueurs microsatellites, a permis la localisation du locus sur le chromosome 2q33-34. Suite au séquençage de plus de 37 gènes candidats et afin de rétrécir cet intervalle candidat, nous avons utilisé une micro-puce d’ADN constituée de marqueurs SNP «single nucleotide polymorphism» et nous avons identifié un deuxième intervalle candidat de 0.658Mb au locus 2q33 dans lequel se trouvent moins de 9 gènes. L’identification et la caractérisation de ces mutations a nécessité l’utilisation de diverses technologies de pointe. Trois mutations (une délétion et deux réarrangements complexes) dans le gène mitochondrial tRNA-synthetase (MARS2) ont été identifiées dans notre cohorte. Nous émettons l’hypothèse que la nature des mutations complexes est responsable d’un dérèglement de la transcription du gène, ce qui a un impact néfaste sur la fonction mitochondriale et le tissu neuronal. / Autosomal Recessive Ataxias are a group of heterogeneous neurological disorders consisting of gross incoordination of muscle movements implying dysfunction of parts of the nervous system that coordinate movement such as the cerebellum. Several hereditary forms exist for these patterns of neurological dysfunction. In this thesis we reported the identification and characterization of a new form in the French-Canadian population. Autosomal Recessive Spastic Ataxia with frequent Leukoencephalopathy (ARSAL; also referred to as Autosomal Recessive Spastic Ataxia type 3 (SPAX3); OMIM 611390) is the second recessive spastic ataxia originally described in the French-Canadian population. Furthermore, close to 50% of our cases share a Portneuf region origin. In 2006 we described the cardinal features of this new form of ataxia. A first genome wide scan was performed on three informative families with microsatellite (single tandem repeat) markers and a parametric linkage analysis. This allowed us to identify a candidate interval on chromosome 2q33-34. Sequencing of more than 37 genes did not uncover the putative mutation. In order to refine this candidate interval, we have a second genome scan using single nucleotide polymorphism SNP markers and we have identified a smaller candidate interval of 0.658 Mb in which there are nine genes. The use of a multimodal approach was required to uncover and characterize the three mutations (one deletion and two complex rearrangements) in the mitochondrial met-tRNA synthetase gene (MARS2). We suggest that complex rearrangement of the 5’ region of the gene has a great impact on the gene transcription regulation, which affect its mitochondrial function and impair the neuronal tissue.

A relação entre os diferentes genótipos do VJC e a patogênese da LEMP permanece ainda uma questão controversa. O presente estudo visou a caracterização genotipica do vírus JC (VJC) e sua associação com a leucoencefalopatia multifocal progressiva (LEMP) em pacientes com aids em São Paulo, no período de 2000 a 2008. Foram avaliadas 51 amostras de líquor de pacientes com LEMP e 47 amostras de pacientes com aids sem LEMP positivas para os genes T e VP1 pela reação em cadeia por polimerase (PCR). Foram identificados, através do sequenciamento genômico os genótipos 1, 2, 3, 4 e 6, sendo que os mais prevalentes foram os genótipos 2 (33%), 1 (27%), seguidos pelo genótipo 3 (23%). O genótipo 1 e mostrou associação positiva com a LEMP (p<0,05), enquanto que o genótipo 3 mostrou associação inversa à LEMP. Durante a internação em que foi diagnosticada LEMP observamos evolução para óbito em 27 (59%) pacientes e alta em 19 (41%). Não houve associação entre os genótipos do VJC ou carga viral liquórica e a evolução para óbito, mas houve associação significante entre o número de linfócitos TCD4+ e o óbito. No presente estudo, uma mutação no sítio 91 do gene VP1 com substituição da leucina para isoleucina ou valina, não descrita anteriormente, foi encontrada exclusivamente em pacientes com LEMP. Substituições nos sítios 123, 128 e 134 foram observadas mais frequentemente nos casos de LEMP. Não foram encontradas diferenças filogenéticas entre as sequências obtidas dos casos e dos controles. A PCR em tempo real padronizada mostrou sensibilidade e especificidade diagnósticas de 89% e 100%, respectivamente. / The relationship between the different genotypes of VJC and the pathogenesis of progressive multifocal leukoencephalopathy remains a controversial issue. This study aimed to genotypic characterization of JC virus (JCV) and its association with progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) in AIDS patients in Sao Paulo, from 2000 to 2008. We analyzed 51 CSF samples from patients with PML and 47 samples of AIDS patients without PML positives for the T and VP1 genes by polymerase chain reaction (PCR). Were identified by genomic sequencing genotypes 1, 2, 3, 4 and 6, and were the most prevalent genotypes 2 (33%), 1 (27%), followed by genotype 3 (23%). Genotype 1 showed a positive association with PML (p <0.05), while genotype 3 was inversely associated with PML. Overall in-hospital mortality was 59% (27 patients). No association between the genotypes of VJC or CSF viral load and progression to death, but there was a significant association between number of CD4 + and death. In this study, a mutation in site 91 of VP1 gene with substitution of leucine for isoleucine or valine, not described previously, was found exclusively in patients with PML. Substitutions at sites 123, 128 and 134 were observed more frequently in cases of PML. No differences were found between phylogenetic sequences obtained from cases and controls. The real-time PCR showed standardized diagnostic sensitivity and specificity of 89% and 100%, respectively.

A hipomielinização ou leucodistrofia hipomielinizante caracteriza-se por diminuição da produção de mielina e consequente redução significativa e permanente de seu depósito na substância branca cerebral. A ressonância magnética (RM) de encéfalo é essencial para o diagnóstico e revela hipersinal leve a moderado na imagem pesada em T2 e sinal variável na imagem pesada em T1, na dependência da quantidade de mielina formada. Para crianças abaixo de 2 anos de idade, mais de um estudo por RM pode ser necessário para confirmar a ausência de mielinização. As leucodistrofias hipomielinizantes clássicas são: a doença de Pelizaeus-Merzbacher (PMD), a doença de Pelizaeus-Merzbacher símile (PMLD), a síndrome de Cockayne, a síndrome 18q-, e mais recentemente descritas, a hipomielinização com catarata congênita (HCC), a hipomielinização com atrofia dos núcleos da base e cerebelo e a hipomielinização com hipodontia e hipogonadismo hipogonadotrófico (síndrome 4H). O objetivo desta tese foi descrever aspectos clínicos, eletrofisiológicos e de neuroimagem em pacientes com hipomielinização. Vinte e cinco pacientes foram incluídos no estudo, apresentando os seguintes diagnósticos: PMD (5), PMLD (5), HCC (1), síndrome de Cockayne (4), síndrome 18q- (1) e leucodistrofias hipomielinizantes não classificadas (4). A avaliação clínica e por RM foi realizada em todos os pacientes e a maioria destes foram submetidos aos estudos eletrofisiológicos com eletroencefalograma (88%), estudo de neurocondução (84%) e potenciais evocados (84%). Vinte e duas famílias foram envolvidas, com consanguinidade reconhecida em quatro delas. A idade variou de 5-21 anos e o sexo masculino representou 56% da amostra. O quadro neurológico teve início até os 3 anos, habitualmente com nistagmo ou ataxia. Manifestações inespecíficas comumente encontradas foram: curso clínico estático ou lentamente progressivo, atraso do desenvolvimento neuropsicomotor, comprometimento antropométrico, deficiência mental, ataxia, sinais de liberação piramidal, nistagmo e alterações da movimentação ocular. Crises epilépticas e manifestações extrapiramidais foram verificadas com menor frequência. Achados discriminatórios foram: o curso clínico progressivo na síndrome de Cockayne, a piora episódica na síndrome 4H, o nistagmo pendular e o tremor cefálico em PMD e PMLD, os dismorfismos nas síndromes de Cockayne e 18q -, a fotossensibilidade na síndrome de Cockayne, as alterações da dentição e o envolvimento endocrinológico na síndrome 4H. O eletroencefalograma exibiu desorganização difusa da atividade elétrica cerebral em 95% dos pacientes, frequentemente associada à assincronia dos elementos fisiológicos do sono, com ou sem paroxismos epileptiformes. O estudo de neurocondução revelou neuropatia periférica desmielinizante, sensitivo-motora ou puramente motora, em 33% da amostra, incluindo pacientes com HCC, síndrome de Cockayne, síndrome 4H e hipomielinização não classificada. Os potenciais evocados evidenciaram disfunção central das vias visuais (29%), auditivas (57%) e somatossensitivas (67%), sem diferenças entre os grupos. O padrão neurorradiológico de hipomielinização, constante entre os grupos, caracterizou-se por alteração simétrica, difusa, extensa e homogênea da substância branca, com hipersinal em T2 e sinal variável em T1. No entanto, algumas particularidades foram observadas em alguns grupos como: maior mielinização da base em relação ao tegmento da ponte em PMD, em HCC e na síndrome 18q-; maior mielinização do tegmento em relação à base em PMLD; predomínio de mielinização no terço médio ou no esplênio do corpo caloso na síndrome 4H; preservação relativa dos tratos piramidais em PMD e na síndrome 4H; mielinização próxima ao normal no núcleo anterolateral do tálamo em PMD, PMLD e na síndrome 4H; focos de mielinização preservada na síndrome 4H; atrofia moderada a grave no corpo caloso em PMD e PMLD ou em cerebelo e corpo caloso na síndrome 4H; atrofia global acentuada na síndrome de Cockayne e ausência de atrofia na síndrome 18q-. Desta forma, confirmamos a heterogeneidade clínica, eletrofisiológica e de neuroimagem da hipomielinização, com resultados muito similares às descrições originais de cada doença, além de reconhecer padrões clínicos e de neuroimagem específicos para algumas doenças. As principais limitações deste estudo foram o tamanho reduzido da nossa amostra e a ausência de confirmação diagnóstica molecular de alguns pacientes. Com o crescente reconhecimento das leucodistrofias hipomielinizantes, torna-se fundamental a melhor compreensão de sua ampla diversidade etiológica, bem como, de suas diferenças sutis / Hypomyelination or hypomyelinating leukodystrophy is characterized by reduced myelin production, leading to significant and permanent decrease on the amount of myelin on the brain white matter. Brain magnetic resonance imaging (MRI) is essential for its diagnosis and discloses a mild to moderate T2W hypersignal and variable T1W signal, which is dependent on the amount of myelin formed. For children bellow 2 years of age, more than one MRI study might be necessary in order to confirm lack of myelination. Classical hypomyelinating leukodystrophies are: Pelizaeus-Merzbacher disease (PMD), Pelizaeus-Merzbacher-like disease (PMLD), Cockayne syndrome, 18q- syndrome, and the more recently described, hypomyelination and congenital cataract (HCC), hypomyelination with atrophy of the basal ganglia and cerebellum, and hypomyelination with hypodontia and hypogonadotrophic hypogonadism (4H syndrome). The aim of this thesis was to describe clinical, electrophysiological and neuroimaging characteristics of patients with hypomyelination. Twenty-five subjects were included in this study and they presented with the following diagnosis: PMD (5), PMLD (5), HCC (1), Cockayne syndrome (4), 18q- syndrome (1) and unclassified hypomyelinating leukodystrophy (4). Clinical and MRI evaluation were performed in all subjects and most of them were submitted to electrophysiological studies with electroencephalogram (88%), nerve conduction study (84%) and multimodel evoked potentials (84%). Twenty- two families were enrolled and imbreeding was recognized in four of them. The age range was 5 to 21 years and males represented 56% of the sample. The age of onset of neurological symptoms was before 3 years old and was characterized mainly by nystagmus and ataxia. Inespecific manifestations commonly seen were: static or slowly progressive clinical course, neurodevelopmental delay, failure to thrive, mental retardation, ataxia, pyramidal signs, nystagmus and other eye movements abnormalities. Epilepsy and extrapyramidal signs were seldom noticed. Discriminant findings were: progressive clinical decline in Cockayne syndrome, episodic deterioration in 4H syndrome, pendular nystagmus and cephalic tremor in PMD and PMLD, dysmorphisms in Cockayne and 18q- syndromes, photosensitivity in Cockayne syndrome, dentition abnormalities and endocrine involvement in 4H syndrome. Electroencephalogram displayed diffuse disorganization of brain electrical activity in 95% of the patients, frequently associated with asynchrony of sleep physiological elements, with or without epileptiform paroxysms. Nerve conduction study disclosed sensory-motor or purely motor demyelinating peripheral neuropathy in 33% of the sample, including patients with HCC, Cockayne syndrome, 4H syndrome and unclassified hypomyelinating leukodystrophy. Evoked potentials demonstrated central dysfunction of the visual (29%), auditory (57%) and somatosensory (67%) pathways, without discrimination among the groups. Hypomyelination pattern on brain MRI was constant among the groups and was characterized by symmetrical, diffuse, extensive and homogeneous abnormal white matter, displayed by T2W hypersignal and variable T1W signal. Nevertheless, some particular findings were observed in some groups: increased myelination of basilar portion of pons compared to the tegmental region in PMD, HCC and 18q- syndrome; increased tegmental myelination compared to the basilar portion of pons in PMLD; predominant myelination of corpus callosum truncus and splenium in 4H syndrome; relative sparing of pyramidal tract in PMD and 4H syndrome; close to normal myelination in anterolateral nucleus of the thalamus in PMD, PMLD and 4H syndrome; focal areas of preserved myelination in 4H syndrome; moderate to severe atrophy of corpus callosum in PMD and PMLD, and of cerebellum and corpus callosum in 4H syndrome; global and pronounced brain atrophy in Cockayne syndrome, and no brain atrophy in 18q- syndrome. We were able to confirm the clinical, electrophysiological and neuroimaging heterogeneity in hypomyelination, with findings similar to those of the original descriptions, and to recognize specific clinical and neuroimaging patterns in some conditions. The main limitations of this study were the small size of our sample and the absence of molecular confirmation of diagnosis in some of the patients. As hypomyelinating leukodystrophy is being recognized with increasing frequency, it is imperative to have a better understanding of their broad etiologic diversity and their subtle differences