Hérédité mendélienne PDF

Hérédité mendélienne Trois lois fondamentales génétique 1.​ Loi d’uniformité des hybrides de 1ere génération: première génération de parents de souche pure est uniforme – caractère dominant 2.​ Loi de pureté des gamètes (loi de ségrégation): la prochaine génération hérite alé...

Hérédité mendélienne Trois lois fondamentales génétique 1.​ Loi d’uniformité des hybrides de 1ere génération: première génération de parents de souche pure est uniforme – caractère dominant 2.​ Loi de pureté des gamètes (loi de ségrégation): la prochaine génération hérite aléatoirement d’une des allèles des parents ** 3.​ Loi de la ségrégation indépendante: traits sont indépendants des autres ** Exception à la deuxième loi de Mendel – HAPLOTYPE -​ La loi dit que la transmission des gènes est aléatoire à cause que les gènes sont sur différents chromosomes ET qu’il y a recombinaison des gènes sur le même chromosome -​ Co-ségrégation: exception due à proximité de certains gènes → 2 traits ségrègent ensemble à la méiose Codominance -​ Déf: deux allèles sont exprimées phénotypiquement même si elles sont dominances -​ Ex. groupe sanguin AB expriment deux antigènes Types de transmission Autosomique récessive -​ Transmission: mutation de novo extrêmement rare, pas de transmission d’une génération à l’autre, homme & femme atteints de façon égale -​ Nous sommes tous porteurs de ∆ autosomiques récessifs -​ Calcul de risque: Risque selon pedigree x Taux population générale (conjoint) x ¼ -​ Exemple de maladies: Fibrose kystique du pancréas (FKP) -​ Incidence accrue chez les caucasiens -​ Test diagnostique: à la sueur (réabsorption de Na, Cl anormal) -​ Phénotype: atteinte pulmonaire, atteinte pancréas exocrine et infertilité -​ Génotype: 2000 mutations différentes causent FKP Autosomique dominante -​ Transmission: entre génération (chaque génération a qqn d’atteint 50% de chance), homme & femme atteints de façon égale, PAS de porteurs -​ Degré de sévérité: si 2 parents sont atteints, l’enfant homozygote atteints a un degré bcp plus sévère de la condition -​ Exemple: syndrome de marfan, nanisme Pénétrance -​ Déf: fréquence avec laquelle un génotype a effet sur le phénotype prcq d’autres gènes peuvent modifier phénotype (BOUCLIER = pénétrance incomplète) -​ S’applique particulièrement à condition autosomique dominante: certains individus devraient avoir maladie, mais n’ont pas de signes (ex. ectrodactylie) -​ Pénétrance en fonction de l’âge: risque de manifestation de la maladie augmente avec l’âge (ex. polykystose rénale – on ne peut pas dire que la personne ne l’a pas) Expressivité -​ Déf: variation dans l’atteinte de la maladie  -​ Ex. syndrome de Margan: pénétrance complète, mais expressivité variable -​ Ex. Neurofibromatose de type 1 (atteinte de neurofibromine): pour être diagnostiqué, doit présenter 2 symptômes d’une liste → surtout des mutations de novo (provenance paternelle) Mutation de novo -​ Provenance: mutation survenue dans les gamète d’un des parents qui est transmis à l’enfant; ne se retrouve pas dans le sang des parents (fréquent dans transmission autosomique dominante) -​ Transmission: risque de 50% pour l’individu atteint (de l’avoir eu), risque de récidive faible -​ Ex. nanisme (risque augmenté avec âge paternel) Mosaïcisme -​ Provenance: mutation dans cellule germinale du parent (pas le premier) → deux lignées de cellule (une mutée et une saine) -​ Transmission: récidive à 1%, mais pour certaines maladies 15% -​ Ex. syndrome de Marfan: mutation chez 2 enfants, mais pas détecté chez les parents (pas mutation de novo prcq chances de 2 mutations de novo sont minimes) -​ Mosaïcisme somatique: au niveau des cellules du corps présence dans certains tissus ou au niveau sanguin (peut inclure mosaïcisme germinal aussi) -​ Mosaïcisme germinal: seulement au niveau des cellules de reproduction, phénotype sain, impossible à vérifier chez le parent Causes de pénétrance incomplète et expressivité variable -​ Facteurs génétiques et environnementaux -​ Peut être protecteurs ou surajoutés Hérédité lié au chromosome X -​ Chez les femmes: XX, mais inactivation un X pour équivalence avec hommes -​ Mosaïcisme pour inactivation aléatoire entre mère et père -​ Inactivation biaisée si autre que 50/50 entre mère et père Récessif lié à l’X -​ Condition apparente juste chez les garçons (filles aussi en théorie) -​ Filles sont porteuses aussi (si père est atteint, toutes les filles sont porteuses), aucune transmission d’homme à homme -​ Proportion importante de mutations de novo dans cette catégorie Pathologies -​ Hémophilie -​ Dystrophie musculaire de Duchenne ​ Faiblesse musculaire progressive, baisse espérance de vie (rare qu’hommes atteints se reproduisent) -​ Dysplasie ectodermique anhydrotique -​ Symptomes: atteintes des structures de l’ectoderme, Règle de Haldane (maladie liée au chromosome X) -​ Concept: une maladie létale liée au chromosome X, la fréquence de mutation dans la population est constante donc la fraction de garçon avec mutation de novo est de ⅓. L’autre ⅔ provient des femmes porteuses de la maladie Transmission liée au X dominant -​ Présence chez femme hétérozygote et hommes hémizygotes (plus léger chez femmes) -​ Létal chez les hommes DONC dans un pedigree, excès de femmes atteintes par rapport aux hommes prcq pas viable ET aucune transmission d'homme à homme (permet de différer entre autosomique dominant) Pathologies Syndrome de Rett -​ Dérèglement dans régulation épigénétique (MeCP2) de la transcription = régression développementale -​ Affecte presque exclusivement les filles (létal chez garçons) -​ Symptôme: hypotonie et scoliose, EEG anormal, mouvements répétitifs de la bouche et des mains Hérédité non mendélienne -​ Def: conditions retrouvées dans une même famille mais qui ne suivent pas règles de Mendel 1.​ Hérédité mitochondriale -​ Cause: processus de division du matériel génétique pas autant régulé qu’avec les chromosomes mitochondriales → bcp de variabilité -​ Transmission: maternelle à TOUS les enfants - hommes et femmes atteints égal -​ Atteinte: variable selon le nombre de mitochondries mutées (hétéroplasmie ou homoplasmie) -​ Mère avec hétéroplasmie transmet à tous ses enfants, mais à des pourcentages différents selon les différents tissus (influence l’expression du phénotype) -​ Souvent, accumulation de mutations avec le temps -​ Caractéristiques pathologiques: souvent atteintes des tissus nerveux, surdité, diabète -​ Ex. épilepsie myoclonique, myopathie, surdité, etc. 2.​ Mutations dynamiques -​ Cause: expansion de triplets de nucléotides instables pendant la méiose causée par glissement de la polymérase donc ajout -​ Phase: nbre normal → prémutation (pas de phénotype) → mutation (phénotype) -​ Anticipation: augmentation du nbre de répétitions au fil des générations -​ Localisation: répétitions à différents endroits dans le gène (5’, 3’ et exons)  Pathologies A.​ Dystrophie myotonique type 1 (Steinert) -​ Cause: mutation dans gène DMPK = expansion dans 3’ UTR DONC, pathologie d’épissage -​ Transmission: autosomique dominante (surtout de la mère pcq problème méiose féminine) -​ Symptômes: myotonie, dystrophie, lenteurs neurologiques, cataractes, prob. cardiaques -​ Variabilité des symptômes B.​ Syndrome du X fragile -​ Cause: expansion région 5’ UTR = inhibition expression gène via méthylation -​ Transmission: X dominant -​ Symptômes: déficience intellectuelle, traits autistiques/TDAH (chez filles, syndrome plus léger prcq inactivation du X) -​ Symptômes porteurs: défaillance ovarienne, syndrome d’ataxie C.​ Syndrome de Huntington -​ Cause: expansion de triplets CAG (glutamine) dans l’exon du gène codant pour huntingtin → trop de glutamine donc dégénérescence des neurones du striatum -​ Transmission: autosomique dominant (surtout du père) -​ Symptômes: problèmes neurologiques, changements cognitifs autour de la quarantaine, maladie dégénératie 3. Empreinte parentale -​ Concept: génome hérité des parents n’est pas égal (certaines régions ne proviennent que d’un parent). L’allèle non-exprimé a une empreinte (méthylation) qui l’empêche d’être exprimée -​ Localisation: gènes sujets sont regroupés en micro-régions chromosomiques -​ L’empreinte est effacée dans les cellules germinales (perte de méthylation durant la méiose), donc nouvelle marque selon le parent et non selon le grand-parent -​ Disomie uniparentale: deux chromosomes proviennent d’un parent -​ Cause: en essayant de prévenir trisomie ou monosomie, garde deux copies du même parent ​ Le gène soumis à l’empreinte parentale est indisponible de façon totale ou partielle ​ L’empreinte parentale peut varier d’un tissu à un autre Domaine 11p15.5 -​ Mère exprime H19 (frein croissance) et père exprime IGF2 (croissance & prolifération) Pathologies A.​ Syndrome de Prader-Willi -​ Cause: absence du gène SNRPN de la copie paternelle (15) (délétion allèle paternel, disomie maternelle) -​ Dans ce cas, l’empreinte parentale est chez la mère -​ Symptôme: retard mental, obésité B.​ Syndrome d’Angelman  -​ Cause: absence gène UBE3A chromosome 15 sur copie maternelle (délétion, paternelle, mutation intragénique) -​ Symptôme: retard mental important, rires inappropriés C.​ Beckwith Wiedemann -​ Cause: surexpression de IGF2 -​ Symptômes: omphalocele, grosse langue, hyperinsulinémie néonatale, formations de tumeurs D.​ Syndrome de Silver-Russell -​ Cause: surexpression de H19 paternel (duplication) -​ Symptômes: retard de croissance et développemental Empreinte parentale et contrôle de croissance Présence de gènes égoïstes: gènes qui sont sur-exprimés dans le cancer transmis par père -​ Allèles paternels actifs: activent la croissance (proto-oncogène) -​ Allèles maternels actifs: inhibent croissance des gènes égoïstes (anti-oncogène) 4. Hérédité multifactorielle -​ Condition causée à la fois par composante génétique habituellement polygénique & composante environnementale -​ Ex. anomalies du tube neural (spina bifida), fentes labio-palatines (latérale) - influence dans la famille augmente le risque, malformations cardiaques -​ Étude des jumeaux: concordance jumeaux monozygotes > concordance jumeaux dizygotes (tout de même pas 100%, donc facteurs autres) 5. Mosaïcisme Anomalies chromosomiques Anomalie dans hétérochromatine → variant (pas effet sur phénotype) VS euchromatine → Anomalie chromosomique (effet sur phénotype) Anomalies de nombre -​ Polyploïdie: nbre de set anormal (ex. triploïdie 69 chromosomes) -​ Cause: diandrie – double fécondation paternel (+ fréquente), sinon digynie (mère) – gamète non divisé → Dans les deux cas, peu viable -​ Aneuploïdie: nbre anormal dans une seule paire (ex. trisomie/monosomie) ​ Causes: - Non disjonction en mitose → mosaïcisme - Non disjonction en méiose 1 → deux chromosomes homologues (donc parents différents) – cause la plus fréquente d’aneuploïdie - Non disjonction en méiose 2 → deux chromosomes pareils (mm parent) – trisomie 18 - Âge maternel avancé (vieillissement du faisceau mitotique) Viabilité: impossible sauf pour chromosome X (syndrome de Turner) Effet des recombinaisons méiotiques sur la trisomie Absence de recombinaisons et recombinaisons télomériques -​ Cause: erreur de méiose 1 & arrive à tout âge ​ Recombinaisons proche du centromère  -​ Cause: erreur en méiose 2 & âge avancé de la mère Aneuploïdies Syndrome Phénotype Symptômes Étiologie cytogénétique Turner (45 X) Féminin Cou large, infertilité, absence Homogène, mosaïcisme, de puberté anomalie de structure du chromosome X Klinefelter Masculin Petits testicules, grande taille, infertilité, intelligence diminuée 47 XXX Féminin Très grande, intelligence un peu diminuée fertilité normale 47 XXY Masculin Difficultés d’apprentissage Syndrome de Down Retard mental, malformations 95%: non-disjonction méiotique cardiaques (40%), joyeux maternelle 2.5%: translocation ou mosaïcisme Trisomie 13, Patau Retard mental sévère, fente labio-palatine, polydactylie, malformation cérébrale, survie rare Trisomie 18, Retard mental sévère, mains Edward fermées, retard de croissance, malformations Anomalies de structure Délétion (1 chromosome) a)​ Terminale -​ Perte de matériel bout sans centromère -​ Ex. Cri-du-chat: perte chromosome 5 b)​ Interstitielle -​ Deux cassures dans le même bras chromosomique → se recolle c)​ Inversion paracentrique -​ Coupures dans le même bras et rotation du bout cassé (patron de base incorrect) d)​ Inversion péricentrique -​ Coupures de part et d’autre du centromère → se recolle à la place de l’autre (∆ position du centromère) Translocation -​ 2 cassures sur 2 chromosomes différents → échange de fragments -​ der: dérivé a)​ Translocation équilibrée -​ Variation du nbre de chromosomes: non -​ Effet sur patient: aucun phénotype, mais porteur  -​ Effet sur prochaines générations: risque de ségrégation non-équilibrée → risque de phénotype, fausses couches, infertilité -​ Possibilités de gamètes: 2 chromosomes normaux, 2 chromosomes transloqués, mais équilibrés OU 1 muté et 1 normal → translocation non équilibrée b)​ Translocation non équilibrée -​ Effet sur patient: phénotype anormal (présent dans ségrégation 3:1 et 2:2 dans adjacent) Ségrégation 2:2 – monosomie et trisomie partielles (pcq t’as 85% de trop d’un chromosome et 85% pas assez de l’autre) OU phénotype normal Ségrégation 3:1 – toujours anormal (monosomie/trisomie partielles ou complètes) c)​ Translocation réciproque -​ Échange de fragments dû à deux cassures sur 2 chromosomes -​ Aucune perte de matériel & ne fait pas varier le nbre de chromosomes d)​ Translocation robertsonienne -​ Cassures et recollement au niveau des centromères des chromosomes acrocentriques (centromère est très proche d’une extrémité) -​ Perte des télomères des 2 chromosomes & perte d’un chromosome (45) Trisomie 21 et translocations -​ But: déterminer ce qui est en cause de la trisomie pour évaluer risque de récidive -​ Si parent porteur de translocation équili Autres anomalies de structure -​ Duplication, chromosome circulaire, isochromosome, insertion, chromosome dicentrique Syndromes classiques de microdélétions -​ Concept: délétion de moins de 5 Mbp – le caryotype ne perçoit pas l’anomalie -​ Apparition: 90% des microdélétions sont de novo -​ Mécanisme: séquences répétées similaires se trouvent en amont de la région fréquemment délétée (DNA low copy repeats) → explique microduplication/délétion Ensuite, recombinaison homologue non-allélique durant la méiose qui donne 1.​ Délétion de la région entre les séquences répétées 2.​ Duplication de la région entre les séquences répétées -​ Transmission: pour individu atteint = 50% a)​ Syndrome de DiGeorge (vélocardiofacial) del(22) -​ Phénotype à expressivité variable: dysmorphie, cardiopathie, hypoparathyroïdie et hypoplasie du thymus (déficit immunitaire), retard de croissance b)​ Syndrome de Williams del(7) -​ Phénotype: déficience intellectuelle, grosses lèvres, iris en étoile, sténose cardiaque Syndrome de microduplication -​ ∆ avec microdélétion: phénotype moins distinctif/sévère & difficile à suspecter Méthodes de détection des anomalies chromosomiques -​ Caryotype -​ Techniques de cytogénétique moléculaire: FISH, micropuces a)​ Hybridation in situ en fluorescence (FISH)  -​ Objectif: utiliser une sonde (séquence d’ADN connue) fluorescente qui s’appariera à un brin unique d’ADN qu’on veut analyser -​ Technique: Dénaturation → Hybridation -​ Chromosomes à utiliser: chromosomes métaphasiques, noyaux interphasiques de cellules, empreinte, tissus, etc. -​ Types de sonde: sonde à séquence répétitive (sondes centromériques/télomériques) OU sondes à séquence unique (ADN non répétitif) -​ But de sonde à séquence unique: syndromes de microdélétion/microduplication ★​ Fish interphasique -​ Noyaux pas en division (pas besoin de culture) -​ Ex. Translocation des gènes BCR et ABL qui sont pronostique dans les Leucémie Myéloïde Chronique -​ Au FISH, indique la translocation quand les 2 signaux sont fusionnés r b)​ Hybridation génomique sur micropuce -​ Concept: comparaison d’ADN d’un patient avec un ADN contrôle -​ Méthode: principes d’hybridation marquée à ∆ fluorescence placé sur micropuce -​ Analyse: intensité de la fluorescence sur segment contrôle vs patient Théoriquement, on devrait avoir un équilibre entre contrôle et patient (ratio 1:1), si CNV (délétion ou duplication), ratio (patient/contrôle) change. -​ Clientèle: retards mentaux/développementaux, autisme, malformations -​ Copy number variation (CNV) -​ Variations fréquentes dans le génome humain qui peuvent être pathogéniques si se trouve dans la séquence d’un gène important, de grande taille ou de novo (si héréditaire, prob inoffensif pcq parents sont sains). -​ Types de micropuce 1)​ BACs -​ Sonde de la taille d’une sonde FISH donc moins grande résolution 2)​ Oligonucléotides -​ Sonde de fragments d’ADN qui peut contenir des SNP (single nucleotide polymorphism) → permet de détecter allèles différents (ex. hétéro/homozygote) Exemples de Copy Number Variation -​ Syndrome du Cri-du-chat: délétion sur chromosome 5 Avantages inconvénients techniques d’identification d’ADN Avantages a)​ FISH -​ Détections d’anomalies très petites où le caryotype parait normal -​ Préciser une anomalie vue en cytogénétique classique b)​ FISH interphasique -​ Tissu avec index mitotique peu élevé (ex. cellules néoplasiques) -​ Résultat rapide (diagnostic prénatal, oncologie) -​ Diagnostic de mosaïque pour aneuploïdie -​ Pas besoin de culture cellulaire → grand nbre de cellules peut être analysé rapidement c)​ Micropuce oligonucléotide  -​ Résultat plus fiable (meilleure sensibilité – dizaine de kb) et plus rapide -​ Ne nécessite pas de cellules en division -​ Ne nécessite pas de savoir où chercher dans le génome (approche globale) Désavantages a)​ Hybridation sur micropuce -​ Ne permet pas de détecter les remaniement équilibrés (pcq nbre normal de bases) -​ Limite pour détecter le mosaïcisme (minimum d’anomalie requis) -​ Détecte des polymorphismes sans conséquence du génome Isolation de l’ADN -​ Méthode: utilise cellules nucléées (leucocytes du sang) pour isoler du reste du contenu cellulaire (i.e. protéines). Ensuite utiliser caractéristiques spécifiques de l’ADN pour différencier du reste du contenu cellulaire a)​ Sels chaotropiques -​ ADN se colle sur une colonne de verre (charge -ve) et les autres constituants sont éliminés -​ Utilise densité optique pour estimer la qté d’ADN par rapport aux protéines -​ Utilise des teintures intercalantes pour estimer qté et taille de l’ADN -​ Avantage: non-toxique et automatisable b)​ Électrophorèse capillaire -​ Utilise du gel d’agarose pour séparer les molécules d’ADN selon leur taille Techniques sur l’ADN génomique a)​ Buvardage Southern -​ Combine électrophorèse sur gel et hybridation par une sonde marquée -​ Étapes: 1. digestion de l’ADN 2. électrophorèse 3. transfert sur membrane 4. hybridation 5. détection par autoradiographie -​ But: quantifier les grandes expansions dues aux mutations dynamiques Techniques sur produits de PCR -​ Composantes: polymérases, amorces, ADN du patient, nucléotides, tampons -​ But: amplifier l’ADN en faisant doubler qté d’ADN à chaque cycle via dénaturation et hybridation consécutives -​ Applications: contamination foeto-maternelle, judiciaire, instabilité des microsatellites a)​ PCR migration: Détecter des insertions ou des délétions (taille) b)​ PCR digestion: utiliser enzymes de restriction qui reconnaît séquence spécifique → mutation va créer ou abolir site de restriction – utile pour mutations ponctuelles récurrentes c)​ Allele-specific primer extension -​ Amplification PCR → Amorces fluorescentes → extension si match 3’ → détection d)​ PCR séquençage Sanger -​ Permet électrophorèse sur gel et détection de fluorescence avec précision de 1 nucléotide -​ Amplification → Dénaturation → Préamplification avec mélange de nucléotides et de nucléotides modifiés (ddNTPs) qui sont marqués par fluorescence -​ ddNTP fait chain termination aléatoirement  -​ Utilités: gènes avec grand nbre de mutations dispersés à travers génome, substitutions, petites insertions/délétions e)​ PCR en temps réel -​ Sonde TaqMan qui comporte rapporteur (élément fluo) et quencher (arrête rx) se lie à ADN simple brin -​ Mécanisme: sonde se lie à l’ADN comme l’amorce, quand ADN est hybridé, relâche fluorescence -​ Utilité: discrimination allélique – les homozygotes mutés, homozygotes normaux et hétérozygotes ont tous des fluorescences différentes (visuellement parlant) -​ Utilité: méthode quantitative – mesurer par rapport à un seuil arbitraire (unité relatives de fluorescence) à chaque cycle de PCR Échantillon qui atteint seuil en premier, est celui qui est le plus abondant f)​ MLPA (Multiplex Ligation Probe Amplification) -​ Utilité: recherche de délétions/duplications -​ Mécanisme: Dénaturation → Hybridation des deux portions de la sonde à un nucléotide de distance → ligation des deux portions de la sonde → amplification PCR de la sonde fusionnée → électrophorèse capillaire Séquençage de nouvelle génération -​ Fonction: multiplier l’information obtenue d’une analyse -​ Avantage: analyser plusieurs gènes et patients en même temps grâce à codes-barre moléculaires -​ Type d’amplification en parallèle: PCR-émulsion ou PCR-cluster -​ Mécanisme: fragmentation de l’ADN → Ajout d'adaptateurs de séquençage → Amplification de l’ADN → séquençage en parallèle avec fluorescence -​ Analyse bioinformatique: plusieurs milliers de séquences différenciées selon code-barre moléculaire -​ Applications: décoder les régions codantes du génome (exons), ADN foetal circulant Variabilité non-pathogénique du génome -​ Pourquoi?: localisés dans régions non-codantes (UTR, introns), polymorphismes fréquents ou touchent des gènes récessifs (et une seule copie) -​ Causes externes: radiations, UV, chimique -​ Causes internes: dépurination, déamination, radicaux libres, erreurs de polymérase, erreurs de réplication, méthylation (ilots CpG) Types de variations selon la taille -​ Grandes: CNV, LINE -​ Moyennes: microsatellites (~25 pb qui changent) -​ Petites: SNP, indels Types de variations (pathogéniques et non pathogéniques) -​ Homologue (silencieux): ∆ codon qui donne même AA – non-pathologique -​ Faux-sens: codon d’un autre AA – pathologie variable  -​ Non-sens: codon stop ajouté → protéine incomplète – pathologique -​ Frameshift: ajout d’une bp qui rend le patron pas un multiple de 3 – pathologique Fréquence de mutations par type -​ Substitutions > microdélétions > épissage > grandes délétions Anatomie du génome -​ ADN nucléaire: 46 chromosomes avec 20 000 gènes -​ ADN mitochondrial: 1 chromosome circulaire avec 37 gènes Caryotype -​ Chromosomes classés du plus grand au plus petit -​ Pour déterminer la constitution chromosomique, besoin d’analyser au moins 10 cellules Morphologie des chromosomes -​ Forme des chromosomes est déterminée par la position du centromère -​ Forme constante pour une paire de chromosome, mais varie d’une paire à une autre -​ Métacentrique: 2 bras symétriques -​ Submétacentrique: 2 bras asymétriques -​ Acrocentrique: centromère à une extrémité donne un très petit bras court -​ Segment P: bras court vs segment q: bras long Mitose – DIVISION ÉQUATIONNELLE But: Croissance, différentiation/réparation des cellules somatiques Terminologie: n: nbre de chromosomes (haploïde vs diploïde) c: nbre de chromatides Cycle cellulaire Déf: Durée de vie d’une cellule (quand elle apparaît à quand elle se divise – cellule fille) Étapes 1.​ Interphase a)​ G1 -​ Phase la plus longue & plus variable (présence de G0) -​ Inexistante dans premières divisions embryon & infinie dans cellules différenciées de façon définitive (ex neurones) -​ Point de restriction de Pardee: phase qui sépare G1 précoce/tardive. Passé ce point la cellule DOIT continuer le cycle cellulaire et entrer en S -​ Phase de croissance en taille de la cellule (synthèse d’ARNm et de protéines) b)​ Synthèse -​ Phase de réplication de l’ADN (passe de 2n-2c à 2n-4c) -​ Durée: constante pour chaque type de cellule c)​ G2 -​ Phase de réparation de l’ADN – synthèse de certaines protéines pour réparer cellule 2.​ Mitose a)​ Prophase -​ Condensation graduelle de la chromatine -​ Disparition des nucléoles & formation du fuseau mitotique (centrosomes aux pôles qui lancent les microtubules)  b)​ Prométaphase -​ Membrane nucléaire se défait & chromatine continue de se condenser -​ Chromosomes s’attachent aux microtubules via kinétochores & se déplacent vers pôles c)​ Métaphase -​ Niveau de condensation maximal atteint -​ Les chromosomes s’alignent à la plaque équatoriale d)​ Anaphase -​ Les chromatides se séparent au niveau du centromère & chromosomes vont aux pôles e)​ Télophase -​ Début de la décondensation des chromosomes et formation de la membrane nucléaire f)​ Cytocinèse -​ Séparation de la cellule-mère en deux Anatomie des chromosomes mitotiques Les chromatides soeurs sont attachées via centromères et s’attachent aux microtubules via kinétochores (structure protéique à trois couches) Compaction de l’ADN -​ Concept: la longueur totale des deux brins d’ADN fait 2 m – besoin de compacter 10 000 fois l’ADN dans le noyau Niveau Composition Niveau de Diamètre compaction Nucléosome - 8 histones (H2A, H2B, H3, H4) avec 2 tours d’ADN 10 x 10 nm - ADN internucléosomique Solénoïde - Histone H1 qui s’associe à l’ADN internucléosomique 60 x 30 nm - Crée un cylindre creux de 6 nucléosomes par tour de solénoïde - **complexe qu’on trouve dans noyau interphasique** Boucles - Filament de chromatine s’associe aux MARs1 qui 300 x 300 nm servent d’échafaudage - Présente dans chromatine décondensée du noyau interphasique Chromosome - Chromatine décondensée s’enroule pour former des 3000x 1400 nm chromatides (prophase) - Sens de la spiral est symétrique entre 2 chromatides 10000x - 10 spires par étage dans un chromosome moyen (métaphase) 1 MARs: protéines qui se lient à des séquences d’ADN spécifiques pour former les boucles. Rôle dans la transcription des gènes prcq présente une région particulière de l’ADN 2 SARs (scaffold protein): protéines qui attachent le filament à un échafaudage pour ancrer les boucles Compaction du chromosome Concept: l’ADN n’est pas compacté de la même façon tout le long du chromosome -​ Euchromatine: chromatine peu condensée contenant des gènes  -​ Euchromatine active: gènes activement transcrits dans cellule → Forme bande R (pâles) où les gènes qui y sont sont transcrits plus tôt -​ Euchromatine inactive: gènes actifs juste dans certains tissus ou à certains moments → Forme bande G (foncée) - gènes transcrits plus tard -​ Bref, ∆ est l’attachement à l’échafaudage qui serait +/- serrée -​ Hétérochromatine: boucles les plus serrées (surtout dans centromères) Gamétogenèse Gamétogenèse: spermatogenèse & ovogenèse -​ La méiose est une partie de la gamétogenèse Spermatogenèse -​ Durée: toute la vie de l’homme à partir de la puberté 1.​ Spermatogonies -​ Provenance: cellules germinales primordiales dans tubules séminifères -​ Type: spermatogonies de stades A et B (différence de différenciation) 2.​ Spermatocytes I: spermatogonies qui a proliféré (1→ 200 spermatocytes I) 3.​ Spermatocytes II: spermatocytes I ayant subi méiose I ​ Ce sont des cellules HAPLOÏDES 4.​ Spermatides: spermatocytes II avant subi méiose II 5.​ Spermatozoïdes: formés dans tubules séminifères du testicule après maturité sexuelle a.​ Ne subissent pas d’autres divisions cellulaires Ovogenèse 1.​ Ovogonie: cellule du cortex ovarien qui est la cellule centrale d’un follicule ovarien 2.​ Ovocyte primaire: se développe au 3eme mois de vie foetale -​ Qté: environ 2 millions, mais seulement 400 vont devenir matures -​ Processus: plupart entre en prophase de la méiose I à des moments différents – demeurent à ce stade pendant des décennies (dictyotène) 3.​ Ovocyte secondaire: provient de la division cellulaire de l’ovocyte I (l’autre est appauvri et devient le 1er globule polaire) -​ Processus: durant ovulation ovo. II commence méiose II jusqu’à la métaphase II (arrête jusqu’à ce qu’il soit fertilisé) 4.​ Ovotide: formé à la fin de la méiose II suite à la fécondation par spermatozoïde -​ Formation du 2eme globule polaire qui est l’autre ovotide avec cytoplasme appauvri 5.​ Oeuf fécondé: cellule qui contient pronoyau avec ensemble chromosomes → zygote Méiose -​ But: division dans les cellules germinales pour créer cellules reproductives Méiose I → DIVISION RÉDUCTIONNELLE 1.​ G1, S, G2 comme dans la mitose 2.​ Prophase I -​ Caractéristiques: TRÈS différente de la prophase mitotique – LONG et complexe i. Leptotène -​ Chromosomes deviennent visibles et minces. Les centrosomes se dirigent vers les pôles ii. Zygotène  -​ Formation du bivalent: juxtaposition des chromosomes gène à gène à la synapse et se tiennent grâce au complexe synaptonémal (23 bivalents en tout) -​ Chromosomes sexuels de l’homme s’associent aux bouts dans régions pseudoautosomiques → bivalent d’aspect sphérique (vésicule sexuelle) iii. Pachytène -​ Chromosomes s’épaississent et raccourcissent, car ils s’enroulent de façon plus serrée -​ Formation de tétrade qui permet recombinaison des parties des chromosomes iv. Diplotène -​ Les bivalents se détachent sauf aux endroits où il y a eu enjambement → chiasmas v. Dictyotène (PROPRE À LA FEMELLE) -​ Long temps d’arrêt entre la période foetale et l'éjection de l’ovocyte I de l’ovaire (ovulation) 3.​ Prométaphase / diacinèse I -​ Séparation accentuée des chromosomes sauf aux chiasmas avec formation du fuseau mitotique alors que les bivalents se déplacent vers l’équateur de la cellule -​ Bivalents trapus 4.​ Métaphase I -​ Disparition de la membrane nucléaire et des nucléoles -​ Alignement des chromosomes à l’équateur 5.​ Anaphase I -​ Séparation complète des bivalents vers un des pôles du fuseau 6.​ Télophase -​ Phase courte où le corps cellulaire est étranglé et les 2 cellules filles commencent à se séparer 7.​ Intercinèse / interphase -​ Période qui sépare les deux divisions de la méiose (courte chez l’homme et presque inexistante chez les femmes) → deux cellules filles sont formées Fin de la méiose 1: deux cellules filles avec 23 chromosomes et 46 chromatides Méiose II → DIVISION ÉQUATIONNELLE -​ Mêmes étapes que la mitose somatique SAUF qu’il n’y a pas de phase S -​ Fonction: séparation des 2 chromatides soeurs pour avoir des cellules haploïdes Variété génique -​ Alignement aléatoire des chromosomes à la plaque équatoriale Glossaire -​ Bivalent: structure formée de la paire de chromosomes → tétrade -​ Complexe synaptonémal: structure protéique qui tient les chromosomes en place -​ Synapse: endroit où les homologues synapsent Pedigree Symboles ** triangle: fausse couche Définitions  -​ Mutation génique: ∆ séquence de nucléotides -​ Mutation chromosomique: ∆ arrangement de l’ADN -​ Hétérozygote composé: deux allèles mutants différents (2 ∆ mutations) -​ Isolats génétiques: groupes où la fréquence de certains allèles récessifs augmente (pas nécessairement consanguins) Épigénétique -​ Définition: altération du niveau de condensation de la chromatine qui est transmise à tous les descendants, mais qui est EFFACÉE dans l’embryon précoce → revient à l’état de blastocyte (128 cellules) ​ But: garder les blastomères totipotents Marques épigénétiques a)​ ADN 1.​ Méthylation -​ Ajout de méthyl aux cytosines des îlots CpG via recrutement de DNA Methyl-transferase (DNMT) par facteurs de transcription inhibiteur -​ Cytosines méthylés recrutent MeCP (methyl-cytosine binding protein) -​ MeCP recrute Histone DeAcetylase (HDAC) 2.​ Empreinte parentale (déjà vu) b)​ Histones 1.​ Acétylation -​ Ajout de groupe acétyl (jusqu’à 4) à l’histone H4 -​ Acétylation génère de l’euchromatine en ∆ structure 2 et 3 de la chromatine -​ DNMT et HDAC recrutent aussi histone deacetylase (aka enemy #1) 2.​ Autres: Méthylation, phosphorylation, ubiquitination, etc. Ex. Modification d’histone: le X inactivé chez la femme est hypo-acétylé & hyper-méthylé Trithorax et Polycomb -​ Protéines qui modifient la transcription et qui sont contrôlées par code des histones a)​ Polycomb -​ Inhibiteur de la transcription via liaison d’histones b)​ Trithorax -​ Activateur de la transcription via ∆ de la 3eme structure de la chromatine Rôle de l’ARN dans la transcription -​ Concept: 60% génome est transcrit en ARN non codant (ncRNAs) qui a rôle épigénétique a)​ Contrôle pré-transcriptionnel (dsRNA) -​ ARN double brin reconnait une région complémentaire et active MET1 b)​ Contrôle post-transcriptionnel (siRNA) Formation dsRNA & siRNA -​ Transcription à partir d’un brin → scinder par DICER (dsRNA) → incorporation du dsRNA dans RISC → siRNA simple brin Cascade de lncRNA (longnoncoding RNA)  -​ Pré-transcription: modification du code d’histones -​ Post-transcription: modification de la demi-vie de mRNA -​ Rôle: complexité des tissus dans l’embryogenèse (∆ espèce, ∆ organes) miRNA et différenciation -​ ESCC: cellule souche VS LET-7: différenciation cellulaire -​ impact dans une tumeur (passer de souche à différencier et vice-versa) -​ Peuvent agir comme suppresseurs de tumeurs ou en causer à l’inverse (transition épithélio-mésenchymateuse) Ex. Contrôle post-transcriptionnel: Myostatine miRNA qui reconnaît le gène de myostatine coupe le gène → pas de prod. de myostatine → hypertrophie musculaire Ex. Traitement – maladie de Huntington miARN reconnaît l’allèle anormal, détruit l’ARN anormal et empêche la formation de Huntingtine Conclusion de l’inhibition épigénétique -​ Plusieurs mécanisme d’inhibition → une fois qu’un mécanisme est activé, il enclenchera tous les autres (double assurance) (comme cycle de Krebbs) Génétique classique des cancers Causes: délétion, translocation, mutations ponctuelles, frameshift, baisse d’activité de DNMT (activation non-spécifique de gènes et dédifférenciation cellulaire) ou hausse d’activité de DNMT (inhibition de gènes anti-oncogènes ou de cascades apoptotiques) ​ Réactivation d’oncogènes de télomérases, de facteurs angiogéniques, etc. Grossesses molaires a)​ Mole complète -​ Origine: deux spermatozoïdes, mais tout de même diploïde → pas de foetus -​ Particularités: villosités très volumineuses et placenta hyperplasique → risque d’évolution en tumeur b)​ Môle partielle -​ Origine: 69 chromosomes, 46 paternels et 23 maternels -​ Particularités: placenta volumineux et embryon absent c)​ Triploïdies non-molaires -​ Origine: 69 chromosomes; 46 maternels et 23 paternels -​ Particularités: poly-malformation (coeur, cerveau, palais & placenta), placentas hypoplasiques Inactivation du X Caractéristiques du X inactif -​ Similaire à hétérochromatine: régions promotrices et histones H3 hyper-méthylées, hypoacétylation des histones H4, condensation maximale -​ Hétérochromatine constitutive: hétérochromatine de structures sans gènes  -​ Hétérochromatine facultative: hétérochromatine du X inactivé Étapes de l’inactivation du X 1.​ Ratio X -​ Aucun ou plus d’un X activé → létal (X-1 = X à inactiver) -​ Localisation: centre d’inactivation sur bras long du chromosome X (aussi X pairing region aide à reconnaissance d’inactivation) 2.​ Choix aléatoire du X à inactiver -​ Cellules choisissent au hasard et après les cellules avec X maternel ou paternel se regroupent (mosaïcisme de l’inactivation du X – phénotype variable pour maladie X) -​ Lyonisation favorable: cellules a inactivé X avec maladie -​ Biais dans l’inactivation possible pour ∆ raisons (biais par hasard, mais peut tendre vers le chromosome qui est le mieux adapter) 3.​ Initiation de l’inactivation -​ Centre d’inactivation contient le gène XIST → transcrit en ARN (mais pas protéine) → reste dans noyau avec chromosome inactif -​ XIST est seulement exprimé par chromosome INACTIF → initie inactivation du X de part et d’autre du CI -​ Quand: au stade de blastocyte précoce 4.​ Propagation de l’inactivation -​ Propagation de XIST ARN 5.​ Maintient -​ Fonction: maintenir l’inactivation du chromosome X à travers les divisions cellulaires grâce à des procédés épigénétiques = réplication tardive du chromosome X Exceptions à l’inactivation du X (segments) -​ 15% du chromosome X échappe à l’inactivation -​ Régions pseudoautosomiques qui s’attachent au chromosome Y durant méiose -​ CI qui contient XIST, d’autres gènes avec rôle spécifique chez la femme -​ Mécanisme: les régions du X qui échappent sont liées à protéines CTCF et empêche XIST – signal hétérochromatinisation passe par-dessus Corpuscule de Barr -​ Concept: corpuscule qui adhère à la membrane nucléaire -​ Si un corpuscule de Barr, femme ou homme XXY