Génétique - CHAP 1 : Cytogénétique - PDF

Pr. H.DEHBI CHAP 1 : Cytogénétique : méthode d’étude des chromosomes Le chromosome :  Les caractéristiques générales :  Chromosome = corps colorable. (au niveau de la carte chromosomique = le caryotype).  Bâtonnets faits de chromatine ou sont alignés les gènes dans un ordre fix...

Pr. H.DEHBI CHAP 1 : Cytogénétique : méthode d’étude des chromosomes Le chromosome :  Les caractéristiques générales :  Chromosome = corps colorable. (au niveau de la carte chromosomique = le caryotype).  Bâtonnets faits de chromatine ou sont alignés les gènes dans un ordre fixe (2 chromatides)  Les chromosomes sont constitués d'une molécule d'ADN associée à de nombreuses protéines [histones].  Ne sont visibles que pendant une courte période du cycle cellulaire.(pendant la mitose; principalement la métaphase)  Support du matériel génétique: support de l'hérédité (l'information génétique). support de l'organisation de la vie cellulaire (le cycle cellulaire).  Le nombre de chromosomes par cellule est caractéristique d'espèce: Singe: 48 chromosomes = 24 paires. Drosophile: 8 chromosomes = 4 paires. Homme: 46 chromosomes = 23 paires. Haploïdie Et Diploïdie : Chrs haploïdes : dont lesquels les chrs sont individualisés généralement sont les gamètes [les spermatozoïdes chez l’homme et les ovaires chez la femme ]. Le stock de chromosomes complet = deux lots haploïdes. Le nombre haploïde étant n = 23. Chrs diploïdes : est une paire de chrs {chaque paire possède deux homologues}. Généralement sont les cellules somatiques (normaux) Chaque paire :1 chromosome maternel + 1 chromosome paternel d’où n+n =2n Le nombre diploïde étant 2n = 46.  Chez l’homme 46 chromosomes: – Autosomes : pair de chromosomes 1 au pair de chromosomes 22 – Gonosomes : chromosomes X et Y  Les parties du chromosome : Le centromère (CEN): Région d’union des deux chromatides sœurs. Au niveau de centre de chaque chr [ monochromatidien ou bichromatidien ] il existe le centromère. Kinetochores: C’est le centre d'organisation des microtubules qui est responsable de la fixation des chromosomes au fuseau mitotique lors de la mitose la formation du kinétochore est un phénomène épigénétique. Le télomère (pter et qter): Terminaison de chaque bras. Séquence ADN répétitive (Ex :AAAAAAA) qui: *Empêche les fusions avec d'autres chromosomes.{ Rôle protecteur} *L'attachement des télomères à l'enveloppe nucléaire {la méiose}. Rôle fondamental : Stabilisation et de protection des extrémités chromosomiques Positionner le chromosome dans le noyau et la richesse en gènes Toujours présent ++++ Mohamed Amine FALGHASS  Le chromosome est constitué des deux bras : bras court et bras long. Le chromosome Chaque bras est divisé en régions Chaque région est divisée en bandes. Le bras Chaque bande est divisée en sous bande. La région La classification avec ordre décroissant : La bande La sous bande Le caryotype:  Les idées générales : (définition) Le caryotype [la carte chromosomique] est nommé typage du noyau. Le caryotype est une technique qui permet l'étude des chromosomes en nombre et forme d'un individu. Le caryotype permet l'observation et la classification des chromosomes présents au cours de la métaphase ou de la prométaphase (étape intermédiaire entre pro et métaphase) de la mitose. l’établissement de la carte chromosomique des chromosomes humains grâce à une image, en microscopie optique.  La classification : Les chromosomes sont classés selon des critères de ressemblance morphologique : leur taille = du plus grand au plus petit 1 à 22. les bandes chromosomiques: Leurs nombres varie d'une mitose à l'autre et dépend du niveau de condensation du chromosome. L’index centromérique : p / p+q : – chromosomes métacentriques : 2 bras presque égaux, (1; 3…) – chromosomes télocentriques ou subtélocentriques avec un bras court très petit, (4;5…..) – chromosomes acrocentriques: bras p est très petit avec satellites p (13, 14, 15, 21, 22). Remarque : Les aspects morphologiques du chromosome sont en fonction d’index centromérique  Les techniques : 1. Obtenir des cellules en division: culture 2. Obtenir des métaphases nombreuses et de bonne qualité. 3. Identifier les chromosomes et les classer 4. Interpréter la formule chromosomique. Mohamed Amine FALGHASS 1. Produits biologiques : [PREPARATION] Le caryotype est réalisé à partir de tout tissu contenant des cellules nucléées *cellule eucaryote*. Les plus utilisées en pratique : o En période prénatale *avant la naissance* - Les villosités choriales: 11ème - 12ème SA - Le liquide amniotique: 14ème - 15ème SA - Le sang fœtal: 20ème SA o En période post-natale *après la naissances* - le sang total: lymphocytes (car possède un vrai noyau) - la peau: fibroblastes - la moelle osseuse 2. Conditions de prélèvement : - Le patient ne doit être ni sous antibiotique, ni antimitotique. - Le prélèvement fait sur tube hépariné aseptique T=4°C.  Les étapes du la technique chromosomique caryotype : 1. Cultures cellulaires : Réalisation avec un milieu de culture approprié, parfois associée à une stimulation (lymphocytes sanguins). La durée de la culture varie selon le type cellulaire et la quantité de matériel biologique disponible. (L'assurance de la stérilité est primordiale dans les cultures cellulaires, impliquant des prélèvements et manipulations aseptiques, ainsi que l'ajout d'antibiotiques. La vitalité cellulaire est évaluée, tandis que les milieux synthétiques. et des conditions physico-chimiques spécifiques, comme un pH de 7,2-7,4 et une température de 37°C, sont maintenus pour favoriser le métabolisme cellulaire optimal). 2. Blocage des mitoses en métaphase avec la Colchicine : Utilisation de la Colchicine, un poison du fuseau de division, pour bloquer les cellules en métaphase. 3. Choc hypotonique : Exposition des cellules à un milieu hypotonique pour provoquer leur gonflement et l'éclatement des noyaux. Essentiel pour obtenir un étalement correct des chromosomes. 4. Fixation : Dernière étape impliquant l'ajout d'un mélange d'alcool et d'acide acétique (acétate) …. 5. Étalement sur lames : Dispersion de la préparation en laissant tomber une goutte de la suspension cellulaire sur une lame. 6. Identification des chromosomes : Utilisation de la coloration simple (Giemsa) ou de techniques de bandes. La coloration au Giemsa donne une teinte rose violacée uniforme aux chromosomes, les distinguant principalement par leur taille et leur forme. Les techniques de bandes permettent une identification précise en créant une coloration inhomogène le long des chromosomes, générant des bandes sombres et claires spécifiques à chaque paire chromosomique. Cela fonctionne comme un code à barres pour une identification précise (très efficace).  La coloration différentielle : Coloration différentielle : identification précise de chaque chromosome ▪ nombre de bandes, ▪ largeur des bandes ▪ agencement des bandes Mohamed Amine FALGHASS Différents types de bandes : o Bandes G trypsine + Giemsa o Bandes R dénaturation thermique + Giemsa o Bandes Q quinacrine, bandes fluorescentes = bandes G o Bandes C centromériques o Bandes T télomériques Technique de dénaturation Ces techniques comportent 2 étapes : 1. séparation des 2 brins de l’ADN :dénaturation 2. reconstitution de l’ADN bicaténaire : renaturation. Bandes G|Q Bandes R : reverse band Les bases dominantes AT GC La richesse ou la Régions pauvres en gènes Régions riches en gènes pauvreté en gènes Types de chromatine Hétérochromatine constitutive Euchromatine La réplication Régions de réplication tardive Régions de réplication précoce Extrémités claires foncées chromosomiques Obtention  Lames blanches vieillies+++ (temps  Lames blanches chauffées à 87°C ou étuve) dans un tampon de pH 5,8  Dénaturation par la trypsine  Earle: Dénaturation par la chaleur  Coloration par le giemsa  Tampon phosphate pH 6,7 GTG (bandes G par Trypsine puis Giemsa)  Coloration par le giemsa + Rq : Coloration moutarde de quinacrine RHG (bandes R par chaleur (heat) puis et observation en lumière UV (bande Q) Giemsa) Bandes C: centromère  La mise en évidence l' hétérochromatine constitutive, qui correspond à des régions non codantes du génome comme les centromères  Les constrictions secondaires et de la partie distale du chromosome Y - ces régions chromosomiques ont de l’ADN répétitif ou ADN satellite, à réplication tardive.  10 à 15% du génome  polymorphisme marqué +++  cette coloration par le Sulfate de Baryium Bandes T et Bandes NOR bandes T: Une dénaturation thermique poussée ne laisse persister le marquage qu’au niveau des télomères. bandes NOR : consiste en un dépôt de nitrate d'argent qui met en évidence les organisateurs nucléolaires. Ces structures correspondent aux régions du génome contenant les gènes qui codent pour les ribosomes. Bande G Bande R Mohamed Amine FALGHASS  Bande C Bande T  L’analyse du caryotype : {L'interprétation du caryotype} La formule chromosomique est le moyen d'exprimer le résultat du La règle de lecture du caryotype fait appel : caryotype 1. Aux annotations en usage en cytogénétique: le résultat du caryotype et se déchiffre de la façon suivante : "Nombre de chromosomes par cellule", "Liste des chromosomes sexuels présents" X ou Y, ±"Liste des anomalies trouvées". - Le caryotype normal : homme 46, XY et femme 46, XX  autosome anormal: 47 , XX ,+21 & 45 , XY ,- 7  gonosome anormal: 47 , XXY & 45 , X0  Mosaicisme: 46, XY/ 47 , XX ,+ 21 anomalie  Translocation : 46,XX, t(1;18) Toutes les anomalies chromosomiques sont identifiées par une abréviation, permettant de les décrire dans la formule chromosomique ; les points de cassure sont également indiqués quand ils peuvent être identifiés. 2. Aux coordonnées cytogénétique Ce sont des indications chiffrées ou alphabétiques qui permettent d’identifier avec précision une partie, une portion ou un point d’un chromosome. La lecture du caryotype est définie par : – Le numéro du chromosome (z) – Le bras du chromosome (p|q) –La région (r) – La bande chromosomique (b) – La sous bande (s) >>>>>> z[p|q]rb.s Ex = 1 p32 : il s'agit du chromosome 1 au niveau du bras court (p) au niveau de la région 3 bande2. Ex = 5p36.3 : troisième sous bande de la sixième bande de la troisième région du bras court du chromosome 5  Ecrire la formule chromosomique : Nombre de chromosomes, chromosomes sexuels , anomalie(s) 46,XX 47,XX, +21 46,XY, r (20) Les doubles minutes ne sont pas inclues dans le nombre total de chromosomes. *Les doubles minutes qui sont de petites structures chromosomiques autonomes souvent associées à une amplification génique* Mohamed Amine FALGHASS   Mentionner le type d'anomalie Chaque anomalie a une abréviation : t, rob, der, idic, i, inv, r, mar, trp, ins, fra  Indiquer le type de transmission pat, mat, inh, dn (de novo), dpat, dmat, dinh  Séparation des anomalies Anomalies séparées les unes des autres par des virgules ( , ) 47,XY ,t(2:9)(p23:q34), +21 Exception: les anomalies conduisant à un dérivé sont listées à la suite sans virgule 46,XY,der (8)del(8)(p23)dup(8)(p22p21) inv (8)(p22p21)  Séparation des points de cassure situés sur différents chromosomes dans une même anomalie: séparés par un ( ; ) 46,XY,t(5;6) (p14;q21) Pas de séparation pour les points de cassure sur un même chromosome inv(5)(p11q23)  Description simplifiée / détaillée Description du chromosome remanié du pter au qter, point de cassure mentionné par : Simplifiée = 46,XY, der (8)del(8)(p23)dup(8)(p21p22) [dup (8) (p22p21)inv (8)(p22p21)] Détaillée = 46, XY, der (8)(::p23->p21::p21->p22::p21->qter).  Autres Techniques De Cytogénétique Conventionnelle: Hautes résolutions  Un caryotype standard présente une résolution de 300 à 550 bandes.  Les techniques de haute résolution visent à accroître le nombre de bandes en bloquant les chromosomes au début de leur condensation. Cela permet d'atteindre jusqu'à 800 ou même 1000 bandes par lot haploïde.  Bien que plus délicates à réaliser et interpréter que le caryotype standard, ces techniques de haute résolution sont capables de mettre en évidence des anomalies de taille beaucoup plus réduite.  Cependant, ces méthodes de haute résolution ne sont plus couramment utilisées. 2- ANALYSE DE LA REPLICATION: X INACTIF Dans la catégorie de la cytogénétique, l'analyse de la réplication se concentre sur le processus de X inactivé, permettant de comprendre comment les chromosomes X sont copiés et répartis dans les cellules. 3- ECHANGES DE CHROMATIDES SŒURS : Mohamed Amine FALGHASS 4- SYNDROMES D’INSTABILITE CHROMOSOMIQUE *Le syndrome de Fanconi est une maladie génétique rare caractérisée par une susceptibilité accrue aux cancers et des anomalies congénitales, résultant de défauts dans la réparation de l'ADN (mutation). *Le syndrome ICF est une maladie génétique rare caractérisée par des anomalies immunitaires, des instabilités centromériques chromosomiques et des traits faciaux distinctifs. *Le syndrome de Roberts est une maladie (affection) génétique rare caractérisée par des malformations congénitales sévères, telles que des anomalies craniofaciales, des membres anormalement courts et des déficiences intellectuelles, résultant de mutations dans le gène ESCO2. ATT : vous pouvez retenir ceci en bref (pas de détaille) Comme résumé, le caryotype (Cytogénétique Conventionnelle) possède des avantages comme il possède aussi des inconvénients :  Avantages: Analyse pangénomique Anomalies déséquilibrées et équilibrées  Inconvénients: Résolution limitées à 5-10Mb Nécessite une étape de culture cellulaire  Cytogénétique moléculaire : 3 Techniques : - Hybridation in situ (“FISH”) - Caryotype multicouleur (“M-FISH / SKY”) - Analyse chromosomique sur puces à ADN (ACPA) 1- Hybridation in situ (“FISH”) Principe de l'hybridation in situ fluorescente ADN à explorer Sonde nucléique « marquée » (Dénaturation et Hybridation ) 1e étape : dénaturation de l’ADN et de la sonde 2e étape : hybridation 3e étape : lecture, fonction du « marqueur » Hybridation in situ (“FISH”) o Sondes “chromosomes spécifiques” o Sondes de “peinture chromosomique” o Sondes “locus spécifiques” o Sondes “télomériques” 2- Hybridation Caryotype multicouleur (“M-FISH / SKY”) (technique SKY:Spectral Karyotype) Mohamed Amine FALGHASS  HYBRIDATION IN SITU (le chromosome dénaturé + la sonde dénaturée ) Sonde chromosome Soude peinture Sonde locus sepecifique Sonde télométrique spécifique chromosomique Au niveau métaphasique ou Au niveau métaphasique Au niveau métaphasique ou Au niveau métaphasique ou interphasique (noyau ou [mitose ] interphasique (noyau ou interphasique (noyau ou sans noyau [mitose ] sans noyau [mitose ] sans noyau [mitose ] Coloration au niveau Coloration entière marque Coloration d’une séquence Coloration au niveau centromerique et aussi des tout le chromosome (totale) spécifique télométrique séquence spécifique (coloration partielle ) Compter tout le nombre de La même chose (comme le La même chose (comme le La même chose (comme le chromosome en paire sonde chromosome sonde chromosome sonde chromosome ( d’où la coloration est spécifique ). spécifique ). spécifique ). spécifique pour chaque paire de chromosome APPLICATION : EXEMPLE : EXEMPLE : EXEMPLE :  Les cellules  Le diagnostique d’une cri du chat : Sonde 5p15.2  Sondes empathiques t(2 ;7) & sonde chromosome pantélomériques  Les celles spécifique du 5 pour le  Sondes spermatozoïde diagnostic d’une subtélomériques  Les cellules eucaryote del(5p15.2) T(8;18)(qtel;qtel) (somatique ) Prader Willi : Sondes principalement les 15q11-q12 & 15qter + métaphasique chromosome spécifique du  Aussi utilisée au nv de 15 pour le diagnostic d’une la coupe histologique del(15q11-q12) syndrome de Williams : Sondes de 7q11.23 et de 7q31 pour le diagnostic d’un syndrome de Williams Trisomie 21 Sondes pantélomériques HYBRIDATION CARYOTYPE MULTICOULEUR (“M-FISH / SKY”) (technique SKY:Spectral Karyotype) C’est une technique nouvelle, utilisant différentes sondes, spécifiques chacune d'un seul chromosome entier. Ces sondes sont marquées avec des proportions variables de cinq fluorochromes différents et vont s’hybridées avec les chromosomes. Ceci donne une signature spectrale caractéristique à chaque paire de chromosomes. Les chromosomes peuvent alors être automatiquement identifiés en microscopie de fluorescence couplée avec un interféromètre (imagerie spectrale). Identifier très aisément des recombinaisons chromosomiques. Mohamed Amine FALGHASS Avantages de cette hybridation Analyse globale du génome Etude des caryotypes complexes (hématologie) Etude des insertions Identification des marqueurs même en mosaïque Inconvenients de cette hybridation Ne détecte pas les anomalies intrachromosomiques Ne précise pas la localisation de l'anomalie chromosomique Niveau de résolution 2-3 Mb (limité) N'est pas accessible à toutes le équipes Nomenclature FISH : >> intra chromosomique (il y a deux points de cassure avec respect des télomères et perte d'un fragment intermédiaire) *terminale (à l'extrémité d'un bras). >>> (un seul point de cassure, elle intéresse le télomère et perte du fragment terminal) Délétions constitutionnelles : o Sur un autosome: retentissement phénotypique majeur: par exemple, le syndrome de Wolf ou le "cri du chat." o Sur un gonosome, comme le chromosome sexuel X, une délétion peut entraîner le syndrome de Turner avec des problèmes de différenciation sexuelle. Délétions acquises : o Peuvent être responsables de la perte d'un gène suppresseur de cancer Exemple: rétinoblastome Chromosome en anneau (r):  Un chromosome en anneau a une forme circulaire résultant d'une cassure aux deux extrémités du chromosome.  C'est une anomalie déséquilibrée impliquant la perte de segments distaux.  Les structures en anneau sont assimilables à une double délétion, et cela peut causer des problèmes génétiques. Inversion (inv):  L'inversion est le retournement de 180° d'un segment de chromosome.  Il peut être *péricentral (impliquant le centromère)>> [les 2 points de cassure sont sur les 2 bras du chromosome] * paracentrique (épargnant le centromère)>> [les 2 points de cassure sont sur le même bras du chromosome]  Les remaniements équilibrés peuvent causer des difficultés d'appariement pendant la méiose. Mohamed Amine FALGHASS Isochromosome (i):  L'isochromosome est un chromosome anormal formé de deux bras identiques d'un même chromosome avec la perte de l'autre bras.  Il peut causer une tétrasomie pour le bras dupliqué, parfois associée au syndrome de Turner. Mécanisme : En 1ère division méiose: matériel génétique dupliqué sera hétérozygote En 2ème division de méiose ou au cours d'une mitose: matériel génétique dupliqué sera homozygote Duplication (dup):  La duplication est la présence en double exemplaire d'une région chromosomique.  Elle peut être *directe (même orientation) *inversée (orientation opposée).  Les duplications sont des remaniements déséquilibrés, parfois associés à des trisomies pures. Anomalies qui touchent deux chromosomes : translocation robertsonnienne translocation réciproque Insertions Chromosomes dicentrique ou pseudodicentrique Remaniements plus complexes Translocations robertsoniennes(rob):  Les translocations peuvent être équilibrées ou non équilibrées, survenir de novo ou être transmises, et se divisent en translocations robertsoniennes et réciproques.  Les translocations robertsoniennes impliquent la fusion centrique entre chromosomes acrocentriques, créant un chromosome dicentrique.  Elles peuvent conduire à des déséquilibres de ségrégation pendant la méiose, entraînant des zygotes trisomiques ou monosomiques.  Les translocations robertsoniennes sont associées à des formes familiales de trisomie 21 et 13. Mohamed Amine FALGHASS   Formation des gamètes chez le porteur sain : Une cellule avec 45 chromosomes Paires 14 et 21 : 3 chromosomes Comment les répartir lors de la 1ère division méiotique en 2 cellules ? 1. 1er possibilité : Une cellule : 2 chromosomes Une cellule : 1 chromosome 2. 2éme possibilité : Une cellule : 3 chromosomes Une cellule :0 chromosomes Translocations réciproques (t):  Ces translocations résultent d'échanges de segments chromosomiques entre deux chromosomes.  Les porteurs de translocations réciproques équilibrées peuvent former des gamètes normaux ou non équilibrés.  La ségrégation alterne et adjacente 1 sont les plus fréquentes.  Les conséquences dépendent de la taille de la région impliquée et peuvent causer des troubles de la spermatogénèse ou des interruptions de grossesse spontanée. Insertions (ins):  Les insertions impliquent le transfert d'un segment intercalaire d'un bras chromosomique à un autre.  Elles peuvent causer la formation de gamètes monosomiques ou trisomiques pour le segment inséré pendant la méiose.  Chromosomes dicentriques ou pseudodicentriques:Ces chromosomes ont 2 centromères et résultent de la fusion de deux chromosomes.  Lorsque les centromères sont suffisamment éloignés, l'un d'entre eux perd sa fonction, formant un pseudodicentrique. Sites fragiles (fra):  Certains individus ont des zones de fragilité constitutionnelle localisée sur un autosome.  Ces sites fragiles varient avec les conditions de culture et n'ont souvent pas d'effet phénotypique connu.  Certains sites, comme celui en Xq27.3, peuvent causer des retards mentaux chez les garçons. Mohamed Amine FALGHASS Microdélétions: (cas particulier)  Les microdélétions sont de petites délétions invisibles sur le caryotype standard.  Elles résultent de crossing-over anormaux pendant la méiose, entraînant la délétion de petites zones chromosomiques.  Ces microdélétions sont détectées par hybridation in situ fluorescente avec des sondes moléculaires spécifiques. Mécanisme : Lors de certains crossing-over, le misappariement de séquences d’ADN ayant une forte homologie de séquence entraîne la délétion de la zone chromosomique comprise entre les séquences homologues Instabilités chromosomiques ou Cassures chromosomiques Remaniements chromosomiques particuliers Cassures chromatidiennes spontanées ou induites (UV, Agents cassants) Réarrangements – homologues – Non homolgues Echange de Chromatide Sœur (SCE) Séparation prématurée des centromères (PCS) Caryotype Caryotype après sensibilisation par des agents pontants (moutarde azotée, mitomycine C, diepoxybutane (DEP), cisplatine, cyclophosphamide) images spécifiques entre chromosomes non homologues (images triradiales / quadriradiales) nombreuses cassures chromosomiques dans une même métaphase Configuration en rosette Utilisation d’un témoin sain Répéter l’examen +++ Causes Conséquences Syndromes avec prédisposition Anomalie de réparation de l'ADN au cours du cycle cellulaire au cancer avec syndrome Les maladies cassantes: malformatif Anémie de Fanconi +/- retard mental Ataxie télangiectasie Syndrome de Bloom Exemples Xeroderma Pigmentosum…  Anémie de Fanconi - Syndrome polymalformatif+ predisposition aux cancers - Cassures chromosomiques +++  Syndrome de bloom Incidence de cancer très élevée ce qui constitue la principale cause de mortalité. Ces cancers surviennent précocement. ▪ cellules BS : structure en « arlequin » ▪ SCE X10 ▪ SCE : manifestation cytologique d’événements de recombinaison homologuependant la phase S ▪ SCE : reflètent le redémarrage des fourches de réplication bloquées et la réparation de cassure double brin Mohamed Amine FALGHASS Constitutionnelles: Rares Le plus souvent, de novo Pré-zygotique ou à la fecondation Acquises: Post-zygotique Mosaïques fréquentes (recombinaison mitotique intra chromosomique) Anomalie de nombre : Ces anomalies sont bien sûr toujours déséquilibrées, mais certaines sont viables : la plupart des anomalies des gonosomes. pour les autosomes, les trisomies 21, 13, 18, homogènes ou en mosaïque et les trisomies 8 et 9 en mosaïque. Anomalie de structure : 1. Anomalie équilibrée :  Pas d'impact clinique sur le porteur.  Peut entraîner une diminution de la fécondité.  Risque d'anomalies chromosomiques déséquilibrées dans la descendance. 2. Anomalie déséquilibrée :  Effets dépendent du nombre et de l'importance des gènes impliqués.  Les déséquilibres en excès sont généralement plus viables que ceux en défaut. Il est crucial de noter que l'impact spécifique dépend de la nature exacte de l'anomalie et des gènes concernés. Les conseils d'un professionnel de la santé sont essentiels pour évaluer les implications précises d'une anomalie chromosomique donnée. Les effets : 1. Effet de dosage génique :  Perte ou gain de matériel chromosomique.  Augmentation ou diminution du nombre de copies de gènes et de protéines. 2. Effets directs :  Interruption de gènes au point de cassure d'un réarrangement. 3. Pseudogénisation :  Perte de fonction d'un gène, devenant un pseudogène non exprimé. 4. Effet de position :  Gènes déplacés de leur localisation initiale et de leurs séquences régulatrices. 5. Néofonctionnalisation :  Apparition d'une nouvelle fonction génique. 6. Adaptation cellulaire ou tissulaire :  Maintien de la fonction originelle, mais une copie peut acquérir une expression spécifique ou une localisation cellulaire différente. 7. Subfonctionnalisation :  Perte d'une des fonctions pour chaque copie de gène. 8. Empreinte parentale :  Anomalie d'origine parentale sur un chromosome, avec des effets liés à l'empreinte génétique. 9. Production de nouvelles protéines :  Formation de gènes chimériques, entraînant la production de nouvelles protéines. Mohamed Amine FALGHASS Pr. H.DEHBI Chap 3 : La génétique humaine :  Rappels : Infos générales : Gène: Un gène est un segment d'ADN situé à un emplacement spécifique d'un chromosome. Il code pour une protéine, constituant ainsi une unité élémentaire d'ADN. Les gènes peuvent se dupliquer, subir des mutations et transmettre un message héréditaire. Locus: Le locus représente l'emplacement précis occupé par un gène sur un chromosome. Les allèles d'un même gène se situent toujours au même locus, et au pluriel, on parle de loci. Allèle: Un allèle est une version spécifique d'un gène. Bien que deux allèles puissent avoir la même fonction, ils l'exercent de manière différente. Un exemple est donné par les allèles A, B et O dans le système sanguin ABO. Génotype: Le génotype est la constitution génétique complète d'un individu, représentant l'ensemble de son information génétique. Phénotype: Le phénotype englobe tous les traits visibles d'un individu, reflétant la partie du génotype exprimée ainsi que les phénomènes influencés par le milieu extérieur. Rappels de Génétique: Mutation: Une mutation se produit lorsqu'il y a une modification accidentelle de la séquence de nucléotides de l'ADN, pouvant avoir des implications sur les traits génétiques. Homozygote: Un individu est considéré comme homozygote pour un gène donné s'il possède deux allèles identiques en un locus spécifique, provenant d'une paire de chromosomes homologues. Hétérozygote: Un individu est hétérozygote pour un gène donné s'il possède deux allèles différents en un locus spécifique, issus d'une paire de chromosomes homologues. Hémizygote: Le terme hémizygote désigne un locus présent en un seul exemplaire dans le génotype. Un exemple est trouvé dans les gènes et loci du chromosome X chez les hommes. Maladie Congénitale: Une maladie congénitale est présente dès la naissance. Elle peut avoir une origine génétique, mais elle peut aussi résulter d'autres facteurs, tels que la rubéole contractée pendant la grossesse, pouvant entraîner des anomalies congénitales. Rappels de l'arbre généalogique REMARQUE : La construction de l'arbre généalogique utilise des symboles internationaux Mohamed Amine FALGHASS   Hérédité mendélienne Hérédité monogénique ou hérédité monofactorielle est une transmission des maladies génétiques dues à une mutation dans un seul gène Les notions de dominance et de récessivité sont fondamentales pour comprendre l’hérédité monogénique. Elles définissent les relations entre deux allèles situés au même locus sur les chromosomes homologues. L'allèle A est dit dominant sur l'allèle B si: les phénotypes associés au génotype homozygote AA et hétérozygote AB sont identiques; l'allèle B est dit alors récessif. Si le phénotype d'un sujet AB est intermédiaire entre ceux résultant de AA et de BB, les allèles A et B sont dits semi- dominants. Si le sujet AB exprime à la fois ce qui est observé pour le génotype AA et pour celui BB, les 2 allèles sont dits co-dominants (c'est le cas des groupes sanguins A et B) HÉRÉDITÉ AUTOSOMIQUE DOMINANTE 1. Localisation sur les autosomes :  Le gène responsable de la maladie est situé sur les autosomes, les chromosomes non sexuels. 2. Dominance de l'allèle muté :  L'allèle muté est dominant par rapport à l'allèle sauvage, conduisant à l'expression de la maladie chez les individus hétérozygotes. 3. Fréquence égale entre les sexes :  Les deux sexes sont affectés avec la même fréquence. 4. Transmission par les deux sexes :  Les deux sexes peuvent transmettre la maladie à leur descendance. 5. Risque de transmission de 50% :  Le risque de transmission de la pathologie est de 50%, ce qui signifie qu'un enfant a une probabilité de 50% d'hériter de l'allèle muté. Caractéristiques Particulières: 1. Pénétrance incomplète :  Un individu porteur de la mutation peut ne montrer aucun signe clinique de la maladie. La pénétrance est définie par le rapport du nombre de porteurs de la mutation présentant la maladie sur le nombre total de porteurs. Des facteurs environnementaux ou des gènes modificateurs peuvent influencer cela. PI=N(nbre des heterozygotes malades/ nbre total des heterozygotes) 2. Expressivité variable :  L'expression de la maladie peut varier d'un individu à l'autre. Par exemple, dans la neurofibromatose de type I, les signes cliniques peuvent varier en nature et en gravité au sein d'une même famille. Ex : Phacomatose Mohamed Amine FALGHASS  3. Mutations récentes ou néomutations :  Des sujets malades peuvent naître de parents apparemment sains. Cela est expliqué par l'apparition d'une nouvelle mutation dans l'un des gamètes parentaux. 4. Mosaïques germinales :  Certains individus peuvent présenter une double population de cellules germinales, certaines portant la mutation et d'autres étant sauvages. Cela peut entraîner des parents apparemment indemnes ayant des enfants atteints. 5. Anticipation :  L'âge d'apparition de la maladie devient de plus en plus précoce au fil des générations successives. Un exemple est la dystrophie myotonique de Steinert. 6. Pléiotropie :  Certains gènes peuvent affecter un seul organe (limitée) , tandis que d'autres peuvent entraîner des anomalies dans de nombreux organes, un phénomène appelé pléiotropie. HÉRÉDITÉ AUTOSOMIQUE RECESSIVE Les maladies héritées selon le mode autosomique récessif (AR) présentent certaines caractéristiques distinctes : 1. Localisation des gènes :  Les gènes responsables de ces maladies sont localisés sur les autosomes. 2. Expression de la maladie :  L'allèle muté responsable est récessif par rapport à l'allèle sauvage.  Les hétérozygotes sont sains, et la maladie s'exprime uniquement chez les individus homozygotes. 3. Transmission et Risque de Récurrence :  Les deux sexes sont atteints avec une fréquence égale.  Les deux parents sains sont hétérozygotes.  La répartition des cas est horizontale dans les générations.  Le risque de récurrence lorsqu'un couple est constitué d'individus hétérozygotes est de 1/4. Caractéristiques Particulières: 1. Consanguinité :  Le terme correct est "union entre sujets apparentés," désignant une relation entre deux individus partageant au moins un ancêtre commun.  Dans ce cas, il existe un risque accru pour l'homme et la femme d'avoir reçu le même allèle de leur ancêtre commun à un locus donné, conduisant à des enfants homozygotes ( dont il est atteint ).  Le coefficient de consanguinité quantifie la probabilité que les enfants de cette union héritent effectivement de deux allèles identiques. 2. L'hétérogénéité génétique : o L'hétérogénéité génétique concerne tous les modes de transmission, mais elle est particulièrement illustrée par les maladies autosomiques récessives (AR). Mohamed Amine FALGHASS  o Hétérogénéité allélique ou intralocus : Une maladie peut être causée par des mutations différentes (alléliques) dans le même gène. Par exemple, la mucoviscidose présente plus de 700 mutations différentes du gène CFTR. Un individu malade portant deux mutations différentes au même locus est appelé hétérozygote composite. o Hétérogénéité interlocus : Un phénotype apparemment identique peut résulter de mutations dans des gènes différents. Par exemple, les rétinites pigmentaires impliquent plus de 40 loci différents (AD, AR et RLX). Hérédité liée au chromosome X - Les maladies dont le gène est localisé sur le chromosome X - se transmettent le plus souvent sur le mode récessif lié à l'X - mais certaines sont transmises sur le mode dominant lié à l'X. ▪ 3 types de transmissions liées à l ’X Dominant lié à l ’X létal chez le garçon Dominant lié à l ’X avec paradoxe de Sherman Récessif lié à l ’X Transmission En général par les filles si récessives ▪ Transmission par les pères si dominant non létal ▪ Jamais de transmission Père Fils Hérédité Liée à l ’X HÉRÉDITÉ Récessive liée à x  Dans ce mode d'hérédité, l'allèle morbide se comporte comme un caractère récessif. Les femmes hétérozygotes ne sont pas atteintes mais peuvent transmettre la maladie; elles sont dites conductrices (potentiel / obligatoire) de la maladie.  La maladie ne se manifeste que chez les sujets de sexe masculin (XY) ne possédant qu'une seule copie du gène (sujets hémizygotes). Caractéristique de l'hérédité R liée à X  Seuls les garçons sont atteints.  Dans les formes familiales, les sujets mâles atteints se retrouvent uniquement dans la lignée maternelle.  Il n'y a aucun sujet atteint dans la lignée paternelle et l'on n'observe jamais de transmission père-fils. Mohamed Amine FALGHASS  Les risques pour une femme conductrice sont les suivants : Un garçon sur deux est atteint. Une fille sur deux est conductrice. si un homme atteint se reproduit, aucun de ses enfants n'est malade mais toutes ses filles sont conductrices. Caractéristiques Particulières: o Inactivation du chromosome X Dans chacune des cellules somatiques des femmes, les allèles d'un seul chromosome X sont fonctionnels; ceux portés par l'autre chromosome X sont pratiquement tous inactivés. L'inactivation d'un des chromosomes X se fait au hasard, à un stade précocede l'embryogenèse. Caractéristiques Inactivation du chromosome X L’inactivation de l’X connue sous le nom de lyonisation Tôt dans l’embryogénèse du sexe féminin, un X est inactivé L’inactivation se fait au hasard dans chacune des cellules A peu près tous les gènes de l’X inactivés ont réprimés L’inactivation est permanente et maintenue lors des mitoses MECANISME :  L'inactivation de l'un des X intervient très tôt au cours de l'embryogenèse (7-10j post fécondation),  Le choix de I'X se fait au hasard dans chaque cellule, on a donc une chance sur deux que ce soit I'X paternel ou I'X maternel qui soit inactivé  Transmission clonale d'une cellule à l'autre (irréversible dans les cellules somatiques)  Réversible, uniquement, dans les cellules germinales, au cours de la gamétogenèse chaque ovule reçoit une copie active du chromosome. REMARQUE : Chez une femme hétérozygote pour une maladie RLX, l'inactivation peut toucher soit le chromosome porteur de l'allèle muté soit celui porteur de l'allèle sain (le Meilleur c de toucher l’allèle muté). La répartition aléatoire des X actifs dans tous les tissus explique la variabilité d'expression de l'allèle muté qui peut entraîner des anomalies biologiques (voire cliniques) chez les conductrices Mohamed Amine FALGHASS  o Détection des femmes conductrices (hétérozygotes) le dépistage des conductrices est essentiel en raison du risque de transmission et des possibilités éventuelles de diagnostic prénatal. Cette détection peut se faire: a. signes cliniques ou biologiques mineurs de l'affection en cause (dosage sanguin des enzymes musculaires dans la dystrophie musculaire de Duchenne ou dosage de l’activité du facteur VIII dans l'hémophilie A). Ce type de détection n’est possible que pour certaines maladies et toutes les conductrices n’expriment pas d’anomalie. b. par la biologie moléculaire: quand le gène ou sa localisation sont connus. o Mutations de novo -peut survenir au cours de la méiose d'un individu totalement sain et non porteur de la mutation. - Une mutation survenue au cours de la méiose masculine peut donner naissance à une fille conductrice; une mutation survenue au cours de la méiose féminine peut donner soit une fille conductrice soit un garçon atteint. Caractéristiques  Les deux sexes peuvent être touchés par la maladie  En général, les filles hétérozygotes sont moins sévèrement malades que les garçons  Les femmes atteintes peuvent transmettre leur maladie aux enfants des deux sexes avec un risque de 1/2  Dans la descendance d'un homme atteint toutes les filles reçoivent le gène muté; en revanche, il n'y a jamais de garçon atteint (pas de transmission père fils) Hérédité Dominante liée à l'X :  La maladie s'exprime chez les hommes et les femmes.  Le gène muté peut être transmis par le père ou la mère.  Si transmis par le père, celui-ci est obligatoirement malade.  Si transmis par la mère, elle est obligatoirement malade, mais la gravité peut varier (le gène est dominant).  Caractéristiques : atteint autant les hommes que les femmes.  Le père atteint ne transmet pas la maladie à son fils mais la transmet à toutes ses filles.  La mère atteinte transmet la maladie à la moitié de ses filles et de ses fils. Hérédité holandrique (liée à l'Y) : 1. Dominante liée à l'Y 2. Aucune transmission de mère à fils. 3. Tous les fils sont atteints. 4. Transmission verticale. 5. Exemple : hyper pilosité des oreilles. 6. Transmission par les chromosomes Y. Mohamed Amine FALGHASS   Hérédité non-mendélienne Ne suit pas les lois classiques de l'hérédité de Mendel. Implique des mécanismes complexes et variés. Hérédité Mitochondriale : Les maladies résultent de défauts au niveau des mitochondries. Les tissus à fort besoin énergétique sont les plus touchés. Origine exclusivement maternelle des mitochondries. Homoplasmie lorsque toutes les mitochondries d'une cellule sont anormales. Hétéroplasmie lorsque seulement quelques mitochondries sont anormales. L'âge de déclenchement, la sévérité, et les symptômes dépendent du pourcentage de mitochondries anormales dans un tissu donné. Mosaïques Germinales : Définies par la présence d'une double population de cellules germinales. Impact sur la transmission génétique. Transmission Génétique : Transmission autosomique dominante (AD), récessive (AR), dominante liée à l'X (DX), multigénique. Implique des mécanismes variés, tels que l'anomalie chromosomique équilibrée, la translocation chromosomique équilibrée, la trisomie, etc. Empreinte Parentale : Phénomène physiologique impliquant quelques dizaines de gènes. Conduit à l'expression d'une seule des deux copies parentales de chaque gène. Joue un rôle dans la croissance fœtale et post-natale. Caractéristique : - Expression mono-allélique qui dépend de son origine parentale - L’empreinte parentale résulte de « marques d’empreinte », qui sont apposées dans les gamètes. - Ces modifications sont spécifiques de certaines séquences régulant l’expression des gènes : les “Eléments de Contrôle de l’Empreinte” ou “Centres d’Empreinte”. - Empreinte change après passage dans la lignée germinale de sexe oppose => effacement et réapposition de l’empreinte Hérédité multigénique : L'hérédité multigénique implique l'influence de plusieurs gènes simultanément sur un trait ou une maladie. Cependant, l'environnement joue également un rôle crucial dans l'expression de ces gènes. Des facteurs environnementaux tels que l'alimentation, le mode de vie, l'exposition à des agents pathogènes, et d'autres influences externes peuvent interagir avec la prédisposition génétique. Ex: Hircshsprung, HTA, PR, Diabète Mohamed Amine FALGHASS