Cours n°1. Génepdf PDF

# GÉNÉTIQUE MÉDICALE - Introduction à la génétique médicale ## Introduction à la Génétique Médicale: Les champs de la Génétique Médicale - La place de la Génétique Médicale en Médecine ### Plan: - A. Introduction - B. Rappels fondamentaux #### I. Le support de l'information génétique - a) La mo...

# GÉNÉTIQUE MÉDICALE - Introduction à la génétique médicale ## Introduction à la Génétique Médicale: Les champs de la Génétique Médicale - La place de la Génétique Médicale en Médecine ### Plan: - A. Introduction - B. Rappels fondamentaux #### I. Le support de l'information génétique - a) La molécule d'ADN - b) Le génome humain - c) Variabilité interindividuelle du génome humain #### II. Les différentes techniques d'analyse - a) Une nouvelle ère: le génome personnel - b) Compte rendu d'analyse mutationnelle par NGS #### III. Champs et particularités de la génétique médicale - a) La généralisation du séquençage génome entier à visée diagnostique - b) Structuration nationale du diagnostic génétique moléculaire pour les maladies rares en France ## A. Introduction La génétique est une discipline transversale, qui concerne tous les moments de la vie, on va avoir surtout des notions concernant la période péri, pré et post natale, pédiatrique et adulte. Le développement des technologies permet maintenant d'utiliser des approches génétiques de diverses manières. ## B. Rappels fondamentaux #### I. Le support de l'information génétique - a) La molécule d'ADN Tout d'abord, il faut avoir en tête le flux d'informations qui a été initialement dévoilé par la mise en évidence de la structure d'ADN dans les années 50, où l'ADN peut par le mécanisme de la réplication permettre un maintien fidèle de l'information génétique qui est donc copiée au travers des générations cellulaires successives. L'information contenue dans la séquence de l'ADN va être traduite en protéines par les phénomènes de transcription de l'ADN en ARN et la traduction en protéines, permettant une transmission de l'information génétique à partir du code génétique vers une fonctionnalité au niveau de la cellule, ces fonctionnalités pouvant être ubiquitaires (c'est-à-dire des protéines ayants le même rôle dans toutes les cellules de l'organisme) ou alors spécifiques lorsqu'il y a une fonctionnalité des protéines limitée à un tissu donné. L'ADN peut être réparé en cas de besoin grâce à de très nombreux systèmes très efficaces de détection et de réparation d'anomalies ou de lésions de l'ADN. Il faut savoir que les systèmes de réparation peuvent parfois être défaillants ce qui va engendrer la persistance des mutations qui peuvent soient être tellement sévères que la cellule va mourir soit être maintenus et avoir un effet fonctionnel plus ou moins sévère. - b) Le génome humain Nous vivons dans une ère post-génomique avec la réalisation du projet international de séquençage du génome humain, qui a été souvent comparé dans son ampleur au premier voyage sur la lune. Ce projet a conduit à l'implication de plus d'une dizaine de laboratoires sur le plan international à la détermination par séquençage du génome humain dont la version initiale a été publiée en 2001, avec une version plus finalisée en 2003. Le génome humain, est composé de : - Le génome nucléaire (la majorité de l'information génétique), qui est composé d'environ 3 milliards de paires de bases (=pb) divisé en 23 paires de chromosomes (22 autosomes et 1 paire de chromosomes sexuels). - Le génome mitochondrial (partie minoritaire du génome) ne comporte qu'environ 16 000 pb soit 37 gènes. Il est essentiel pour la fonction respiratoire associé à la mitochondrie. Cet ADN (qui est circulaire) est particulier notamment car sa transmission est uniquement maternelle (à la fécondation, les mitochondries sont issues de l'ovocyte) et qu'il existe des techniques spécifiques d'analyse. Un cours y sera dédié. On va souvent déterminer les anomalies détectées au niveau du génome par leur taille. L'unité de mesure de l'ADN est la paire de base (abréviation: pb). On utilise également des multiples de cette unité : - 1 kilobase (kb) = 1 000 paires de bases - 1 mégabase (Mb) = 1 million de paires de bases #### Représentation de la molécule d'ADN : Une séquence d'ADN est orientée dans le sens 5'>3'. Elle est définie par une succession de bases A, T, C, G, dont certaines peuvent être en région codante et d'autres en région non codante. C'est l'enchainement qui permettra de déterminer la séquence de l'information génétique. #### Définition d'un gène (à retenir): Il constitue un segment d'ADN porteur d'une information génétique et qui permet la synthèse d'une ou plusieurs protéines ou ARN. On associe un gène à l'expression d'une protéine mais il faut savoir qu'il y a des gênes qui vont coder des ARN qui ne seront jamais être traduit en protéine, et ce sera justement l'ARN qui jouera un rôle régulateur sur l'expression d'autres gènes. #### Exemple d'un gène de petite taille : En partant de la région 5' du gène, on a: - Exon 1, qui a une région codante et non codante, le codon ATG ou codon Start codera pour une méthionine, c'est là que débutera la traduction. - Une région régulatrice non codante en amont (5') de la séquence codante. On retrouve des signaux de début de lecture de l'ARNm, des informations sur le promoteur qui vont déterminer le niveau de la spécificité du gène. - Intron 1, 2, etc... qui sont des régions non codantes dans lesquelles on peut trouver des éléments régulateurs importants pour réguler le niveau d'expression du gène par exemple. - Aux jonctions Exon / Intron, on y trouve certains sites d'épissage, permettant l'élimination des introns lors de la maturation de l'ARNm. - Dernier exon avec une partie codante, un codon stop qui va signaler l'arrêt de la traduction. - Une région régulatrice en aval (3') de la séquence codante (moins importante qu'en amont) permettant l'ajout de la queue poly-A, c'est une région qui permet la stabilisation de l'ARNm. #### Quelques notions d'ordre de grandeur : - Un gène comporte en moyenne environ 9/ 10 exons par gène. Et en moyenne un exon va faire à peu près 150 pb ce qui fait en moyenne pour un gène une séquence codante d'environ 1500 pb. Et donc une protéine si l'on divise par trois (3 nucleotides=1 AA) on aura des protéines d'environ 400/500AA. #### Structure du gène : - L'information génétique codante pour la synthèse des protéines est contenue dans les exons. Attention il y a certains exons qui seront non codants (ATG: initiation de la traduction). - Les séquences régulatrices sont plusieurs dans le génome, elles sont impliquées dans la régulation de la transcription, dans la maturation de l'ARNm (épissage), dans la stabilité de l'ARNm...etc. Elles peuvent être en région codante ou non codante. (Important à retenir) #### NB: La séquence codante comporte deux niveaux d'information: c'est un point essentiel pour l'interprétation des données génétiques: la séquence nucléotidique et les séquences régulatrices. - La séquence nucléotidique détermine, par son enchainement, la séquence d'acides aminés de la protéine codée via le code génétique. La séquence nucléotidique, y compris en région codante, comporte aussi des séquences régulatrices. A chaque fois qu'on aura une variation de la séquence, il faudra se poser la question est ce que cette variation a une conséquence sur l'enchainement d'acides aminés, il faut aussi se demander si cette variation peut modifier un élément régulateur qui, de ce fait, peut avoir un effet pathogène sur la fonction du gène. #### Pour récapituler : - Le gène est structuré en exons/introns. - Les régions régulatrices peuvent être: en amont 5', en aval 3' du gène mais également dans les introns. - Les éléments régulateurs peuvent être en régions codantes ou non codantes. A retenir: Il y a un flux d'information à partir duquel l'ADN génomique va être transcrit en pré-ARNm qui va subir différentes étapes de maturation notamment grâce à la régulation fine, toute la séquence codante va être raboutée pour ensuite être traduite en protéine. Ainsi on peut bien comprendre les mécanismes fonctionnels et surtout les conséquences biologiques associées lorsqu'une variation a un effet pathogène au niveau du gène car il y a une répercussion sur l'ARNm et/ou la protéine. #### Les mutations : - **Définition (à connaitre):** Les Mutations (variants) désignent historiquement n'importe quel changement intervenu dans la séquence de l'ADN, sans préjuger de sa pathogénicité, à l'échelle du gène ou du chromosome. Un variant non pathogène est aussi appelé mutation. Les polymorphismes sont donc par définition des mutations, et les anomalies chromosomiques le sont aussi (trisomie 21 par exemple). - **Dans un contexte médical, le mot mutation n'est ainsi pas recommandé, car il a une connotation négative.** Les Sociétés Savantes Internationales de Génétique adoptent un changement de nomenclature pour utiliser le terme variant ou variation de séquence, pour lequel on spécifiera s'il est pathogène ou non (il y a notamment une classification internationale utilisée dans tous les laboratoires). - **Lorsque survient une variation au niveau de l'ADN, celle-ci peut donner à l'échelle de très nombreuses générations successives un avantage sélectif et être moteur de l'évolution:** la combinatoire des variations non pathogènes de chaque individu qui en fait son phénotype, son aspect, sa constitution... par rapport aux autres individus. Les variants sont sources de diversité entre individus (polymorphisme). - **Cependant, dans le domaine des maladies génétiques, les variants peuvent avoir un effet délétère, qui va dégrader les protéines codées et entraîner des conséquences pathologiques (maladie monogénique ou maladie à prédisposition génétique maladie polyfactorielle).** - **Une mutation peut donc être neutre, conduire à l'amélioration d'une fonction (protecteur) ou à une altération d'une fonction (pathogène).** #### Quelques définitions à connaitre : - **Le génotype est la composition génétique d'un individu:** soit un endroit précis du génome soit on peut le déterminer sur l'intégralité du génome. L'ensemble des variants, par rapport à la séquence de référence, que présente l'individu. - **Le phénotype est l'ensemble des caractéristiques observables d'un individu, il est corrélé au génotype.** Par exemple le phénotype de myopathie peut être corrélé à des variants pathogènes dont le gène qui code la dystrophine. #### Variabilité interindividuelle du génome humain Lorsque l'on séquence notre génome et celui de notre voisin nous allons voir que sur deux personnes humaines tirées au hasard on a 99,9% de séquences d'ADN identiques. Ceci signifie qu'il y a 0,1% de différences, donc 3 milliards de pb différentes entre deux personnes et 3 millions de variants de séquence différents par génome. Il existe différents types de variants naturels du génome : - **SNPs:** Les variants nucléotidiques simples qui touchent un nucléotide, c'est par exemple le changement à tel ou tel endroit du génome d'un T par un A sans conséquence pathogène. - **CNVs:** Les variants qui touchent plusieurs centaines ou milliers de pb que l'on appele les variants de nombre de copies. #### Toutefois, on retrouve des anomalies qui vont avoir une implication fonctionnelle pathogène : - A l'échelle du chromosome, on parle de macrolésions. Les anomalies chromosomiques peuvent être de nombres (trisomie 21...), de structures (translocations, duplications, délétions). Elles conduisent à un déséquilibre génomique et/ou phénotypique. Il est important de noter que toutes ces anomalies chromosomiques sont très impliquées dans tout ce qui est anomalie au cours du développement embryonnaire et syndromes poly malformatifs observés en pédiatrie (avec des diagnostics spécifiques). - A l'échelle du gène, on parle de microlésions (anomalies de petite taille). On retrouve le plus fréquemment des substitutions (remplacement d'un nucléotide par un autre). Ces substitutions ne touchent qu'un nucléotide en général. Les insertions (gain) ou délétions (perte) peuvent concerner quelques nucléotides, jusqu'à des dizaines ou centaines. #### Il existe aussi les mutations dynamiques qui sont des amplifications pathogènes de base notamment avec ce qui concerne le syndrome de l'X fragile, qui est un mécanisme mutationnel particulier à l'échelle du gène impliqué dans certaines maladies. #### Pour continuer avec l'effet fonctionnel des variants, on peut avoir à un extrême des variants sans effet pathogène à l'origine du polymorphisme et de la diversité entres individus. A l'autre extrême, les variants qui ont des conséquences fonctionnelles tellement importantes qu'ils vont déstabiliser, altérer une fonction et conduire à une anomalie cellulaire, tissulaire et donc à l'apparition d'une pathologie spécifique. #### Cependant, il y a bien sûr une continuité entre ces effets fonctionnels, ce qui est représenté sur le graphique. Donc à l'un d'es extrêmes nous avons les allèles très rares impliquées dans les maladies génétiques constitutionnelles, à l'autre extrême des variants qui n'ont aucun effet pathogène et entre les deux on a des variants qui peuvent avoir un effet fonctionnel et c'est là notamment qu'il y a un grand domaine de recherche actuelle dans la prédisposition génétique aux maladies polyfactorielles. C'est un très grand champ qui touche aussi le domaine de la pharmacogénomique (par la détermination des variants génétiques on peut aujourd'hui prédire si tel ou tel patient va avoir un effet secondaire grave pour telle maladie, donc anticiper et limiter ces complications secondaires). Il a été montré que chacun d'entre nous sommes porteurs de 50 variants rares altérant la fonction protéique dans à peu près 5000 gènes que l'on sait aujourd'hui être associé à des maladies monogéniques. #### Question: Pourquoi à votre avis on est tous porteur de 50 variants « pathogènes » associé à des maladies et pourtant nous ne sommes pas tous porteurs de maladies génétiques? Comment cette situation est possible ? #### 3 réponses possibles: - **Réponse 1: (non-dit cette année)** Une certaine régulation qui permet de ne pas exprimer ces gènes-là. Il existe des moyens de régulations épigénétiques c'est à dire des mécanismes de régulation qui ne vont pas modifier la séquence mais conduire à des modifications de compactions de l'ADN pour faire que cet ADN ne pourra pas s'exprimer et se transcrire en ARNm. Par exemple une méthylation de l'ADN. - **Réponse 2:** Dépend de l'effet du gène : récessif ou dominant. Beaucoup de maladie génétique sont autosomique récessive, cela signifie que si un des 2 allèles n'est pas muté, la maladie ne s'exprimera pas, il faut que les 2 allèles transmis par les parents du gène soient mutés. Si les deux parents sont hétérozygotes, ils possèdent une copie normale et une copie mutée, ils ne sont donc par porteur d'un point de vue phénotypique de l'anomalie. Il peut tout de même y avoir un risque de transmission à la descendance. - **Les maladies autosomiques récessives:** la maladie se manifeste seulement lorsque la copie du gène hérité du père et la copie héritée de la mère sont tous les deux porteurs d'un variant pathogène. Si nous avons uniquement la copie héritée du père porteuse d'un variant pathogène mais la copie héritée de la mère est normale alors ceci suffit pour que la fonction cellulaire associée à ce gène fonctionne normalement donc pas de manifestation de pathologie. - **Cela rejoint le dépistage pré-conceptionnel:** on peut déterminer chez un couple de quels variants pathogènes récessifs pathogènes ils sont porteurs, et s'ils sont porteurs de variants pour les mêmes gènes, il y a un risque de transmission de maladie autosomique récessive chez l'enfant. (1/4 de risque de transmission) - **Réponse 3:** Certaines anomalies mêmes si elles sont dominantes, ne vont se manifester que chez l'adulte. Donc on peut avoir des sujets sains porteurs d'anomalie qui ne vont se révéler d'un point de vue phénotypique que plus tard dans leurs développements. D'où la question du diagnostic présymptomatique. - **Réponse 4:** Certaines anomalies sont très graves et touchent des gènes essentiels à certains stades du développement embryonnaire. Lorsque ces gènes sont altérés, cela va donner des anomalies très précoces de l'embryon et donc engendrer de fausses couches (l'embryon ne va pas pouvoir se développer en adulte, il n'est pas viable). ## II. Les différentes techniques d'analyse Aujourd'hui, nous sommes toujours dans une démarche d'identification de nouveaux gènes, il y a beaucoup de gènes qui sont déjà connus, mais plusieurs gènes sont encore régulièrement découverts. Il y a de très nombreuses techniques dont certaines sont plus utilisées que d'autres. Certaines sont hyper spécialisées pour une seule maladie génétique. Par exemple le caryotype est l'examen le plus adapté pour analyser les anomalies grossières au niveau du chromosome. Pour une anomalie plus fine à l'échelle du chromosome on fera une hybridation in situ. Mais il existe aussi, les techniques de séquençage qui vont chercher des variants directement dans la séquence d'ADN (les 2 grands types étants le séquençage dans la méthode de Sanger et le séquençage de nouvelle génération). Le but n'est pas de connaitre les chiffres qui sont donnés à titre indicatif mais il faut juste avoir une idée de l'ordre de grandeur. #### Retenir les principales techniques et leur champ d'application. - Quand on est dans le domaine des anomalies à l'échelle du chromosome, cela va concerner plutôt plusieurs millions de pb. - En génétique moléculaire on va être à des anomalies qui touchent parfois qu'un seul nucléotide. Aujourd'hui même si on peut faire le séquençage du génome entier à visée diagnostique, il n'y a pas d'examen qui est unique en génétique, le bilan génétique n'existe pas! (Comme en imagerie médicale où il y a des indications spécifiques en fonction de la maladie recherchée). En fait même si on fait un séquençage du génome entier, on ne peut pas exclure la présence d'une anomalie génétique qui aurait pu passer inaperçue. #### L'enjeu est de choisir les bonnes techniques, et en fonction des techniques utilisées, interpréter les résultats. #### Important: Le « bilan génétique et global » n'existe pas, c'est-à-dire que c'est l'orientation clinique qui va déterminer les analyses génétiques à réaliser afin de trouver une éventuelle anomalie génétique permettant d'expliquer la pathologie d'un patient. #### Il faut sélectionner la technique d'analyse en fonction de: - L'anomalie génétique recherchée (notamment la taille de l'anomalie génétique recherchée). - L'indication (trisomie 21, on ne fera pas un séquençage du génome entier) on n'est pas dans une approche d'analyser tous les gènes en simultané mais plutôt cibler tel ou tel gène que l'on sait associer à la pathologie. #### Si l'on veut rechercher des variants dans le gène CFTR impliqué dans la mucoviscidose *ca* ne sert à rien de faire un caryotype, étant donné que l'anomalie est trop petite pour être vu à l'échelle des chromosomes, il faut faire un séquençage spécifique du gène impliqué dans la mucoviscidose. #### On retrouve la même notion en imagerie, on ne va pas demander une IRM de dernière génération pour un patient qui s'est cassé le poignet; une radio sera suffisante. Il faut choisir la technique adaptée. #### L'interprétation se fait en fonction des données cliniques et biologiques disponibles, grâce à l'interrogatoire et en traçant l'arbre généalogique (corrélation clinico-biologique). Nous nous orientons de plus en plus vers des analyses à l'échelle génomique comme en témoigne le projet de séquençage du génome humain. #### Avec l'évolution des technologies, la plus grande révolution a été dans le domaine du séquençage, tout le projet initial de séquençage du génome humain a été réalisé avec une technique << ancienne >> de séquençage, selon la méthode de Sanger qui est une technique très précise mais relativement longue et très couteuse. Depuis 2005, d'abord sur le plan expérimental puis avec une implémentation dans le domaine des laboratoires hospitaliers, sont apparues de nouvelles technologies qu'on appelle séquençage à haut débit qui, aujourd'hui, permettent de séquencer avec des échelles de plusieurs milliards de fois plus puissantes que le séquençage de Sanger. ## a) Une nouvelle ère : le génome personnel On peut donc se faire une idée avec ces comparaisons d'échelle : - **1990-2003 Human Genome Project:** Utilisation de véritables usines de séquençage de SANGER. Il a fallu 10 ans pour séquencer l'équivalent de 8 échantillons d'ADN pour aboutir à la séquence initiale. Ce projet a couté 3 milliards de dollars. - **2021:** le séquenceur à haut débit (petite machine de la taille d'un frigidaire) actuellement permet de séquencer un génome humain individuel en quelques jours pour 1000 dollars. A partir de l'année prochaine grâce aux nouvelles techniques on pourra séquencer le génome pour environ 200/300€. Cela ouvre d'énormes perspectives sur la systématisation du séquençage du génome offrant ainsi de nouvelles perspectives de diagnostics. #### Il s'agit d'un séquençage massif parallèle: C'est une nouvelle stratégie d'analyse. Elle permet un changement d'échelle (10.000 à 100.000 fois supérieur par rapport au séquençage de Sanger). Avec le séquençage de Sanger, on avait une approche de recherche de gène après gène, il faut savoir la région du génome que l'on veut analyser car on va pouvoir se permettre avec cette approche de ne séquencer qu'un ou quelques gènes. #### Avec cette nouvelle technologie de séquençage haut débit nous avons 3 stratégies utilisées à visées diagnostiques dans tous les domaines médicaux. - **1) Séquençage par panel de gènes ou liste de gènes (300kB):** analyse simultanée et rapide de tous les gènes connus pouvant être associés à une pathologie au lieu d'analyser 1 gène à la fois. Par exemple, on peut analyser en une seule fois tous les 200 gènes que l'on sait être impliqués dans les myopathies, ou tous les à peu près 50 gènes que l'on sait être impliqués dans les cardiopathies arythmogènes, ou tous les à peu près 700 gènes que l'on sait être impliqués dans les déficiences intellectuelles. - **2) Séquençage exome entier (30MB):** séquençage en 1 seule fois de toutes les régions codantes de la totalité du génome soit environ les 180 000 exons du génome humain (1 à 3% du génome) donc l'équivalent de la séquence codante des 20 000 gènes. Cela correspond par rapport aux 3 milliards de paires de base du génome à 30 à 50 millions de paires de bases séquencées en une seule fois. C'est une technique qui se développe de plus en plus, il a d'ailleurs été mise en place à l'AP-HM dans un laboratoire de génétique une chaîne automatisée de séquençage d'exomes et nous sommes depuis Janvier déjà à 1600 exomes/échantillons entiers séquencés, c'est donc vraiment un changement d'échelle c'est un petit peu comme si on faisait de manière systématique des IRM du corps entier, ça augmente énormément la précision diagnostique. Nous allons vers une systématisation de l'analyse des gènes à l'échelle de l'intégralité des gènes. - **3) Séquençage du génome entier:** Avec l'ouverture ici aux séquences codantes et aux séquences non codantes (très important). On a beaucoup de mal à interpréter des variants en séquence non codantes. Là aussi il y a à l'IHU un séquenceur qui permet de séquencer le génome entier et deux plateformes nationales de séquençage du génome entier. ## b) Compte rendu d'analyse mutationnelle par NGS Avec ce développement des nouvelles technologies de séquençage haut débit, on a eu au cours des quinze dernières années énormément d'identifications de nouveaux gènes et la mise en place de ces nouvelles stratégies d'analyses mutationnelles à visée diagnostique. #### Nous avons deux niveaux d'interprétation à prendre en compte pour les variants de séquences identifiés : - **Déterminer la pathogénicité des variants:** Il y a beaucoup d'éléments que nous allons recueillir pour finalement classer les variants en variants pathogènes ou non pathogènes (polymorphisme). Menant ainsi à la problématique où l'on ne sait pas pencher entre les deux, ce que l'on appelle les variants de pathogénicité incertaine où il faut des données supplémentaires pour conclure. Il existe des recommandations internationales de classification objectifs basées sur le Collège de génétique médicale américain adopté en France depuis 2017. - **Il est important de ne pas confondre pathogénicité du variant et lien de causalité entres les variants de la pathologie du patient et ça pose le problème de ce que l'on appelle << variant d'identification fortuite accidentelle », ou « donnée additionnelle».** Par exemple on peut très bien réaliser aujourd'hui un séquençage de l'exome, donc l'intégralité de la séquence codante pour un patient qui présente une myopathie à la recherche de variants pour les gènes de myopathies qui pourraient expliquer sa maladie. Cependant, comme on analyse toutes les séquences codantes on peut très bien trouver les variants dans les gènes de la titine impliquée dans la myopathie du patient et en même temps trouver qu'il est porteur hétérozygote d'un variant CFTR (il est donc à risque d'avoir des enfants atteints de mucoviscidose) et en même temps trouver qu'il est porteur d'un variant BRCA (lui-même et les membres de sa famille sont susceptibles de développer un cancer du sein). Ça représente donc toutes les découvertes qui ne sont pas associées à la pathologie pour laquelle l'analyse a initialement été réalisée. →Ce n'est pas parce que l'on identifie un variant qui est clairement pathogène que c'est ce variant qui est responsable de la pathologie. Il faut confronter les données cliniques que l'on recueille chez le patient avec les données paracliniques. Cette association montre l'efficacité du diagnostic. Maintenant même avec les techniques de séquençage disponibles et le développement d'interprétations avec l'intelligence artificielle, nous ne sommes toujours pas au stade où l'on peut dissocier les analyses d'interprétation génétique de la corrélation avec les données cliniques du patient, c'est vraiment là le rôle du médecin généticien. #### Important de bien prendre en compte ces 2 niveaux d'interprétations. Il y a beaucoup de discussions entre généticien et clinicien pour déterminer le lien de causalité entre un variant et une maladie rare. ## III. Champs et particularités de la génétique médicale La génétique médicale est une spécialité médicale très transversale qui a pour spécificités : - **Le nombre d'individus concernés** car certaines pathologies sont extrêmement rares (comme la progéria qui est le vieillissement prématuré, touchant un enfant sur 4 à 6 millions). En contrepartie, nous avons aussi vu que nous sommes tous porteurs d'une cinquantaine de variants à effet pathogène dans notre génome et on considère de manière globale qu'une personne sur vingt est confrontée dans sa vie à une maladie rare d'origine génétique dans sa vie et ceci sans compter tout le versant cancérologique en dehors de la génétique constitutionnelle. - **La nature et la diversité des affections génétiques** qui permet de souligner le caractère transversal de la génétique médicale, en fait toutes les spécialités vont être concernées par la génétique. On a des particularités liées : - **Au caractère familial** selon les modes de transmission (intérêt des arbres généalogiques). - **Au caractère prédictif:** pour les pathologies se manifestant à l'âge adulte. #### Les particularités génétiques (sera vu dans les prochains cours) sont sur le versant clinique, la démarche spécifique du conseil génétique qui va consister à évaluer le risque de survenue d'une maladie génétique, proposer des solutions de prévention et informer sur la maladie impliquée. Ceci est d'ailleurs bien connue dans le domaine des caractères héréditaires du sein. En effet, lorsque l'on fait un diagnostic lié au gène BRCA chez une femme on va en général tester tous les autres membres de la famille, et les sujets qui sont sains au moment du diagnostic mais porteurs de la mutation vont avoir une surveillance rapprochée qui permet une prise en charge dès les premiers signes de la tumeur permettant d'améliorer le pronostic. #### Il existe d'ailleurs un projet pilote de séquençage de génome entier à la naissance de nouveau-nés, qui est en réflexion, il y a eu quelques projets internationaux et un grand projet en France qui doit débuter l'année prochaine. Dans le versant de la recherche, on va séquencer de manière systématique le génome entier chez des nouveau-nés pour détecter des pathologies pédiatriques sévères qui pourraient être alors traitées avant que les premiers symptômes se manifestent. #### Les maladies génétiques (chiffre pas à retenir selon le prof titre indicatif): - **Les pathologies chromosomiques:** elles sont responsables de maladies du développement à la naissance. Elles représentent la majorité des fausses-couches spontanées du ler trimestre, 7% des mort-nés et 1% des naissances. - **Les maladies génétiques héréditaires dues à des anomalies dans tel ou tel gène (monogéniques, liées à un gène particulier):** elles représentent 1% des naissances vivantes et impliquent plus de 5 000 maladies différentes décrites. La plupart sont des maladies rares. #### Les maladies communes (poly factorielles, diabète, HTA): Comportent des composantes génétiques, c'est la notion de prédisposition génétique. #### Les maladies rares (important): Une maladie rare est une affection touchant moins d'une personne sur 2 000, il existe des maladies rares et extrêmement rares. En France, elles touchent environ 3-4 millions de personnes et 25 millions de personnes en Europe. En France, on dit qu'une maladie est rare si moins de 30 000 personnes en sont atteintes. On dénombre environ 7 000 maladies rares dont 80% sont d'origine génétique. Beaucoup de maladies génétiques sont dites rares du fait qu'elles ne touchent qu'un faible nombre de personnes, mais qui finalement restent tout de même fréquentes (le cumul des patients atteints de maladies rares est plus élevé que celui de patients atteints de cancers) et constituent donc un véritable problème de santé publique, ce qui explique la mise en place de plan nationaux <<< maladies rares ». #### Certaines maladies génétiques ne sont pas des maladies rares (trisomie 21 qui touche une naissance sur 700). Et à l'inverse une maladie rare n'est pas toujours une maladie d'origine génétique, elle peut être d'origine infectieuse: cas des maladies tropicales rares en France alors qu'en Afrique subsaharienne ce ne sont pas des maladies rares. #### Il y a différents champs: - Trouble de la reproduction: on peut le voir avec la PMA. - Pédiatrique: avec des retards mentaux (comme la trisomie 21 ou le X fragile). Il y a plusieurs centaines de syndromes géniques ou chromosomiques responsables de ces retards. Également les maladies chroniques comme la mucoviscidose (touche 1/2500 enfants). - Adulte: avec toutes les spécialités médicales qui vont être concernées #### La génétique s'applique aussi sur le versant clinique et biologique avec la cytogénétique et la génétique moléculaire. C'est une spécialité médicale à part en double formation: en laboratoire et en clinique (notamment le conseil génétique : informer du risque de survenue de la maladie, le diagnostic prénatal...etc). #### Face à la diversité et au nombre important de personnes concernées par les maladies rares, il y a eu au niveau national, une structuration qui a été initié par le premier plan national maladie rare. On est aujourd'hui à la préparation du 4ième plan national << maladies rares ».(important) - **Le ler plan national de maladies rares a permis la constitution des centres de références et compétences de maladies rares.** Dans chaque CHU en France, il existe maintenant des centres de référence thématiques comme le centre de référence des maladies cardiaques rares ou neuromusculaires rares etc... - **Le 2ème plan national de maladies rares a créé les filières nationales de maladies rares (cardiaques, rénales, neuromusculaires, tous les champs de la médecine).** Il existe maintenant des filières qui sont des structures multi-facettes nationales par thématique de maladie rare. Nous avons à Marseille une grande implication dans la filière nationale des maladies neuromusculaires. C'est une structuration qui permet d'aller au-delà de la partie diagnostique et de la prise en charge du patient pour englober tout ce qui concerne la recherche et l'enseignement. L'objectif des filières est la prise en charge intégrale des questions associées aux maladies rares, avec la rédaction de protocoles de prises en charge thérapeutiques, l'homogénéisation des approches diagnostiques, mais aussi l'enseignement et la recherche. Cela concerne des cliniciens, des laboratoires d'analyse, des spécialistes médicaux, etc. - **Le 3ième plan national de maladies rares qui est actuellement en vigueur a beaucoup d'items et est accompagné de financements spécifiques notamment dans le domaine de la recherche.** Il a réussi à mettre en avant la première problématique qui persiste pour les maladies rares qui est celle de l'errance et l'impasse diagnostique. #### Définitions à connaitre : - **L'errance diagnostique** est le temps qui se déroule entre l'apparition des premiers symptômes jusqu'à la date où un diagnostic est posé par un centre de référence par exemple. D'où l'importance en cas de doute d'orienter vers un centre de référence le plus vite possible. Le moment entre les premiers symptômes et le diagnostic génétique est aujourd'hui en Europe de 4 à 5 ans. - **L'impasse diagnostique** c'est lorsque les analyses du patient sont non concluantes après que toutes démarches et tentatives de diagnostic ont été mises en place: en gros on n'a pas de réponse. Elle nécessite une amélioration des moyens d'analyse génétique. On peut arriver à une situation d'impasse diagnostique, même si l'on a tout mis en œuvre pour réaliser un diagnostic, les investigations actuelles peuvent ne pas permettre la caractérisation de la cause génétique de la maladie que présente le patient. ## a) La généralisation du séquençage génome entier à visée diagnostique Depuis une dizaine d'années, certains pays ont mis en place des plateformes nationales de séquençage très haut débit, avec notamment la systématisation du séquençage du génome à visée diagnostique: notamment Etats-Unis, l'Angleterre ou l'Islande