COURS N°3 - CHROMOSOMES ET CARYOTYPE. (7.p)

Question 1

A ─ Le chromosome. (x5Tab)

1➤ De la chromatide aux chromosomes.

Answer 1

◼️ A l’état déroulé (en interphase : G1, S et G2, phase de synthèse protéique) : Chromatine = molécule d’ADN (1,8m) associée à des protéines histones.

◼️ A l’état condensé (en mitose, pas de synthèse protéique) : Chromosome = condensation maximale du filament d’ADN. Cellule “inactive”, pas d’activité transcriptionnelle / traductionnelle.

Question 2

A ─ Le chromosome. (x5Tab)

2➤ Fonctions du chromosome.

Answer 2

◼️ Support de l’information génétique.

◼️ Répartition égale du matériel génétique entre les cellules filles après divisions cellulaire.

◼️ Répartition inégale du matériel génétique, si mutations ou problèmes de ségrégation des chromosomes au cours de la division.

Question 3

A ─ Le chromosome. (x5Tab)

3➤ Un peu de vocabulaire.

Answer 3

◼️ Disomie : présence d’un chromosome en deux exemplaires (sauf la chromosome Y).

◼️ Cellule diploïde : contient 2 jeux de chromosomes, un d’origine maternel, l’autre paternel.

◼️ Cellule euploïde : contient un nombre de chromosomes normal pour l’espèce considéré.

◼️ Autosomes = chromosomes non sexuels.

◼️ Gonosomes = chromosomes sexuels X et Y.

◼️ Chromosomes homologues : appartiennent à la même paire, de même taille, avec les mêmes gènes mais pas obligatoirement les mêmes allèles.

Question 4

A ─ Le chromosome. (x5Tab)

4➤ Chromosome métaphasique.

Answer 4

◼️ Au stade de prophase, les chromosomes sont trop déroulés et l’anaphase et la télophase sont des stades trop tardifs pour voir les chromosomes individualisés.

◼️ Les chromosomes ne sont visibles une pendant une courte période du cycle cellulaire, à la métaphase.

◼️ Ils apparaissent en microscopie optique (MO) constitués de deux chromatides (qui résultent de la réplication) séparés par une zone étranglée appelée centromère (constriction primaire) qui a une position :

• Variable pour les chromosomes de paires différentes.
• Identique pour les chromosomes homologues.

◼️ Chaque chromatide est constitué de
bras de taille variable en fonction des chromosomes mais on reconnaît toujours bras court noté “p” et bras long noté “q”.

◼️ Chaque extrémité des chromosomes prend le nom de télomère.

Question 5

A ─ Le chromosome. (x5Tab)

5➤ Chromosome métaphasique

💢 SCHÉMA 💢

Answer 5

1–> Aspect morphologique au microscope optique d’un chromosome métaphasique.

2—> Nomenclature internationale pour localiser un gène sur un chromosome.

Question 6

B ─ Caryotype. (x3Tab)

> Définition.

*Cellule somatique = toutes les cellules n’appartenant pas à la lignée germinale : gamètes.

Answer 6

◼️ Le caryotype est une technique ancienne qui va être remplacée de plus en plus par es techniques de biologie moléculaire. On dispose d’outil plus puissants pour repérer des anomalies.

◼️ Le caryotype correspond à la carte chromosomique d’un individu.

◼️ Ensemble des chromosomes d’une cellule somatique classés selon les critères définis pour une espèce donnée :
- la taille des chromosomes

• la position des centromères.
• la forme des chromosomes
• des séquences des bandes chromosomiques ou banding (avec bandes G et R).

Question 7

B ─ Caryotype. (x3Tab)

> Nombre de chromosomes.

Answer 7

◼️ Le nombre de chromosomes par cellule est une caractéristique d’espèce.

◼️ Dans l’espèce humaine, il y a 46 chromosomes par cellule diploïde dont 22 paires d’autosomes (homologues) et une paire de gonosome Y, XX chez la fille (homologue) et XY chez le garçon (hétérologues). Le chromosome Y est riche en hétérochromatine.

◼️ Le nombre de chromosomes n’est pas significatif d’une évolution de l’espèce. Certaines espèces végétales ont plus de chromosomes que certaines espèces animales. La souris à moins de chromosomes que l’Homme et uniquement des chromosomes acrocentriques.

Question 8

B ─ Caryotype. (x3Tab)

> Formule chromosomique.

Answer 8

◼️ Représentation simplifiée du caryotype.

◼️ Répond à une nomenclature internationale.

◼️ Formule chromosomique normal de l’espèce humaine est 46, XX ou 46, XY (euploïde).

Question 9

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype.

Answer 9

◼️ Dans un laboratoire de cytogénétique (= génétique chromosomique) : classement des chromosomes homologues par paires pour la recherche d’anomalies chromosomiques.

◼️ A partir de toutes cellules nucléées (pas les globules rouges).

Question 10

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❶ Prélèvement de cellules.

Answer 10

❶ Prélèvement de cellules.
◼️ Il faut des cellules capables de se diviser en culture.
◼️ Mode de prélèvement : (x3Types)

[1]🔹 Prise de sang (prescription médicale) 🔹

◼️ Récupération des lymphocytes (technique peu invasive).

[2]🔹 Ponction de liquide amniotique ou sang du cordon ombilical (amniocentèse) 🔹

◼️ Chez la femme enceinte.

◼️ Cellule du fœtus ou annexes.

◼️ Prélèvement invasif donc risque pour le fœtus et la mère.

◼️ En condition d’asepsie (utilisation de gants) car risque infectieux.

◼️ Limite : utilisation d’une aiguille qui doit traverser l’épaisseur de graisse pour atteindre l’utérus de la femme enceinte.

[3]🔹 Biopsie des villosités choriales 🔹

◼️ Biopsie du trophoblaste par voie cervicale.

Question 11

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❷ Culture de cellules.

Answer 11

❷ Culture de cellules.

◼️ Division cellulaire dans des boîtes de culture, dans une étude à 37°C avec du milieu nutritif.

Question 12

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❸ Blocage en métaphase.

Answer 12

❸ Blocage en métaphase.

◼️ Ajout de colchicine qui bloque les cellules métaphase de mitose.

Question 13

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❹ Choc hypotonique.

Answer 13

❹ Choc hypotonique.

◼️ Permet d’éliminer les chevauchements par dispersion des chromosomes.

◼️ Ajout d’eau distillée : gonflement, éclatement de la cellule et séparation des chromosomes.

Question 14

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❺ Fixation et coloration.

Answer 14

❺ Fixation et coloration.

◼️ Étalement des cellules fixées sur lame de verre;

◼️ Marquage chromosomique avec protéase / traitement alcalin (bande G) puis coloration au Giemsa.

◼️ Banding = alternance de bandes claires (peu colorées) et sombres (fortement colorées).

◼️ La topographie des bandes est caractéristique d’un chromosome donné (identique sur les 2 chromatides sœurs et sur les 2 chromosomes homologues).

◼️ Remarque : utilisation de sondes nucléaires (hybridation in situ et utilisation de fluorochromes) :

• permet d’identifier les chromosomes normaux avec certitude.
• permet de détecter des anomalies fines de la structure du chromosome.

◼️ Chaque paire de chromosome a un territoire qui lui est propre : il occupe un espace bien définit dans le noyau.

Question 15

B ─ Caryotype. (x3Tab)

1➤ N°1 - Réalisation d’un caryotype. (x6Tab)

❻ Photo classement.

Answer 15

❻ Photo classement.

◼️ Plus de découpage manuel des chromosomes.

◼️ Logiciel de classement de chromosomes.

Question 16

B ─ Caryotype. (x3Tab)

2➤ N°2 - Classement des chromosomes. (x3Tab)

1—> Taille.

Answer 16

> Taille.

◼️ Taille par ordre décroissant.

◼️ Du plus grand (chromosome 1) au plus petit (chromosome 22).

Question 17

B ─ Caryotype. (x3Tab)

2➤ N°2 - Classement des chromosomes. (x3Tab)

2—> Position du centromère.
Rapport ou index centromérique (RC).

Answer 17

> Position du centromère.
Rapport ou index centromérique (RC).

◼️ Rapport centromérique = Pourcentage de la longueur des bras courts sur la longueur totale du chromosome.

• ## RC = p / (p+q) x 100🔸 Chromosomes métacentriques
  (p et q de même taille) :

● RC ~ 50% , Chromosomes : 1, 3, 16, 19 et 20.

🔸 Chromosomes submétacentriques
(1 bras court et 1 bras long) :

● RC < 50% , La majorité.

🔸 Chromosomes acrocentriques :

• RC ~ 0% , Chromosomes : 13, 14, 15, 21 et 22.

◼️ Les chromosomes acrocentriques portent sur leur bras court quasi-inexistant les gènes codant pour les ARNr mais aucun autre gène codant. Ce sont les chromosomes les plus touchés par les remaniements chromosomiques.

◼️ La position du centromère permet de repérer des anomalies chromosomiques de structure.

Question 18

B ─ Caryotype. (x3Tab)

2➤ N°2 - Classement des chromosomes. (x3Tab)

3—> Répartition des bandes.

Answer 18

> Répartition des bandes.

◼️ Alternance de bandes claires et sombres.

◼️ Elle est caractéristique d’un chromosome donné.

Question 19

B ─ Caryotype. (x3Tab)

3➤ N°3 - Indications pour la réalisation d’un caryotype. (x4Tab)

1—> Chez la femme enceinte.

Answer 19

> Chez la femme enceinte.

◼️ Anomalie chromosomique parentale.

◼️ Antécédent pour le couple, de grossesse(s) ou avec caryotype anormal ou enfants atteints.

◼️ Diagnostic de sexe pour les maladies liées au sexe (moins utilisé qu’auparavant, il existe d’autres analyses).

◼️ Anomalies échographiques :

• anomalies morphologiques fœtales démontrées externes : exemple la quantité de liquide amniotique.
• anomalies morphologiques fœtales démontrées internes : exemple de malformations cardiaque ou rénale.
• retard de croissance intra-utérin.
• anomalie de la quantité de liquide amniotique, périmètre crânien, épaisseur de la nuque pour le dépistage de la Trisomie 21.

◼️ Marqueurs sériques. (pour dépistage de la Trisomie 21).

◼️ Il existe des tests de dépistage de la Trisomie 21 mais seul l’amniocentèse permet un diagnostic avec certitude.

Question 20

B ─ Caryotype. (x3Tab)

3➤ N°3 - Indications pour la réalisation d’un caryotype. (x4Tab)

2—> Chez l’enfant.

Answer 20

> Chez l’enfant.

◼️ Malformations à la naissance.

◼️ Retard mental (les plus nombreux).

◼️ Retard de développement : langage, marche, tenue assise.

Question 21

B ─ Caryotype. (x3Tab)

3➤ N°3 - Indications pour la réalisation d’un caryotype. (x4Tab)

3—> Chez l’adolescent.

Answer 21

> Chez l’adolescent.

◼️ Anomalies de croissance ou retard pubertaire.

Question 22

B ─ Caryotype. (x3Tab)

3➤ N°3 - Indications pour la réalisation d’un caryotype. (x4Tab)

4—> Chez un couple.

Answer 22

> Chez un couple.

◼️ Bilan d’infertilité ou de fausses couches.

◼️ Enfant avec anomalie chromosomique.

Question 23

C ─ Anomalies du caryotype. (x2Tab)

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

> Définition ?

Answer 23

> Définition ?

◼️ Elles correspondent à un nombre aberrant de chromosomes :

• Monosomie : perte d’un chromosome.
• Trisomie : chromosome surnuméraire.
• Polysomie.

Question 24

C ─ Anomalies du caryotype. (x2Tab)

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

> 2 types d’anomalies ;

1/ Anomalie constitutionnelle (= aneuploïdie congénitale).

Answer 24

1/ Anomalie constitutionnelle (= aneuploïdie congénitale).

◼️ Anomalie présente à la naissance?

◼️ Accident avant la fécondation (dans les gamètes) ou dans les 1 ères divisions du zygote.

◼️ Toutes les cellules du zygote ont le même nombre de chromosomes (exemple : “47, XX” ou “47, XY”)

Question 25

C ─ Anomalies du caryotype. (x2Tab)

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

> 2 types d’anomalies ;

2/ Anomalie acquise.

Answer 25

2/ Anomalie acquise.

◼️ Anomalie dans les cellules somatiques qui apparaît secondairement durant la vie.

◼️ Il est acquis par rapport au caryotype constitutionnelle, liée à un processus de transformation maligne (= cancer) par cassure au niveau de l’ADN, et limité le plus souvent à l’organe concerné.

Question 26

C ─ Anomalies du caryotype. (x2Tab)

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

> Causes des aneuploïdies ?

Answer 26

> Causes des aneuploïdies ?

◼️ Elles sont dues à des accidents de la ségrégation pendant la méiose (gamètes) ou la mitose (cellules somatiques).

◼️ Elles concernent les gonosomes ou les autosomes.

◼️ Elles ne sont pas toutes compatibles avec la vie : plus de la moitié des conceptions conduisent à des fausses couches.

◼️ Plus un chromosome est grand et plus il contient de gènes, donc si les anomalies chromosomiques touchent de grands chromosomes (ex : chromosomes 1, 2 ou 2), c’est le plus souvent incompatible avec la vie.

◼️ Il existe aussi des doubles anomalies de nombre (2 accidents méiotique par xemple mais très rare). Exemple d’un individu souffrant d’un Klinefelter et qui présente un chromosome 18 supplémentaire. Son caryotype s’écrit : 48, XXY + 18.

Question 27

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

❶ Anomalies des gonosomes. (x3Tab)

1—> Syndrome de Turner (déséquilibré).

Answer 27

> Syndrome de Turner (déséquilibré).

◼️ Caryotype 45, X : seule monosomie viable.

◼️ Monosomie X : Fille avec 1 seul chromosome X.

◼️ Responsable d’un phénotype (apparence physique anormale) :

• petite taille.
• stérilité : pas de production d’ovocytes. Pour fabriquer des follicules ovariens, il faut deux chromosomes X.
• pas de développement des caractères sexuels secondaires.

◼️ Diagnostic prénatal précoce (taille anormale du fœtus).

Question 28

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

❶ Anomalies des gonosomes. (x3Tab)

2—> Syndrome de Klinefelter (déséquilibré).

Answer 28

> Syndrome de Klinefelter (déséquilibré).

◼️ Caryotype 47, XXY.

◼️ Trisomie XXY : garçon car il a un chromosome Y.

◼️ Responsable d’un phénotype :

• grande taille avec de grands membres.
• gynécomastie : développement des seins.
• stérilité : pas de production de spermatozoïdes.

◼️ Diagnostic tardif (le+ souvent au moment de procréer) car développement “normal”.

Question 29

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

❶ Anomalies des gonosomes. (x3Tab)

3—> Trisomie XYY (déséquilibré).

Answer 29

> Trisomie XYY (déséquilibré).

◼️ Anomalie fréquente chez le garçon : 1/100.

◼️ Phénotype normal, mis à part la grande taille.

◼️ Procréation difficile dans certains cas.

Question 30

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

❷ Anomalie des autosomes. (x2Tab)

1—> Trisomie 21 (déséquilibré) viable.

Answer 30

> Trisomie 21 (déséquilibré) viable.

◼️ Un chromosome surnuméraire : chromosome 21.

◼️ La plus fréquente des anomalies chromosomiques.

◼️ Phénotype particulier.

◼️ Associé à un retard mental et à des troubles psychiatriques.

◼️ Qualité de vie considérablement améliorée ainsi que leur espérance de vie.

Question 31

1➤ N°1 - Anomalies du nombre de chromosomes = Aneuploïdie (anomalies les plus fréquentes).

❷ Anomalie des autosomes. (x2Tab)

2—> Autres trisomies.

Answer 31

> Autres trisomies.

◼️ Trisomie 13 et 18 : Malformation sévères non compatible avec la vie. Ils survivent quelques semaines après la naissance.

Question 32

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❶ Anomalie de structure sur 1 chromosome. (x2Tab)

1—> Un point de cassure.

Answer 32

> ## Un point de cassure.● Délétion terminale (del) :

● Iso-chromosome (i) :

◼️ Séparation horizontale des 2 chromatides au lieu de verticale conduisant à es chromosomes formés de 2 bras longs (iso-q) ou de 2 bras courts (iso-p) avec perte de bras courts ou longs.

• monocentrique : cassure dans la zone centromérique et recollement avec un seul centromère.
• ## dicentrique : cassure en dessus/dessous de la zone centromérique et accolement avec 2 centromères.➥Tout les 2 = Anomalie déséquilibrée car perte de matériel chromosomique.

Question 33

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❶ Anomalie de structure sur 1 chromosome. (x2Tab)

2—> Deux points de cassure.

Answer 33

> ## Deux points de cassure.● Délétion intercalaire (del) :

◼️ délétion interstitielle.
Perte d’un segment à l’intérieure du chromosome puis recollement.

➥ Anomalie déséquilibrée car perte de matériel chromosomique.

● Inversion (inv) :

◼️ Deux cassures sur le même chromosome puis recollement après inversion du segment intermédiaire.

• péricentrique : le centromère est compris dans le segment intermédiaire.
• paracentrique : deux cassures sur le même bras. L’inversion paracentrique ne modifie pas l’index centromérique donc plus difficile à diagnostiquer.

➥ Anomalie équilibrée, ni perte ni gain de segment si cassure en dehors d’un gêne.

● Duplication (dup) :

◼️ Ajout de segment en tandem (segment répété) ou en miroir (segment inversé)/

➥ Déséquilibrée car ajout de segments.

● Anneau (r) :

◼️ Cassure aux 2 extrémités d’un chromosome, suivie par un recollement avec perte des segments distaux.

◼️ Exemple ; Anneau du chromosome Y pouvant être associé à des troubles de la reproduction.

➥ Déséquilibrée car perte de segments.

Question 34

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❷ Anomalie de structure sur 2 chromosomes ou plus : au moins 2 points de cassures. (x3Tab)

1—> 2 causes possibles ;

Answer 34

> 2 causes possibles ;

◼️ Insertions (assez rare dans l’espèce humaine).

◼️ Translocation = deux cassures sur deux chromosomes différents (non homologues) et recollement après échange des segments distaux.

Question 35

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❷ Anomalie de structure sur 2 chromosomes ou plus : au moins 2 points de cassures. (x3Tab)

2—> 2 types de translocations. (x2Part)

PART 1/ Translocation robertsonienne (der ou rob).

Answer 35

> 2 types de translocations. (x2Part)

🔹PART 1/ Translocation robertsonienne (der ou rob).

◼️ Fusion de 2 chromosomes acrocentriques.
(Chromosomes 13, 14, 15, 21 et 22).

Question 36

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❷ Anomalie de structure sur 2 chromosomes ou plus : au moins 2 points de cassures. (x3Tab)

2—> 2 types de translocations. (x2Part)

PART 2/ Translocation réciproque (der ou t).

Answer 36

> 2 types de translocations. (x2Part)

🔹PART 2/ Translocation réciproque (der ou t).

◼️ Echanges de segments entre 2 chromosomes non homologues ou plus qui ne sont pas acrocentriques.

Si translocation entre 1 chromosome non acrocentrique et 1 chromosome acrocentrique, il s’agit d’une translocation réciproque.

Question 37

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❷ Anomalie de structure sur 2 chromosomes ou plus : au moins 2 points de cassures. (x3Tab)

3—> Les translocations peuvent être équilibrées ou déséquilibrées. (x2Part)

PART 1/ Conditions ;

Answer 37

> Les translocations peuvent être équilibrées ou déséquilibrées. (x2Part)

🔹PART 1/ Conditions ;

◼️ Si perte ou non de matériel chromosomique.

◼️ dépendent essentiellement du phénotype.

Question 38

➤ N°2 - Anomalie de la structure des chromosomes.
- Ils sont le résultat de cassures chromosomiques suivies d’un ou plusieurs recollement anormaux.

❷ Anomalie de structure sur 2 chromosomes ou plus : au moins 2 points de cassures. (x3Tab)

3—> Les translocations peuvent être équilibrées ou déséquilibrées. (x2Part)

PART 2/ Exemples ;

Answer 38

> Les translocations peuvent être équilibrées ou déséquilibrées. (x2Part)

🔹PART 2/ Exemples ;

◼️ Possibilité d’être équilibré à 45K dans le cas d’une translocation robertsonienne : ex 45,XY der(21;21).

◼️ Possibilité d’être équilibré à 46K dans le cas d’une translocation réciproque : ex 46, XX,t(1;17).

◼️ Toujours déséquilibré à 47K dans le cas d’un chromosome surnuméraire : ex 47, XY,t(10;21), +21.

◼️ La translocation équilibrée d’un parent peut aboutir chez son enfant à une translocation déséquilibrée : trisomie ou monosomie partielle ou totale.

◼️ Déséquilibre à 46K dans le cas d’une transmission parentale : ex 46, XY, der(17)t(1;17)ma (ma pour maternelle) ou 46,XX,t(21;21) +21.

◼️ Une translocation entre 2 chromosomes identiques aboutit toujours à des enfants anormaux qui auront des gamètes trisomique ou monosomique.