Génétique 3: Épigénétique Flashcards
toutes cellules de notre corps partagent la même info génétique sauf…
lymphocytes
un hépatocyte doit pouvoir produire quoi?
-molécules de son cytosquelettes pour générer les canicules biliaires
-molécules d’adhésion cellulaire requise pour interagir avec les autres hépatocytes et former des travées de cellules séparées par les sinusoides
-enzymes
-facteurs de coagulation
comment s’assurer qu’un gène demeure actif ou inactif?
en modifiant sa chromatine, soit des changements épigénétiques
qu’arrive t-il lors d’un cancer?
les mécanismes sont défectueux; cellules cancéreuses inactivent gènes généralement actifs (P53) et activent ceux généralement inactifs (oncogènes)
qu’est ce que l’évolution clonale?
lorsque les perturbations épigénétiques permettent aux cellules cancéreuses de devenir de plus en plus agressive
quel gène exprime seulement allèle paternel?
IGF2
quel gène exprime seulement allèle maternel?
H19
IGF2 a une empreinte parentale..
MATERNEL
car inactive (méthyle) allèle maternel et donc exprime allèle paternel
H19 a une empreinte parentale…
PATERNEL
inactive allèle paternel et exprime allèle maternel
quels sont les 4 principes fondamentaux des modifications épigénétique?
1- ME doit altérer la chromatine sans changer la séquence de nucléotide de ADN
2- ME doit être transmise fidèlement d’une cellule à toutes ses descendantes; cette caractéristique garantie que la différenciation soit irréversible
3-ME doivent être effacées dans cellules de l’embryon précoce (pendant les 4 premiers jours post conception= avant stade de blastocyte)
4-après le stade balsotcyte (différenciation des cellules de la morule en bouton embryonnaire et trophoblaste) les cellules de l’embryon recommencent à marquer leur chromatine selon leurs voies de différenciation
les marques épigénétiques peuvent se faire à 4 niveaux, lesquels?
1-méthylation des cytosines d’ADN
2-altération des histones
3-portéines Polycomb (PC) et Thrithorax (TTX)
4-structure des nucléosomes
à quel niveaux l’impact est local?
méthylation des cytosines et altération des histones
quel niveau contrôlent les longs segments ADN comportant plusieurs gènes?
protéines Pc et TTX
quelle est la cause la plus importante de mutations ponctuelles en génétique et en oncologie?
les cytosines méthylés peuvent s’oxyder en uracile qui agiront comme des thymines
comment le principe de méthylation peut inhiber la transcription?
enzyme DNA méthyle transferase (DNMT) ajoute un méthyle CH3 sur le 5e carbone des cytosines
quelles sont les trois étapes du mécanisme de méthylation?
1-deux brins ADN méthylés sont dénaturés en ADN simple brin = ssDNA
2-DNA polymerase transforme chacun des brins de ssDNA en dsDNA (le brin original est méthyle mais le brin neuf non!)
3-DNMT (recruté par FT-1); reconnait une cytosine méthylée sur un brin et méthyle la cytosine sur le brin complémentaire
qu’est ce qui est encore plus efficace que le groupe méthyle à lui seul pour empêcher la transcription?
cytosines méthylé recrutent un MeCP (methyl cytosine binding protéine)
=grosse protéines plus efficaces!
vous observez un enfant (ayant un développement tout à fait normal depuis l’âge de 1 an) qui commence à développer un profond retard mental et une neurodégénérescence progressive depuis quelques années, que pourrait être la cause?
*syndrome de Rett
-mutation de MECP2, gène sur chromosome X
-transmission dominante
-essentiel chez embryon et généralement létale chez foetus masculin
comment la méthylation de ADN contrôle l’acétylation des histones?
MeCP recrutent enzyme HDAC (histone déacétylase)
nommer chacune des histones présentent en 2 copies au niveau du nucléosome
H2A
H2B
H3
H4
existe-il seulement 4 paires d’histones?
NON
en plus des histones classiques, on peut en retrouver plusieurs autres
=plus que 50 histones peuvent être générées, de longueurs et de séquences variables augmentant ainsi le de beaucoup le nombre d’aa pouvant être modifiées par ajout de molécules
ou se lie les histones H1?
se lient à ADN à l’endroit ou il n’est pas enroulé autour de l’octamère ce qui lui permet de contrôler la configuration 3D de la chromatine
comment s’appelle la région de la chromatine transcriptionnellement active?
EUCHROMATINE
(ouverte)
comment s’appelle la région de la chromatine transcriptionnellement non active/non transcrite?
HÉTÉROCHROMATINE
(Compact)
comment catégoriser une histone hypo-acetylé?
moins que 1 acétyle
comment catégoriser une histone hyper-acetylé?
plus que 3 acétyles
V OU F: chez la femme, le X inactivé est hyper acétylé
FAUX il est hypo-acétylé
*l’acétylation des histones altèrent leur structure secondaire et tertiaire
=plus histones sont acétyles et plus elle adoptent une configuration d’euchromatine
=plus les gènes sont facilement transcrits
*on veut donc le moins possible d’euchromatine = hypo acétyle!
les différents acides aminés de chacune des différentes histones peuvent être … afin de contrôler la façon dont les nucléosomes interagissent avec ADN
acétyles, méthylés, phosphorés ou ubiquitinés
qu’est ce que le code des histones?
selon la molécule d’histone impliquée et l’acide aminé altéré; il y a compaction ou on ouvre la chromatine pour ainsi inhiber ou activer sa transcription
=toutes les modifications des histones contrôlant la transcription constituent le code des histones
V OU F: Pc active les transcription?
FAUX
INACTIVE! sur de longs segments ADN
TTX active et Pc inactive
V OU F: Pc et TTX peuvent modifier le code d’histones?
vrai
ils sont généralement recrutés par des histones spécifiquement modifiées
qu’est ce qui peut faire glisser l’ADN sur les histones afin d’exposer ou de cacher les promoteurs?
topoisomérase
quel type ADN est enroulé autour de protamines et non d’histones? quel est l’impact?
ADN des spermatozoides
les protamines permettent une compaction plus dense de ADN mais celui-ci ne peut pas être transcrit
comment ADN paternel peut être transcrit si les protamines compactent celui-ci?
après la fécondation de l’ovocyte, ADN paternel de défait des protamines pour s’associer aux histones
=association doit être parfaite pour s’assurer que les gènes requis soit accessibles (erreurs à ce niveau=fatales)
comment dsARN peut inhiber la transcription des gènes?
il se lie à la séquence ADN complémentaire ou il recrute Met1 qui méthyle les CG adjacents
quels types ADN ont un rôle primordial dans le contrôle épigénétique de l’embryogenèse, différentiation cellulaire, de la transcription et de la carcinogenèse
siRNA et lncARN
expliquer comment la cascade dsRNA/Met1 constitue un contrôle pré-transcriptionnel
la méthylation des CG est transmise de la cellule marquée à toutes ses descendantes, sans requérir la présence de dsRNA à chaque fois! cette méthylation inhibe la transcription des gènes pour toues les cellules descendantes
nommer les 2 types ARN-inhibiteurs
-microRNA/miRNA; produit physiologiquement par la cellule
-short inhibitory RNA/siRNA; introduits artificiellement par les investigateurs pour moduler l’expression génique
2500 miRNA sont connus dont plus de 150 qui modulent l’expression de…
anti-oncogène P53
est-ce que la majorité de notre génome est traduit en protéines?
NON
80% du génome est transcrit en ARN mais seulement 3% est traduit en protéines
=donc majorité ne codent pas!
comment sont formés les dsRNA?
ADN peut générer un ARN complémentaire à lui-même, qui se replie en épingle à cheveux et forme=dsRNA
**lorsque les 2 brins ADN sont transcrits ils sont complémentaires et en se liant= forme dsRNA
comment sont formés les siRNA?
dans le cytoplasme, les dsRNA sont reconnus par DICER qui les coupe en segments de 18-25 nt, soit les siRNA
les sirRNA sont transférés à…?
RISC
rôle du complexe siRNA-RISC
quand ce complexe reconnait une séquence ARN complémentaire, il la clive
=destruction ARNm empêche donc la traduction de cet ARNm en protéine
=controle post transcriptionnel
effets d’avoir une mutation de DICER?
blastomères pulmonaires primitifs; tumeur pulmonaire pédiatrique très rare et caractérisé par une prolifération de cellules blastiques indifférenciées et à plusieurs autres cancers!
nommer d’autres mécanismes épigénétiques de contrôle de transcription? (juste savoir qu’ils existent)
miRNA, endommagées-siRNA et piRNA
taille des lncRNA
plus grande que 200 nt
v ou f; les IncRNA ont beaucoup de potentiel de traduction en protéines
FAUX
peu ou pas de potentiel de traduction en protéines
avons nous plus de lncRNA que de gènes?
OUI
plus de 50 000 lncRNA alors que 20 000 gènes
*presque 3x plus de lncRNA que de gènes
donner 2 exemples de lncRNA et ce qu’ils modulent respectivement
-H19 module IGF2
-XIST module inactivation du X
les lncRNA peuvent se lier à des ARNm et ont deux effets possibles; lesquels?
-augmenter la demi-vie de ces ARNm afin de produire plus de protéines par transcrit de ARNm
-activer la dégradation des ARNm; forme d’inhibition post-transcriptionnelle
décrire le rôle des lncRNA dans l’embryogénèse
*rôle primordial dans le développement embryonnaire et organogenèse!
complexité des organes augmentent proportionnellement avec l’augmentation du nombre et de la variabilité des différents lncRNA
v ou f: le miRNA Let 7 augmente l’expression du facteur souche
FAUX
la PERTE de l’état souche est caractérisé par une expression de Let 7 (inhibe la cascade)
**ESCC active les facteurs déterminant l’état souche!
v ou f: il est impossible pour les cellules humaines différenciées d’être reprogrammées en cellules souches!
FAUX
*c’est possible! en introduisant des miRNA de types “facteurs souches”
quel miRNA est impliqué dans la croissance foetale?
miR1
*inhibe la croissance cardiomycocytes et indirectement par une cascade d’inhibition= augmente les canaux K+
quel gène inhibe la croissance musculaire?
la myostatine
qu’arrive t’il la myostatine est muté?
*miR1 peut reconnaitre et cliver ARNm de la myostatine
=la masse musculaire est doublé car la myostatine ne peut plus inhiber la croissance musculaire
combien de gènes environs ne respectent pas les règles de Mendel et sont considéré comme des gènes ayant une expression parentale préférentielle?
100-200 gènes; 0,5 à 1% des nos gènes
une môle d’origine androgénique aura comme caractéristiques particulières…
villosités placentaires oedématiées et hyperplasiques, sans embryon
une môle avec un triploïdie maternelle aura comme caractéristiques particulières…
placenta très hypoplasies et des foetus avec un retard de croissance très important
une môle avec un triploïdie paternelle aura comme caractéristiques particulières…
placentas volumineux avec villosités placentaires oedomatiées et un embryon souvent très petit ou absent (mais parfois de taille relativement normale)
différences entre une triploïdie non molaire et molaire
NON MOLAIRE
-hypoplasie placentaire
-retard de croissance
-hydrocéphalie
(penser au petit bébé avec un grosse tête et un mini sac à dos aka son placenta)
MOLAIRE
-placenta très volumineux
-villosités énormes et hydropiques (oedeme)
-absence de foetus!!
(pas de bébé)
IGF2 a une expression…
PATERNELLE
*active la prolifération cellulaire dans plusieurs organes lors de l’embryogénèse et dans plusieurs tumeurs de l’enfant et de l’adulte
H19 a une expression…
MATERNELLE
*ajacent à 1GF2 sur 11p15.2
=inhibe expression de IGF2
effet d’une triploïdie paternelle sur le placenta
*2 copies pères et 1 de la mère
-H19 s’exprime sur allèle maternelle
-IGF2 s’exprime sur allèle paternelle
=seulement 1 copie active de H19 pour inhiber 2 copies de IGF2
=surexpression de IGF2
=croissance anormale du placenta
effet d’une triploïde maternelle sur le placenta
*2 copies mères et 1 copie père
-2 allèles actifs pour inhiber 1 copie de IGF2
-sous expression de IGF2
=hypoplasie placentaire sévère, retard de croissance sévère du foetus
le P57 a une empreinte X et donc une expression X
empreinte paternelle
expression maternelle
qu’est ce que la rétention post mortem?
diploïdie (1 pat et 1 mat)
composante maternel exprimant P57
certaines villosités sont volumineuses et oedomatisées (hydropiques)
qu’est ce qu’une môle partielle?
triploïdie; 2 paternel + 1 maternel
plus de villosités ectopiques que rétention post mortem
cytotrophoblaste exprime P57
qu’est ce qu’une môle complète?
diploïdie (2 pat, 0 mat)
villosités extrêmement volumineuses et très hydropiques
cytotrophoblaste exprime PAS P57 mais il est exprimé dans le syncytiotrophoblaste et dans la déciduale)
qu’est ce qu’une disomie uniparentale? (UPD)
chromosome est présent en 2 copias mais ces deux copies proviennent du même parent
quelles maladies sont le résultat d’une UPD?
Prader Willi (UPD 15 Mat)
AngelMan (UPD 15 Pat)
Syndrome BeckWith-Wiedemann (UPD 11 Pat)
si la non disjonction survient dans la première division méiotique, il y a …
hétérodisomie
*les cellules possèdent chacune des deux copies du chromosome d’un parent et aucun de l’autre parent
si la non disjonction survient dans la deuxième division méiotique, il y a…
isodisomie
*les cellules possèdent 2 copies identiques du chromosome
l’isodomie ou l’hétérodisomie est plus fréquente?
hétérodisomie est plus fréquente!!
moins létale= gènes récessifs létaux ne sont pas identiques sur cette paire de chromosome!
qu’est ce que les domaines d’empreinte?
gènes soumis a une empreinte parentale regroupés sur de très petites régions chromosomiques
qu’est ce que les centres d’empreinte?
gènes qui sont méthylés différemment sur l’allèle paternel vs allèle maternel
qu’est ce que la marque d’empreinte?
méthylation différentielle allèle maternel vs allèle paternel
=contrôle expression de ces allèles, qui contrôlent expression de tous les gènes inclus dans cette région
comment la marque d’un individu reflète son sexe et non celui de ses parents?
la marque d’empreinte est effacée et réinstiutée durant la gamétogénèse
v ou f: la marque épigénétique est effacée lors de la déméthylation globale de la morula
FAUX
sur le domaine 11p15.5, contenant plusieurs gènes avec empreinte parentale, les gènes ayant expression paternelle agissent comme X et ayant une expression maternelle agissent comme X
expression paternelle=proto-oncogènes
expression maternelle=suppresseur de tumeurs
qu’est ce que l’hypothèse de Haig?
les gènes d’empreintes parentales influencent le développement de l’embryon; mais on ne sait pas trop pourquoi…
Hypothèse de Haig;
-les mâles veulent avoir des gros bébés=expression de facteur de croissance/proto oncogènes
-les femmes veulent des assez gros bébés mais pas trop gros pour être capable de l’accoucher!= inhibe proto-oncogènes d’origine paternelle
qu’arrive t-il si, en présence d’un cancer, DNMT et HDAC sont inactivés?
la cellule peut ré-activer certains gènes de façon non spécifique et si ceux-ci sont proto oncogènes, facteurs de croissance vasculaire, télomérase ou gènes favorisant la métastase
=augmente le potentiel d’agressivité de la cellule
qu’arrive t-il si, en présence d’un cancer, DNMT et HDAC sont encore plus exprimés?
inhibe expression des gènes de manière non spécifique;
inhibe un supresseur de tumeur, sa croissance peut être favorisée
v ou f: les miRNA ont seulement un effet anti oncogénique dans tous les tissus
FAUX
peuvent avoir un effet anti oncogénique (suppresseur de tumeurs) ou oncogénique (oncomir) dans différents tissus
=compliqué de les utiliser dans le traitement du cancer
y’a t-il un lien direct entre la nutrition maternelle et le développement de maladies chez l’adulte?
OUI
risque obésité, asthérosclérose et maladie coronariennes augmentent à l’âge adulte s’il y a eu une malnutrition foetale (manque de calories) durant la grossesse
quelles maladies peuvent être “évitées” par les miRNA
Huntington et syndrome du X fragile
=génèrent une protéine cytotoxique si mutation
*miRNA reconnaissent ARNm mutés et le détruise et donc empêche l’accumulation de la protéine cytotoxique
que signifie CRISPR
clustered regularly interspaced short palindromic repeats
décrire les étapes de CRISPR
-sgRNA frome un complexe avec Cas9
-sgRNA reconnait et lie ADN complémentaire alors que Cas9 coupe les 2 biens
-tente de relier les 2 segments coupés; si pas de ADNdb pour effectuer la réparation= pas parfait (microdéletion ou micro insertion); allèle est inactivé *knock out
-si présence ADN db complémentaire (ajouté au système); on répare la mutation ou on insère des nouveaux gènes controlés par le promoteur du gène d’intérêt *knock in
est-ce que CRISPR-Cas 9 peut être utilisé avec succès sur des embryons humains?
NON!!!
perturbe énormément le génome si technique effectuée sur des embryons humaines
=résultats catastrophiques
est-il également possible de modifier Cas9 pour corriger une mutation?
OUI
inactive les 2 sites enzymatiques qui coupent ADN
introduit site enzymatique de type dé-aminase; on convertie une cytosine en thymine
Les gènes sont généralement impliquées dans quoi chez l’humain?
Chez l’humain, une centaine de gènes ont une empreinte parentale; ces gènes sont généralement impliqués dans la croissance cellulaire ou ont un effet neuropsychologique.
Qu’est-ce qu’un zygotes androgénétiques?
zygotes androgénétiques13 (2 noyaux paternels, 0 maternel): développement
relativement normal du placenta et des membranes, mais développement très désorganisé de l’embryon avec résorption rapide;
Qu’est-ce qu’un zygote gynogénétique?
zygotes gynogénétiques (2 noyaux maternels, 0 paternel): développement
relativement normal mais retardé de l’embryon, avec hypoplasie placentaire très sévère;
Qu’est-ce que le syndrome de Prader-Wili?
- c’est une maladie rare (~ 1/25 000 naissances)
- caractérisée par un retard mental important avec troubles hypophysaires sévères (hypogonadisme et faim insatiable avec obésité extrême).
- Les 2/3 des cas sont secondaires à une microdélétion 15q11.3pat mise en évidence avec le FISH, et
- 1/3 résulte d’une UPD-15mat (avec 2 copies de l’allèle maternel inactif, et aucun allèle paternel actif).
- Moins de 5% sont le résultat d’une anomalie au niveau du centre d’empreinte. - PWS est un syndrome de gènes contigus: les gènes NECDIN et SNRPN ont tous les deux une expression paternelle, et sont très proches l’un de l’autre. PWS est le résultat de l’absence de la protéine NECDIN et de la protéine SNRPN (et vraisemblablement d’autres gènes contigus; cette absence peut résulter aussi bien d’une délétion en 15q11.3pat que d’une UPD 15mat).
Qu’est-ce que le syndrome d’AngelMan?
- cette maladie est également très rare (~ 1/15 000 naissances)
- et elle est caractérisée par une ataxie, une hyperactivité, des convulsions, un retard mental sévère, une disposition plaisante et des paroxysmes de rires (syndrome du “pantin joyeux”).
- Il est le résultat d’une microdélétion 15q11.3mat dans la grande majorité des cas, les UPD-15pat étant rares.
- Notez que les gènes des syndromes AS et PWS sont dans le même domaine d’empreinte, mais qu’il s’agit de gènes différents
Qu’est-ce que le Syndrome de Beckwith-Wiedemann?
- cette maladie est rare (~ 1/15 000 naissances),
- et elle est caractérisée par une hémi-hypertrophie congénitale (avec sur croissance de certains membres et organes, donnant une asymétrie de taille des membres) ou une macrosomie symétrique, une omphalocèle (fermeture incomplète de l’ombilic avec viscères extraabdominaux néanmoins recouverts de peau ou d’amnion, suite à l’hépatomégalie), une macroglossie et des lobes d’oreilles striés.
- Ces enfants ont un risque de 10% de développer une tumeur embryonnaire (Wilms, hépatoblastome, tumeur cortico-surrénalienne, rhabdomyosarcome et neuroblastome).
- Ces anomalies sont expliquées par une surproduction de la protéine IGF2 et d’autres proto-oncogènes inclus dans la région 11p15.5.
Quelles sont les 3 facons pour avoir le syndrome de BW?
Discuter du domaine 11p15.5.
Le domaine 11p15.5 contient plusieurs gènes avec empreinte parentale, certains avec une
expression maternelle, d’autres avec une expression paternelle. Ces gènes agissent tous
comme des proto-oncogènes lorsqu’ils ont une expression paternelle, ou comme des gènes
suppresseurs de tumeurs lorsque leur expression est maternelle.
Qu’est-ce que le Syndrome de Silver-Russell?
- Ce syndrome, également très rare, est
- caractérisé par un retard de croissance prénatal et postnatal sévère (avec hypoplasie asymétrique des membres dans la moitié des cas) en association avec plusieurs dysmorphismes.
- Il est le résultat d’une anomalie en 11p15.5 dans la majorité des cas (soit une absence de méthylation de l’allèle paternel de H19, ou d’une duplication du H19mat), ce qui cause une surexpression d’H19 qui diminue l’expression d’IGF2 - vous remarquerez qu’il s’agit de l’inverse du syndrome de Beckwith-Wiedemann
- Le gène H19 de la région 11p15.5 n’est exprimé que sur l’allèle maternel; H19 est transcrit en ARNm, mais cet ARNm n’est pas traduit en protéine. Cet ARNm est digéré en miRNA, et ce miRNA inhibe partiellement l’action d’IGF2 et d’au moins 4 autres protooncogènes
Qu’est-ce que le syndrome de Turner et sa relation avec les gènes?
- les patientes à 45,Xmat sont plus à risque d’avoir une malformation cardiaque, un cou palmé et des difficultés de langage que les 45,Xpat.
- Il semble donc que un ou plusieurs gènes du chromosome X sont sujets à une empreinte parentale, avec expression paternelle requise pour enclencher un développement normal.
Le BWS et le SRS sont tous les deux 10 fois plus fréquents
dans les FIV, pourquoi?
il semble que ces associations soient causées par une anomalie de l’établissement de l’empreinte pendant la gamétogenèse (ces anomalies prédisposent ces couples à l’infertilité), plutôt qu’à une anomalie induite par la technique de FIV – les traitements favorisant la survie de l’embryon (Vermeiden et Bernardus, 2013).
