Génétique 5 Flashcards
Génétique #5 Épigénétique– (2h) Inactivation du chromosome X (1h)
À quoi est due la différence entre les 2 sexes?
À la constitution en gonosomes
XX?
Femme
XY?
Homme
La quantité de produit génique déterminée par l’allèle unique chez les mâles est ________ à celle engendrée par la paire d’allèles chez les femelles.
identique
Qu’est-ce que l’inactivation du X?
Système de compensation du dosage génique entre le mâle (46,XY) et la femelle (46,XX)
Mécanisme utilisé chez les mammifères
Nomme les caractéristiques du X inactif.
- Hyperméthylation des ilôts CpG des régions promotrices et des histones H3
- Hypoacétylation des histones H4
- Condensation maximale maintenue durant l’interphase
- Réplication de l’ADN tardive
À quoi est similaire l’X inactif?
Hétérochromatine
Qu’est-ce que l’hétérochromatisation?
C’est le processus par lequel le chromosome X est inactivé.
Que sont les îlots CpG?
Régions riches en G et en C
Comment se fait l’hétérochromatisation?
Par l’ajout massif de groupements méthyl (CH3) sur les îlots CpG de l’ADN.
hyperméthylation
Qu’utilise la cellule eucaryote pour inhiber l’expression des gènes qui ne sont pas utiles à son développement?
Méthylation de l’ADN
Qu’est-ce qui est aussi méthylé pendant l’hyperméthylation et qui a un impact sur la compaction de l’ADN?
Histones H3 dans le nucléosome
Effet de la méthylation des histones H3?
compacter la structure de la chromatine
Qu’est-ce que l’hypoacétylation?
Enlèvement des gr acétyls sur les histones H4
But de l’hypoacétylaction?
Resserrer l’ADN autour des nucléosomes et de compacter encore plus l’ADN.
Nom du X inactivé?
L’hétérochromatine facultative
Nom de l’hétérochromatine ne venant pas du X inactif?
Hétérochromatine constitutive
Nomme les étapes de l’inactivation du X.
- Comptage du ratio X:autosome
- Choix aléatoire du X à inactiver (au hasard)
- Inactivation ou initiation
- Propagation
- Maintient
Pourquoi est-ce qu’il faut absolument avoir un seul X actif dans la cellule diploide?
- L’absence d’un chromosome X actif est létal.
- La présence de 2 chromosomes X actifs complets est également létale.
Règle pour savoir combien de X à désactiver?
X-1
Nb de X inactivé dans le syndrome de Turner (45,X)?
1-1=0
Nb de X inactivé dans le syndrome de Klinefelter (47,XXY)?
2-1=1
Nb de X inactivé dans 47,XXX?
3-1=2
Est-ce que les mécanismes de l’inactivation du X sont connus?
Non
Que retrouve-t-on sur le bras long du chromosome X?
Centre d’inactivation (Xq13)
Localisation du pairage des X?
X pairing region
Que contient le Ci qui est très important dans la régulation et l’inactivation du X?
Gène XIST
Décrit ce qui se passe avec le gène XIST?
- Le gène XIST est transcrit en ARN, mais n’est pas traduit en protéine. Il reste dans le noyau en association avec le chromosome X inactif.
- Le gène XIST est seulement exprimé par l’allèle du chromosome X qui sera inactivé, tandis que l’allèle de XIST du chromosome X actif sera inhibé.
À quoi sert l’ARNm de XIST?
Initie l’inactivation de part et d’autre du CI en s’accumulant sur le futur chromosome X inactivé.
Quand survient l’inactivation du X?
Blastocyte précoce
La présence d’un seul X actif est assurée par la répression de l’activité de _____ sur le X actif.
XIST
Qu’est-ce qui se passe avec XIST sur XY?
Chez l’homme XY, XIST est inactivé et ainsi, il ne s’exprime pas.
Qu’est-ce qui se passe avec XIST sur XX?
Chez la femme XX, XIST est exprimé sur le futur X inactivé et réprimé sur le futur X actif.
Nomme les étapes de l’inactivation du X.
- Initiation
- Propagation
- Maintenance
Décrit la propagation.
L’accumulation de XIST se propage le long des 2 bras chromosomiques du futur X inactivé.
Décrit la maintenance.
L’inactivation, donc l’hétérochromatisation, du chromosome X doit être maintenue de façon permanente et à travers les divisions cellulaires. Les cellules filles inactiveront toutes le même X (Xpat ou Xmat)
Grâce à quoi l’inactivation du X est-elle maintenue?
Processus épigénétique
Décrit les processus épigénétiques qui permettent l’inactivation du X.
- La modification de la chromatine par méthylation et l’hypoacétylation des histones entraîne une réplication tardive en phase S du X inactivé.
- L’ajout de l’histone H2A alternative (la macro-H2A) et la méthylation des îlots CpG de l’ADN qui rendent l’hétérochromatisation irréversible.
Caractéristique du X inactif?
- Méthylation des histones H3
- Méthylation des îlots CpG de l’ADN
- Hypoacétylation des histones H4
- Réplication tardive en phase S
- État condensé durant l’interphase
Qu’est-ce que la chromatine sexuelle?
Frottis buccal qui est fait dans le but de compter le nombre de corpuscules de Barr.
Est-ce que la chromatine sexuelle remplace le caryotype?
Non
Qu’est-ce que le corpuscule de Barr.
Masse à coloration foncée accolée à la membrane nucléaire de neurones de chats femelles.
Comment fait-on un chromatine sexuelle?
On ne compte que les corpuscules qui sont adhérents à la membrane nucléaire, donc ceux que l’on voit à la périphérie du noyau
Faiblesses de la chromatine sexuelle?
- Comme le noyau est sphérique et que seuls les corpuscules accolés à la membrane sont comptés, le nombre de corpuscules obtenus est toujours inférieur à la réalité.
- On considère que la présence du corpuscule dans 20% des cellule examinées représente la situation normale pour les femmes normales.
Environ ___% des gènes du chromosome X échappent à l’inactivation
15
~___% des gènes ont un patron aléatoire: peuvent ou non être inactivés
10
Nomme les segments de l’X qui échappent à l’inactivation.
- Les régions pseudoautosomiques (RPA) homologues à l’Y
- Le CI qui contient XIST.
- D’autres gènes ayant un rôle spécifique chez la femme.
Décrit les RPA homologues à l’Y.
Ces régions situées aux extrémités du X et du Y servent à l’appariement à la méiose et sont le site des recombinaisons.
Est-ce que les RPA sont identiques entre le X et le Y?
Oui (2 copies identiques)
________ protège de l’inactivation
CTCF
Que fait le CTCF?
- Isole la chromatine et empêche XIST d’y avoir accès
- Le signal d’hétérochromatinisation passe par-dessus ces régions et n’inactive pas les gènes s’y trouvant
Au niveau de l’embryon, le processus pour inactivé le X d’origine maternelle vs celui d’origine paternelle est ___________.
aléatoire
Qu’est-ce qui se passe dans l’inactivation du X de l’embryon?
- Cellules filles héritent du même X inactivé que la cellule mère
- Les cellules avec Xm vont se regrouper ensemble dans les tissus (idem avec Xp)
Qu’est-ce qui se passe au niveau d’un chat calico?
Mosaique pour Xp et Xm (patern de couleur sur le poil)
Une femme se retrouvera avec ≈___% des cellules avec X paternels inactivés et ≈___% des cellules avec X maternels inactivés.
50
Est-ce que le ratio 50:50 peut être biaisé vers un ou l’autre des chromosomes X?
Oui, cela touche 5-20% des femmes
Causes possibles du biais dans l’inactivation du X?
- Statistique
- Sélection contre une population de cellule qui a inactivé ou activé un certain X
- Familles où sélection biaisée de façon héréditaire
Que prouve la courbe de Gaussienne?
Inactivation du chromosome X peut être biaisée seulement par hasard
Qu’est-ce qui explique le biais de l’inactivation du X avec translocation?
- Le processus d’hétérochromatisation se propageant le long du chromosome X peut s’étendre à la portion d’autosome transloqué.
- Le choix du X à inactiver se fait dans le but de se rapprocher le plus possible des conditions normales
- L’inactivation se fait d’abord au hasard, mais une sélection intercellulaire favorisant le type cellulaire le mieux adapté génétiquement s’effectue.
t(X;autosome) équilibrée?
Inactivation du chromosome X normal favorisée
t(X;autosome) déséquilibrée
Inactivation du chromosome X remanié favorisée
Vrai ou faux? Les femmes sont des mosaïques pour l’expression des gènes liés au chromosome X.
Vrai
Les femmes sont des ____________ pour certains allèles du chromosome X.
hétérozygotes
Est-ce que les hétérozygote pour X peuvent avoir différent ratio Xm vs Xp?
Oui, car l’inactivation de du chromosome X se fait au hasard à un stade du développement où le nombre de cellules est faible.
Un biais dans l’inactivation du chromosome X survient dans 5 à 20% des femmes. Quel est l’impact sur ces femmes?
- Biais sans importance lorsque les deux X ont des allèles normaux pour tous les gènes
- Biais peut être très important dans le contexte où l’on retrouve une mutation dans l’une des 2 copie pour un gène en particulier.
Ainsi, les femmes hétérozygotes pour un caractère lié à l’X peuvent avoir des phénotypes ________.
variables
Lyonisation favorable?
- Elle se produit lorsque la majorité des cellules a inactivé l’X portant l’allèle muté responsable de la maladie.
- La femme hétérozygote porteuse n’est pas atteinte de la maladie.
Lyonisation non favorable?
- Elle se produit lorsque la majorité des cellules a inactivé le X normal, non porteur de l’allèle muté.
- C’est le X portant l’allèle de la maladie qui est actif.
- La femme hétérozygote peut manifester des symptômes de la maladie jusqu’à être complètement atteinte de la maladie
Que signifie lyonisation?
Inactivation du X
Transmission de la DMD?
Maladie héréditaire récessive liée au chromosome X
Que provoque la DMD?
Dégénérescence progressive des fibres musculaires
Problème dans l’ADN de DMD?
- Le gène codant pour la dystrophine (gène DMD) est localisé en Xp21.2.
- La dystrophine est une protéine très importante pour le fonctionnement musculaire.
- La délétion de certains exons du gène DMD entraîne une dysfonction dans la synthèse de la dystrophine.
Comment pouvons-nous détecter la DMD?
Immunocoloration des cellules musculaires.
Décrit la dysplasie ectodermique anhydrotique.
- Atteinte de structures ectodermiques
- Cheveux clairsemés- absents
- Dents coniques, manquantes
- Absence de glandes sudoripares
- Condition liée au chromosome X
Nomme les 4 principes fondamentaux qui caractérisent les modifications épigénétiques.
- Une marque épigénétique doit altérer la chromatine, sans changer la séquence de nucléotides de l’ADN
- Une marque épigénétique doit être transmise fidèlement d’une cellule à toutes ses descendantes - cette caractéristique garantit que la différenciation est irréversible;
- Ces marques doivent être effacées dans les cellules de l’embryon précoce
- après le stade blastocyste les cellules de l’embryon recommencent à marquer leur chromatine, selon leurs voies de différenciation.
Exception à cette règle: ces marques doivent être effacées dans les cellules de l’embryon précoce.
Gènes soumis à l’empreinte parentale
Nomme les 4 niveaux des marques d’épigénétiques.
- méthylation des cytosines de l’ADN
- altérations des histones
- protéines Polycomb (Pc) et Trithorax (TTX)
- structure des nucléosomes.
La méthylation des cytosines et les altérations des histones ont un impact _________.
local
Impacts des protéines Pc et TXX?
Contrôle de longs segments d’ADN comportant plusieurs gènes.
La méthylation des cytosines ________ la transcription.
inhibe
Comment se fait la méthylation des cytosine?
L’enzyme DNA-méthyle-transférase (DNMT) peut ajouter un méthyle (CH3) sur le 5e carbone des cytosines (m5C)
Comment la cytosine méthylé est-elle transmise à ses descendantes?
- Les deux brins d’ADN méthylés sont dénaturés en ADN simple-brin (ssDNA)
- La DNA-Pol transforme chacun des brins de ssDNA en dsDNA; notez que le brin original est méthylé, et que le brin neuf ne l’est pas.
- Le DNMT est intimement lié à la machinerie de synthèse de l’ADN: dès qu’il reconnaît une cytosine méthylée sur un brin, il méthyle la cytosine sur le brin complémentaire.
Qu’est-ce qui permet une méthylation des C qui se situent après G?
FTI qui recrutent DNMT
Quel est l’effet de la méthylation de C après G?
- Empêcher la reconnaissance de ces gènes par d’autres facteurs de transcription
- C recrutent un MeCP
Effet de MeCP?
Ces grosses protéines sont plus efficaces que le groupe méthyle à lui-seul pour empêcher la liaison des gènes avec des facteurs de transcription activateurs: cette configuration de la chromatine est plus inhibitrice
Transmission du gène MECP?
X dominant
Que recrute MeCP?
Enzyme HDAC (histone désacétylase)
La méthylation de l’ADN contrôle __________________________.
l’acétylation des histones
Qu’est-ce qui contrôle la configuration 3D de l’ADN?
La liaison H1 et ADN linker
Histone hypo-acétylée?
Elle possède < 1 acétyle
Histone hyper-acétylé?
> 3 acéthyle
Effet de l’acétylation des histones?
Altère leur structure secondaire et tertiaire: plus les histones sont acétylées, et plus elles adoptent une configuration d’euchromatine, et donc, plus les gènes sur lesquels elles sont localisées sont facilement transcrits
Chez la femme, le X activé est-il hyper ou hypo acétylé? Hyper ou hypo méthylé?
Hypo méthylé
Hyper acétylé
Nomme le différentes modifications d’histones.
- Méthylé
- Acétylé
- Phosphorylé
- Ubiquitinés
Une __________ de molécules peuvent être couplées aux acides aminés des histones, générant des dizaines de milliers de possibilités moléculaires contrôlant la transcription au niveau des histones.
cinquantaine
Quel est l’effet des changements sur les histones?
Ouvrir ou fermer l’ADN
Ouvrir ou compacter la chromatine
Quel est le nom des mécanismes de modification de la transcription?
Code d’histone
Que fait TTX?
Active la transcription sur de longs segments d’ADN
Que fait Pc?
Inactive la transcription d’ADN
Par qui sont généralement recrutés TTX et Pc?
Par des histones spécifiquement modifiés
Est-ce que les Pc et TTx peuvent modifier le code des histone?
Oui
Rôle des topoisomérases?
Faire glisser l’ADN sur les histones, afin d’exposer ou de cacher les promoteurs
L’ADN des spermatozoïdes est enroulé autour de _________.
protamines
Que permettent les protamines?
Compaction plus dense de l’ADN mais cet ADN ne peut pas être transcrit
Qu’est-ce qui se passe avec l’ADN paternel après la fécondation?
- L’ADN paternel se défait des protamines pour s’associer aux histones.
- Cette association doit être parfaite afin d’assurer que les gènes requis puissent être accessibles
Comment l’ARN double brin peut-il inhiber la transcription des gènes?
Il se lie à la séquence d’ADN complémentaire où il recrute l’enzyme Met1 qui méthyle les CG adjacents
À quoi servent les siRNA et lncRNA?
- contrôle épigénétique de l’embryogenèse
- de la différenciation cellulaire
- de la transcription
- de la carcinogenèse
Exemple de contrôle pré-transcriptionnel?
Cascade dsRNA/Met1
Explique la double assurance dans l’inhibition de l’ADN.
On peut entrer dans le cycle d’inhibition de la transcription par plusieurs mécanismes, mais quel que soit le point d’entrée, on active tous les autres mécanismes
Environ ___% du génome humain est transcrit en ARN, qui pourrait possiblement moduler la transcription, alors que seulement __% de notre génome est traduit en protéines
80
3
Est-ce qu’il existe vraiment des junk RNA?
NON
Vrai ou faux? Il n’y a qu’un seul mécanisme pour générer de siRNA.
FAUX
Explique la formation des dsRNA.
- ADN forme ARN complémentaire à lui-même, ce qui forme une épingle à cheveux de dsRNA
- Les deux brins d’ADN sont transcrits, puisqu’ils sont complémentaires, ils forment un dsRNA
Qu’est-ce qui se passe avec le dsRNA?
- Reconnus par Dicer dans le cytoplasme
- Dicer les coupent en segments de 18-25 nt, les siRNA
- siRNA transféré à RISC
Qu’est-ce qui se passe avec les siRNA liés à RISC?
Lorsque le complexe RISC-ssRNA (ARN simple-brin) reconnaît une séquence d’ARN complémentaire, il la clive; cette destruction de l’ARNm empêche donc la traduction de cet ARNm en protéine
L’exemple de RISC est quel type de contrôle de la transcription?
Post-transcriptionnel
Le génome humain pourrait générer plus de ___________ miRNA différents
50 000
Nomme des mécanismes épigénétiques de contrôle de la transcription.
- Voies miRNA
- Voies endo-siRNA
- Voies pi-RNA
La voie piRNA (PIWI RNAi) est une autre façon d’inhiber la transcription en ______________________.
détruisant l’ARNm ciblé.
Explique la façon dont les miRNA fonctionnent.
- ARN double-brin est recconu par DICER
- DICER coupe le dsRNA en segments d’ARN de 22 nucléotide (siRNA)
- Le dsRNA est dénaturé avec production de siRNA
- Le siRNA est incorporé dans le RISC
- RISC reconnait des segments d’ARN homologues et le coupe
Que sont les lncRNA?
ncRNA plus long que 200 nucléotides
Que peuvent faire les lncARN?
- Modifier le code d’histone de la chromatine
- Augmenter ou diminuer la demi-vie des mRNA
Vrai ou faux? Les lncARN ne sont pas vraiment utiles.
FAUX, primordial dans le développement embryonnaire et l’organogenèse
Effet de ESCC?
- Caractère souche
- Baisse LET7
- Hausse LIN28, MYC
Effet de LET7?
- Différenciation
- Baisse ESCC
- Baisse LIN28 MYC
Qu’est-ce que miR1?
miRNA qui inhibe l’expression de Hand2 et d’Irx5 dans le myocarde
Quel est l’effet de la mutation TEXEL?
- Gène myostatine muté
- miR1 recconait et clive ARNm de myostatine
- Croissance musculaire +++
Dans quoi sont importants les ncARNs?
- Développement embryonnaire
- L’inactivation du X
- L’empreinte parentale, la modulation du code des histones et de la méthylation des CpG
- Le maintien de l’état “souche”
- La différenciation et l’oncogenèse
Qu’est-ce que l’empreinte parentale?
Certains gènes ne sont transcrits que lorsqu’ils sont d’origine maternelle, alors que d’autres ne le sont que sur l’allèle d’origine paternelle.
Qu’est-ce qu’un zygote androgénétique?
2 noyaux paternels, 0 maternels
Développement des zygotes androgénétiques?
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?
2 noyaux maternels, 0 paternel
Développement des zygotes gynogénétique?
Développement relativement normal mais retardé de l’embryon, avec hypoplasie placentaire très sévère
Qu’est-ce qui se passe avec une môle partielle?
C’est un produit de conception caractérisé par des villosités placentaires œdématiées et hyperplasiques, sans embryon. Les villosités peuvent devenir maligne, et éventuellement causer des métastases.
Nomme le deux sortes de conceptions triploide.
- Triploidie maternelle
- Triploidie paternelle
Caractéristiques des triploidies maternelle?
Caractérisées par des placentas très hypoplasiques et des fœtus avec un retard de croissance très important
Caractéristiques des triploidies paternelle?
Caractérisées par des placentas volumineux avec des villosités placentaires œdématiées, et un embryon souvent très petit ou absent, mais parfois de taille relativement normale.
En général, que présentent les foetus issus de grossesses triploides?
Nombreuses malformations: fentes palatines, malformations du cerveau et du cœur, kystes rénaux et syndactylie entre les 3e et 4e doigts et orteils.
Caractéristiques d’une triploidie maternelle?
- hypoplasie placentaire extrême
- retard de croissance
- hydrocéphalie
Caractéristiques d’une triploidie molaire?
- placenta très volumineux
- villosités énormes et hydropiques
- absence de fœtus dans ce cas-ci
Quelle triploidie sont plus cancérigène?
Molaire
Plus de production de P58
IGF2 a une expression ____________.
paternelle
H19 a une expression __________.
maternelle
Effet de IGF2?
Accélère la croissance
Effet de H19?
Ralentissement de la croissance
Si IGF2 est dupliqué, qu’est-ce qui risque de se passer?
Cancer
Qu’est-ce qu’une disomie uniparentale?
Le chromosome est présent en deux copies, mais ces deux copies proviennent du même parent
Syndrome des disomies uniparentales?
- Prader Wili
- Angelman
- Beckwith-Wiedemann
- Silver Russell
Quand est-ce qu’il y a hétérodisomie?
Non dysjonction en M1
Quand est-ce qu’il y a isodomie?
Non dysjonction en M2
Qu’est-ce qui est plus commun, l’hétérodisomie ou l’isodisomie?
L’hétérodisomie
Explique les mécanismes de l’empreinte parentale.
- Gènes regroupés en domaines d’empreinte
- Centres d’empreinte sont méthylés différemment m vs p
- Méthylation différentielle transmises à ces cellules filles
Syndrome de BWS?
- hémi-hypertrophie congénitale
- macrosomie symétrique
- une omphalocèle
- une macroglossie
- lobes d’oreilles striés
Risques pour les enfants de BWS de développer une tumeur embryonnaire?
10%
Génétique de BWS?
- surproduction de IGF2
- région 11p15.5
Causes possibles de BWS?
- Disomie unipaternelle du chromosome 11
- Mutation ou délétion du H19 maternel
- Duplication du IGF2 paternel
Vrai ou faux? Les gènes paternels de la zone 11p15.5 sont tous des proto-oncongène.
VRAI
Décrit le SRS.
- retard de croissance prénatal et postnatal sévère
- dysmorphismes
Génétique de SRS?
- Anomalie 11p15.5
- Surexpression H19
Vrai ou faux? Il y a plus de risque d’avoir des erreurs d’empreinte parentale si la fécondation est in vitro.
Vrai
Que fait CRISPR-Cas9 sur les embryons?
Perturbe énormément le génome (résultats catastrophique)
Vrai ou faux? Le stress d’un enfant ne dépend absolument pas du stress de la grossesse.
FAUX
Traitement expérimental pour la maladie de Huntington?
miRNA qui va détruire la protéine cytotoxique de la Huntington
Qu’est-ce qui méthyle les C?
DNMT
Qu’est-ce qui recrute DNMT?
FTI
Que recrute les m5C?
MECP
Maladie de mutation de MECP2?
Syndrome de Rett
Phénotype du syndrome de Rett?
- Développement normal jusqu’à 6-18 mois
- Microencéphalie
- Retard mental
- Scoliose et hypotonie
Que recrute MECP?
HDAC
Rôle de HDAC?
Désacéthyler les histones
Que peuvent recruter le code des histones?
Pc
TTX
TTX a un effet ______________.
topoisomérase
Décrit la régulation pré-transcriptionnel de l’ARNds.
- ARNds se lie à une séquence d’ADN complémentaire
- Recrutement de MET1
- Méthylation des CG
- Transmission aux cellules filles sans besoin de ARNds
Nomme un lncARN qui module l’inactivation du X.
XIST
Nomme les deux miARN qui ont un impact dans la différenciation et l’état souche.
Souche: ESCC
Différenciation: LET-7
Symptôme d’une mole partielle? (2p, 1m)
- Cytotrophoblaste exprime P57
- Villosités hydropiques
Symptômes d’une mole totale? (2p, 0m)
- Villosités très volumineuses et très hydropiques
- Pas de P57 dans le cytotrophoblaste
Région pour Angelman et Prader Wili?
15q11.3
Région pour Beckwith et Silver-Russell?
11p15.5
Gène pas exprimé dans Angelman?
UDP15
Gène pas exprimé dans Prader-Wili?
SNRP
Gène pas exprimé dans BWS?
H19
Gène pas exprimé dans Silver Russel?
IGF2
Vrai ou faux? Les gènes maternels sont des suppresseurs de tumeurs.
Vrai
Que permettent aux cancers de devenir plus agressifs?
- Moins méthylation et de dé-acétylation
- Inhibition ou activation de DNMT et HDAC
Tests de dépistage de cancer basé sur l’épigénétique?
Évaluer le profil de méthylation au niveau des cellules
Traitement du cancer basé sur l’épigénétique?
- Inhibition DNMT et HDAC
- Activation P53
- Apoptose cellule
