Génétique médicale (Pt. 1: intro, histoire, cycle cellulaire et mitose, compactage de l'ADN) (par: Elizabeth Romero) Flashcards
Qu’est-ce que la génétique médicale?
Spécialité médicale qui étudie l’hérédité chez les individus et les causes génétiques des maladies
Qu’est-ce que la génomique?
discipline qui étudie l’ensemble des gènes au lieu de se limiter à l’échelle d’un seul gène et leur fonction
V ou F: Seul les gènes déterminent la santé ou la maladie chez l ’individu
FAUX: L’interaction entre les gènes et l’environnement détermine la santé ou la maladie chez l ’individu
La génétique est impliquée dans quelle proportion des maladies humaines
au moins la moitié
V ou F: dans la génétique médicale, il existe une grande variabilité des diagnostiques
Vrai, il existe plus de 100 000 conditions génétiques
à part la variabilité des diagnostiques, quelles sont les autres caractéristiques de la génétique médicale?
- contexte de maladies rares
- approche: familiale (compromis entre confidentialité et information familiale utilisée pour le conseil génétique)
- Impact du diagnostic: sur le patient (maladie, choix reproductifs) mais aussi sur la famille immédiate et éloignée
Quels sont les 6 domaines de la génétique médicale?
- anomalies chromosomiques
- syndromes dysmorphiques
- maladies métaboliques
- diagnostique prénatal/anomalies foetales
- oncologie
- maladies héréditaires autres et neurogénétique
C’est quoi la maladie de Pompe?
Maladie autosomique récessive où accumulation de glycogène au niveau des muscles cardiaques et squelettiques
(Histoire naturelle: mort entre 6-12 mois d’insuffisance respiratoire)
Quel est le traitement en génétique médicale pour la maladie de Pompe
Remplacement par intraveineuse de l’enzyme manquant permet d’améliorer la survie (par
réduction de la cardiomyopathie, amélioration de la force musculaire..)
Traitement coordonné par la génétique médicale avec suivi multidisciplinaire
Pourquoi la génétique médicale est pertinente pour tout médecin?
(sachant que la génétique a une part dans la majorité des maldies) Tout médecin doit:
- Obtenir une histoire familiale pertinente
- Reconnaître ou suspecter la possibilité d’une condition génétique
- Connaître la disponibilité et l’utilité des services de génétique
- Référer lorsque indiqué en génétique
- Avoir une base pour interpréter les tests génétiques demandés
En 1838, Matthias Schleiden, un botaniste allemand suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
que tous les tissus végétaux sont faits de cellules
En 1839 le zoologiste Théodore Schwann, suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
que tous les tissus animaux sont faits de cellules
En 1855 Rudolf Virchow, suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
que toute cellule provient d’une autre cellule, préexistante
Quels sont les 3 aspects de la théorie cellulaire?
- la cellule est la + petite entité vivante
- tout être vivant est composé de cellules
- toute cellule provient d’une autre cellule
La génétique moderne remonte aux travaux de quel scientifique (qui est le premier à établir des lois de l’hérédité)?
Gregor Mendel (il publie ses résultats en 1866, mais ils passent alors à peu près inaperçus - leur redécouverte n’aura lieu qu’en 1900)
Quelles sont les 3 lois fondamentales de la génétique (les lois de Mendel)?
- Loi d’uniformité des hybrides de 1ère génération
- Loi de pureté des gamètes
- Ségrégation indépendante des caractères héréditaires
Qu’est ce que la loi d’uniformité des hybrides de 1ère génération signifie?
Aucune forme intermédiaire en F1 lorsque les parents sont de souches pures.
Concept de l’hérédité par mélange est réfuté.
Qu’est-ce que la loi de pureté des gamètes signifie?
− Les facteurs héréditaires se séparent dans les gamètes
− Un gamète ne contient qu’un facteur de chaque caractère
en 1848, Séguin fait la description qu’il nomme quoi?
le Mongolisme
en 1866, Down fait la description de quoi?
Une description d’un syndrome identique à celui décrit par Séguin, qu’il nomme le syndrome de Down
En 1888 Waldeyer découvre et nomme quoi?
les « chromosomes » : les corps colorés présents dans les cellules
En 1889 Weissman découvre quoi?
que l’hérédité est reliée aux chomosomes
En 1912 Winiwarter émet quelle hypothèse?
Nombre de chromosome = 47 chez les hommes vs 48 chez les femmes
En 1949 Barr (London ON) fait la découverte de quoi?
chromatine sexuelle
En 1953 Lyon découvre quel phénomène
Inactivation du chromosome X chez la femme
En 1956 Tijo et Levan découvrent quoi?
que le nombre correct de chromosomes est de 46
En 1959, on doit quelle avancée à Dr. Lejeune?
syndrome clinique de la trisomie 21 (S Down) et début de la cytogénétique
En 1970 quelle avancée doit-on à Dr. Caspersson?
Premier marquage chromosomique
En 1981 quelle avancée doit-on à Harper et Saunders?
début de la cytogénétique moléculaire humaine (Hybridation in situ)
Qu’est-ce que Johannsen introduit en 1909?
le mot ‘‘gène’’
En 1941 quelle avancée doit-on à Beadle et Tatum?
« Un gène, un enzyme » MAIS
On sait maintenant qu’un même gène peut donner naissance à plusieurs protéines par épissage alternatif de son ARNm
En 1953 Watson et Crick découvrent quoi?
Double hélice de l’ADN
En 1977 quelle avancée on doit à Sanger, Maxam et Gilbert?
première méthode de séquençage
En 1983 Mullis et al. découvrent quoi?
Polymerase chain reaction (PCR) -> prix nobel de chimie 1989
En 1902, on doit quelle avancée à Garrod et Galton?
Description du 1er exemple humain de l’hérédité mendélienne: grâce à l’alcaptonurie
Cela marque le début de la génétique biochimique
C’est quoi l’alcaptonurie?
C’est une condition autosomique récessive qui se caractérise par l’accumulation d’acide homogentisique (ce qui cause: urines noires lorsque exposées à l’air, ochronose: coloration brunâtres de la peau et des conjonctives, arthrose squelette axial)
Quelle avancée voit le jour en 1968 dans le domaine du diagnostic prénatal?
Début de l’amniocentèse
En 1978, on doit quelle avancée à Dr. Edwards dans le domaine prénatal?
première fertilisation in vitro chez l’humain (Louise Brown)
(Prix Nobel de médecine 2010)
En 1980, quelle avancée voit le jour dans le domaine du diagnostic prénatal?
Début des biopsies choriales
Qu’est ce qui marque la génétique médicale durant les années 1980-90?
- Résolution chromosomique améliorée
- Progrès rapides en génétique moléculaire et début de génétique moléculaire humaine
Lorsqu’on parle de progrès rapides en génétique moléculaire et début de génétique moléculaire humaine lors des années 1980-90, de quoi on parle plus précisément (donnez 3 exemples concrets)
− Premières localisation de gènes associés à une maladie: Huntington, NF1 1982
− Localisation gène de la fibrose kystique 1985 et mutations 1989 (Toronto)
− Gène Dystrophie musculaire de Duchenne 1987
Qu’est ce qui marque les années 2001-2004 en terme de génétique humaine?
Fin du séquençage du génome humain (HUGO): On connaît désormais plus de 99% du génome humain
Quel est le 1er chromosome séquencé au complet?
22
Il y a combien de paires de bases dans l’ADN humain?
3.2 milliards
Quels sont les ressources que le projet du séquençage du génome humain a coûté?
- 2800 scientifiques dans 6 pays
- 3,4 milliards de dollars US
- 15 ans (1989-2004)
Quelle est la première surprise à laquelle les scientifiques sont arrivés lors du séquençage du génome humain?
- Le génome ne comporte pas 100 000 gènes comme on le croyait mais seulement entre 20 000 et 25 000 (env 3x moins qu’un grain de riz et à peine plus qu’un vers de terre)
- Les gènes humains n’occuperaient qu’env 2% de tout notre ADN
Quelle est la deuxième surprise à laquelle les scientifiques sont arrivés lors du séquençage du génome humain?
- La complexité de notre organisme semble plutôt reliée au mode de fonctionnement de chaque gène et non au nombre de gène
- Certains gènes donneraient naissance à une multitude de protéines
- Le contrôle des gènes pourrait varier d’une personne à l’autre et ces variations joueraient un rôle majeur dans de multiples maladies communes
À quoi ça sert la génétique? (et quelles sont les domaines plus spécifiques associés à chacune de ces utilités)
- Améliorer la compréhension de la fonction des gènes (génomique)
- Comprendre la fonction des protéines produites (protéinomiques) et leur effet sur les processus physiologiques (métabolomique)
Quel est l’effet possible des variations polymorphiques dans le génome normal au niveau des chromosomes et au niveau des gènes?
Suceptibilité aux maladies communes
Grâce à la génétique et toutes les actualités dans ce domaine, cela a permis quelles autres avancées?
- des nouveaux traitements
- “Démocratisation” des analyses génétiques à toutes la profession médicale
- MAIS aussi des questionnements sur l’éthique et la génétique
Quelles sont, plus précisément, comment les avancées en génétique ont eu un impact sur les traitements en médecine?
- découverte de maladies génétiques (remplacements enzymatique, traitement pharmacologique, thérapie génique, Crispr-Cas9…)
- trouver des cibles génétiques pour de nouveaux traitements (médecine personnalisée)
- permet d’expliquer les réponses variables aux traitements entre individus (pharmacogénomique)
Un être humain est constitué de combien de cellules et ces cellules proviennent d’où?
~ 1013 cellules et ces cellules viennent toutes du même zygote
C’est quoi le zygote?
l’oeuf fécondé, donc la première cellule constituée du matériel génétique maternel et paternel
Les cellules se divisent environ combien de fois dans la vie d’un individu?
~ 50X
V ou F: toutes les cellules de l’organisme se divisent tout au long de la vie
FAUX: Certains tissus vont se diviser durant toute la vie de l’individu (ex. les surfaces épithéliales), mais d’autres cellules ne se diviseront plus, une fois que l’organe a atteint sa maturité (ex. les neurones du système nerveux central).
C’est quoi le cycle cellulaire?
C’est la durée de vie d’une cellule à partir du moment où elle apparaît (tout de suite après la division cellulaire), jusqu’au moment où elle se divise pour donner deux cellules-filles
Le cycle cellulaire se divise en quelles 2 parties?
- L’interphase: G1, S, G2
- La mitose: prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase
Quelle est la phase du cycle cellulaire la plus longue et la plus variable?
G1 (interphase)
Est-ce que la phase G1 est présente dans les cellules tout au long de la vie?
Non: cette phase est inexistante dans les premières divisions de l’embryon mais elles est « infinie » pour les cellules différenciées ne se divisant plus et elle se nomme alors G0
La phase G0 dure combien de temps pour les lymphocytes?
10h
C’est quoi le Point de restriction de Pardee?
sépare la phase G1 précoce et la G1 tardive: Passé ce point, la cellule ne peut arrêter le cycle cellulaire pour entrer en G0 et doit progresser vers la phase S.
Que se passe-t-il, de manière générale lors de la phase G1?
Phase de croissance en taille de la cellule: synthèse d’ARNm et protéique élevée
C’est quoi la phase G0?
C’est la phase où se trouvent les cellules qui ne se divisent plus (ex.: Les neurones)
On dit que ces cellules sont différenciées de façon définitive (ertaines cellules peuvent être en G0 très longtemps, d’autres non)
C’est quoi la phase S (interphase)?
C’est la phase de synthèse de l’ADN (phase de réplication) où l’ADN se dédouble: La cellule passe de 2n (quantité d’ADN) (diploïde; 46 chromosomes à une chromatide) à 4n (quantité d’ADN) (diploide: 46 chromosomes mais 2 chromatides)
V ou F: La durée de la phase S (interphase) est très variable.
FAUX: Elle a une durée constante pour chaque type de cellule (ex.: La phase S des lymphocytes sanguins dure 6 heures)
C’est quoi la phase G2 (interphase)?
C’est la phase suivant la duplication de l’ADN
Combien de temps dure la phase G2 (interphase) des lymphocytes sanguins?
4 heures
Quels sont 2 événements qui ont lieu durant la phase G2 (interphase)?
- Réparation de l’ADN
- Synthèse de certaines protéines pour préparer la cellule à la mitose
C’est quoi le but de la mitose?
Distribuer une copie de chaque chromosome à chaque cellule-fille par la ségrégation des chromosomes: chaque cellule-fille va recevoir un jeu complet de toute l’information génétique de l’individu suite à la réplication (duplication) de l’ADN
La mitose des lymphocytes sanguins dure combien de temps?
2h
Quels sont les 3 événements de la prophase (mitose)?
– Condensation graduelle des filaments de chromatine en chromosomes
– Disparition des nucléoles. (synthèse ARN ribosomique)
–Début de la formation du fuseau mitotique
Comment se passe le début de la formation du fuseau mitotique lors de la prophase (mitose)?
- Les microtubules vont commencer à irradier des centrosomes.
- Les centrosomes vont se diriger vers les pôles de la cellule.
C’est quoi les centrosomes?
ils sont constitués des centrioles, et ils sont les centres d’organisation des microtubules.
C’est quoi les événements qui ont lieu lors de la prométaphase (mitose)?
- C’est au début de cette phase que la membrane nucléaire se fragmente
- Les chromosomes vont se disperser dans la cellule et s’attacher, via leurs kinétochores, aux microtubules du fuseau mitotique.
- Les chromosomes vont commencer à se déplacer vers les pôles.
- Les chromosomes continuent de se condenser durant toute la durée de cette phase.
C’est quoi les kinétochores?
structures protéiques trilaminaires situées sur les chromosomes mitotiques et sur lesquelles s’attachent les microtubules.
Ces structures sont primordiales au mouvement des chromosomes vers les pôles de la cellule.
C’est quoi le centromère?
constriction primaire du chromosome où se rattache les chromatides-soeurs (il apparaît comme une structure plus étroite sur le chromosome).
C’est à ce niveau que se trouvent les kinétochores
Quels sont les événements qui ont lieu lors de la métaphase (mitose)?
– Les chromosomes terminent leur condensation et atteignent leur niveau de compaction maximal
– Les chromosomes s’alignent à la plaque équatoriale, i.e. au centre de la cellule.
L’alignement des chromosomes à la plaque équatoriale durant la métaphase (mitose) est engendré par quoi?
par la présence de forces égales de chaque côté du chromosome qui s’exercent sur les kinétochores par les microtubules émanant de chaque pôle (des centrosomes).
Quels sont les événements qui ont lieu lors de l’anaphase (mitose)?
- L’anaphase débute au moment où les chromosomes se séparent au niveau du centromère.
- Chaque chromatide devient indépendante.
- Les chromosomes migrent vers les pôles de la cellule.
Quels sont les événements qui ont lieu lors de la télophase (mitose)?
– Les chromosomes-filles commencent à se décondenser
– La membrane nucléaire se reforme autour de chaque ensemble de chromosome
Qu’est ce qui se passe tout de suite après la télophase (mitose)?
cytocinèse
C’est quoi la cytocinèse?
séparation du cytoplasme de la cellule-mère en deux (elle commence quand les chromosomes approchent des pôles)
C’est quoi le résultat de la division cellulaire?
obtention de 2 cellules génétiquement identiques, c’est pourquoi on dit que la mitose est une division équationnelle
Il y a combien de paires de bases par génome haploïde?
3 x 109
La longueur totale du filament d’ADN haploïde humain est de ____
1m (La majorité des cellules humaines étant diploïdes, on a donc une longueur totale d’ADN de 2m dans le noyau)
Si on met les chromosomes métaphasiques bout à bout, l’ensemble donne une longueur de _____
200μm
La molécule d’ADN est compactée par un facteur de combien
elle est compactée 10 000 fois:
Rapport: 2m / 200 μm = 10 000
C’est quoi le 1er niveau de compaction de l’ADN?
le nucléosome: L’ADN s’enroule ~ 2 fois (1 tour et ¾) autour d’un octamère d’histones (ce qui constitue la structure de base de la chromatine qui a un aspect de «chapelet de perles»)
C’est quoi les histones?
protéines très basiques (chargées positivement) associées à l’ADN (chargé négativement) dans les chromosomes
L’octamère est fait de quoi?
2 exemplaires des histones H2A, H2B, H3 et H4
C’est quoi l’ADN internucléosomique?
ADN qui relie deux nucléosomes (on l’appelle aussi ADN «linker» ou internucléosomique)
C’est quoi le taux de compaction de l’ADN au niveau du nucléosome
10 fois
Au niveau du nucléosome, la double hélice d’ADN a un diamètre de ____ et le chapelet de perles a un diamètre de ____
Au niveau du nucléosome, la double hélice d’ADN a un diamètre de 2 nm et le chapelet de perles a un diamètre de 10 nm
Quel est le 2e niveau de compaction de l’ADN?
solénoïde: Les histones H1 s’associent à l’ADN internucléosomique (ces histones vont permettre aux nucléosomes de s’organiser en cylindre creux)
Le niveau de compaction grâce au solénoïde forme donc quoi?
la chromatine
C’est quoi la chromatine?
Complexe d’ADN et de protéines qu’on retrouve dans le noyau interphasique
C’est la fibre de diamètre de 30 nm
Quel est le taux de compaction au niveau du solénoïde?
60 fois
Il y a combien de nucléosomes par tour de solénoïde?
6
Quel est le 3e niveau de compaction de l’ADN?
boucles
C’est quoi les boucles?
Le filament de chromatine s’associe à d’autres protéines (non-histones) qui vont lui servir d’échafaudage et organiser la chromatine en domaines fonctionnels
(en s’attachant, les solénoïdes forment des boucles)
C’est quoi le taux de compaction des boucles?
300 fois
C’est quoi le diamètre des boucles?
300 nm
C’est quoi les MARs?
(Matrix attached regions) Protéines se liant à des séquences d’ADN spécifiques et qui se lient à la matrice nucléaire en formant des boucles.
Rôle dans la régulation de la transcription des gènes
C’est quoi le 4e niveau de condensation de l’ADN?
Les chromosomes: La chromatine décondensée s’enroule en spires pour former des chromatides de 700 nm de diamètre ou en chromosome de 1400 nm de diamètre (2 chromatides)
Que peut-on dire du sens giratoire de la chromatine lors de la formation de chromosomes?
Le sens giratoire des spires est symétrique entre les 2 chromatides
Un chromosome moyen contient combien de spires?
une dizaine
C’est quoi le taux de compaction du chromosome?
- 3 000 fois (prophase)
- 10 000 fois (_méta_phase)
C’est quoi les SARs?
(Scafford Attached Regions) Protéines qui attachent le filament à un échafaudage central pour ancrer les boucles et pour un enroulement en hélice plus compacté (spires)
LA COMPACTION EN RÉSUMÉ
Le but de la division cellulaire est de produire 2 cellules filles identiques à partir d’une cellule mère. Comment la cellule parvient-elle à produire 2 cellules identiques à partir d’une seule?
La mitose est précédée d’une phase de synthèse (phase S) où elle va répliquer tout son ADN pour le répartir dans ses 2 cellules filles:
– La cellule contiendra le double de son ADN
– La répartition égale du matériel génétique est assurée par l’alignement des chromosomes compactés à l’anaphase (plaque équatoriale).
Pourquoi l’ADN se compacte?
Sans la compaction de l’ADN et sans l’organisation en chromosomes, il serait beaucoup plus difficile et plus risqué de répartir l’ADN également entre 2 cellules: la séparation de 46 filaments d’ADN dupliqués totalisant 2m de longueur serait très difficile. Certaines molécules pourraient se briser et il surviendrait beaucoup plus d’erreurs de ségrégation.
C’est quoi l’euchromatine?
Chromatine contenant les gènes: Forme les bandes R (bandes claires) et les bandes G (bandes foncées).
C’est quoi la différence entre l’euchromatine active et inactive?
– Euchromatine active: contient les gènes activement transcrits dans la cellule.
– Euchromatine inactive: contient les gènes généralement inactifs (+ condensée que l’euchromatine active)
V ou F: les gènes de l’euchromatine inactive sont toujours inactifs
FAUX: Ces gènes sont activés à des moments spécifiques durant le développement ou dans certains tissus seulement
C’est quoi l’_hétéro_chromatine?
Chromatine très condensée ne contenant pas ou très peu de gènes
V ou F: la chromatine est compactée de la même façon tout le long du chromosome
FAUX: Les chromosomes sont organisés en domaine actifs et inactifs au niveau de la réplication et de la transcription.
Comment les chromosomes sont-ils organisés en domaine actifs et inactifs au niveau de la réplication et de la transcription?
- Les boucles contenues dans l’euchromatine active sont plus relâchées et plus riches en gènes. Elles formeraient les bandes R (pâles).
- Les boucles contenues dans l’euchromatine inactive sont plus compactées et moins riches en gènes. Elles formeraient les bandes G (foncées).
- Les boucles de chromatine sont plus serrées dans l’hétérochromatine constitutive des centromères.
Quelle est la différence entre les gènes activement transcrits et les gènes inactifs quant à leur réplication?
– Les gènes activement transcrits seraient répliqués plus tôt dans le cycle cellulaire et ils se retrouvent en majorité dans l’euchromatine des bandes R.
– Les gènes inactifs du génome seraient répliqués plus tard dans le cycle cellulaire et ils se retrouvent en majorité dans l’euchromatine des bandes G.
V ou F: L’attachement des boucles à l’échafaudage serait identique dans les bandes R et les bandes G.
FAUX: L’attachement des boucles à l’échafaudage serait différent dans les bandes R et les bandes G:
- Les boucles des bandes G seraient attachées de façon plus compacte.
- Les boucles des bandes R seraient plus relâchées.
Résumé : Compaction Bandes R et Bandes G
