Génétique médicale (Pt. 1: intro, histoire, cycle cellulaire et mitose, compactage de l'ADN) (par: Elizabeth Romero) Flashcards
1
Q
Qu’est-ce que la génétique médicale?
A
Spécialité médicale qui étudie l’hérédité chez les individus et les causes génétiques des maladies
2
Q
Qu’est-ce que la génomique?
A
discipline qui étudie l’ensemble des gènes au lieu de se limiter à l’échelle d’un seul gène et leur fonction
3
Q
V ou F: Seul les gènes déterminent la santé ou la maladie chez l ’individu
A
FAUX: L’interaction entre les gènes et l’environnement détermine la santé ou la maladie chez l ’individu
4
Q
La génétique est impliquée dans quelle proportion des maladies humaines
A
au moins la moitié
5
Q
V ou F: dans la génétique médicale, il existe une grande variabilité des diagnostiques
A
Vrai, il existe plus de 100 000 conditions génétiques
6
Q
à part la variabilité des diagnostiques, quelles sont les autres caractéristiques de la génétique médicale?
A
- 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
7
Q
Quels sont les 6 domaines de la génétique médicale?
A
- anomalies chromosomiques
- syndromes dysmorphiques
- maladies métaboliques
- diagnostique prénatal/anomalies foetales
- oncologie
- maladies héréditaires autres et neurogénétique
8
Q
C’est quoi la maladie de Pompe?
A
Maladie autosomique récessive où accumulation de glycogène au niveau des muscles cardiaques et squelettiques
(Histoire naturelle: mort entre 6-12 mois d’insuffisance respiratoire)
9
Q
Quel est le traitement en génétique médicale pour la maladie de Pompe
A
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
10
Q
Pourquoi la génétique médicale est pertinente pour tout médecin?
A
(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
11
Q
En 1838, Matthias Schleiden, un botaniste allemand suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
A
que tous les tissus végétaux sont faits de cellules
12
Q
En 1839 le zoologiste Théodore Schwann, suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
A
que tous les tissus animaux sont faits de cellules
13
Q
En 1855 Rudolf Virchow, suggère quoi qui mènera à l’élaboration de la théorie de la cellule?
A
que toute cellule provient d’une autre cellule, préexistante
14
Q
Quels sont les 3 aspects de la théorie cellulaire?
A
- la cellule est la + petite entité vivante
- tout être vivant est composé de cellules
- toute cellule provient d’une autre cellule
15
Q
La génétique moderne remonte aux travaux de quel scientifique (qui est le premier à établir des lois de l’hérédité)?
A
Gregor Mendel (il publie ses résultats en 1866, mais ils passent alors à peu près inaperçus - leur redécouverte n’aura lieu qu’en 1900)
16
Q
Quelles sont les 3 lois fondamentales de la génétique (les lois de Mendel)?
A
- Loi d’uniformité des hybrides de 1ère génération
- Loi de pureté des gamètes
- Ségrégation indépendante des caractères héréditaires
17
Q
Qu’est ce que la loi d’uniformité des hybrides de 1ère génération signifie?
A
Aucune forme intermédiaire en F1 lorsque les parents sont de souches pures.
Concept de l’hérédité par mélange est réfuté.
18
Q
Qu’est-ce que la loi de pureté des gamètes signifie?
A
− Les facteurs héréditaires se séparent dans les gamètes
− Un gamète ne contient qu’un facteur de chaque caractère
19
Q
en 1848, Séguin fait la description qu’il nomme quoi?
A
le Mongolisme
20
Q
en 1866, Down fait la description de quoi?
A
Une description d’un syndrome identique à celui décrit par Séguin, qu’il nomme le syndrome de Down
21
Q
En 1888 Waldeyer découvre et nomme quoi?
A
les « chromosomes » : les corps colorés présents dans les cellules
22
Q
En 1889 Weissman découvre quoi?
A
que l’hérédité est reliée aux chomosomes
23
Q
En 1912 Winiwarter émet quelle hypothèse?
A
Nombre de chromosome = 47 chez les hommes vs 48 chez les femmes
24
Q
En 1949 Barr (London ON) fait la découverte de quoi?
A
chromatine sexuelle
25
En 1953 Lyon découvre quel phénomène
Inactivation du chromosome X chez la femme
26
En 1956 Tijo et Levan découvrent quoi?
que le nombre correct de chromosomes est de 46
27
En 1959, on doit quelle avancée à Dr. Lejeune?
syndrome clinique de la trisomie 21 (S Down) et début de la cytogénétique
28
En 1970 quelle avancée doit-on à Dr. Caspersson?
Premier marquage chromosomique
29
En 1981 quelle avancée doit-on à Harper et Saunders?
début de la cytogénétique moléculaire humaine (Hybridation in situ)
30
Qu'est-ce que Johannsen introduit en 1909?
le mot ''gène''
31
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
32
En 1953 Watson et Crick découvrent quoi?
Double hélice de l’ADN
33
En 1977 quelle avancée on doit à Sanger, Maxam et Gilbert?
première méthode de séquençage
34
En 1983 Mullis et al. découvrent quoi?
Polymerase chain reaction (PCR) -\> prix nobel de chimie 1989
35
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
36
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)
37
Quelle avancée voit le jour en 1968 dans le domaine du diagnostic prénatal?
Début de l’amniocentèse
38
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)
39
En 1980, quelle avancée voit le jour dans le domaine du diagnostic prénatal?
Début des **biopsies choriales**
40
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
41
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
42
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
43
Quel est le 1er chromosome séquencé au complet?
22
44
Il y a combien de paires de bases dans l'ADN humain?
3.2 milliards
45
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)
46
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
47
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
48
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)_
49
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
50
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
51
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)
52
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**
53
C'est quoi le **zygote**?
l’**oeuf fécondé**, donc la _première cellule constituée du matériel génétique maternel et paternel_
54
Les cellules se divisent environ combien de fois dans la vie d'un individu?
~ 50X
55
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).
56
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
57
Le cycle cellulaire se divise en quelles 2 parties?
- L’**interphase**: G1, S, G2
- La **mitose**: prophase, prométaphase, métaphase, anaphase et télophase
58
Quelle est la phase du cycle cellulaire la plus longue et la plus variable?
G1 (interphase)
59
Est-ce que la phase G1 est présente dans les cellules tout au long de la vie?
Non: cette phase est i**nexistante 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
60
La phase **G0** dure combien de temps pour les _lymphocytes_?
10h
61
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**.
62
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
63
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)
64
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)
65
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)
66
C'est quoi la phase **G2 (interphase)**?
C’est la phase suivant la duplication de l’ADN
67
Combien de temps dure la **phase G2 (interphase)** des lymphocytes sanguins?
4 heures
68
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
69
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
70
La **mitose** des lymphocytes sanguins dure combien de temps?
2h
71
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**
72
Comment se passe le **début de la formation du fuseau mitotique** lors de la prophase (mitose)?
1. Les microtubules vont commencer à irradier des centrosomes.
2. Les centrosomes vont se diriger vers les pôles de la cellule.
73
C'est quoi les **centrosomes**?
ils sont _constitués des centrioles_, et ils sont les **centres d’organisation des microtubules**.
74
C'est quoi les événements qui ont lieu lors de la **prométaphase (mitose)**?
1. C’est au début de cette phase que la **membrane nucléaire se fragmente**
2. **Les chromosomes** vont se disperser dans la cellule et **s’attacher**, _via leurs kinétochores_, **aux microtubules** du fuseau mitotique.
3. Les chromosomes vont commencer à se déplacer vers les pôles.
4. Les chromosomes **continuent de se condenser** durant toute la durée de cette phase.
75
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.
76
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).
## Footnote
*C’est à ce niveau que se trouvent les kinétochores*
77
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.
78
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).
79
Quels sont les événements qui ont lieu lors de l'**anaphase (mitose)**?
1. L’anaphase débute au moment où les **chromosomes se séparent** _au niveau du centromère_.
2. Chaque **chromatide** devient **indépendante**.
3. Les **chromosomes migrent vers les pôles** de la cellule.
80
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_
81
Qu'est ce qui se passe tout de suite après la **télophase (mitose)**?
cytocinèse
82
C'est quoi la **cytocinèse**?
**séparation du cytoplasme de la cellule-mère en deux** (elle commence quand les chromosomes approchent des pôles)
83
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_
84
Il y a combien de paires de bases par génome **_ha_**ploïde?
3 x 109
85
La longueur totale du filament d’ADN **_ha_**ploïde humain est de \_\_\_\_
**1m** (La majorité des cellules humaines étant diploïdes, on a donc une longueur totale d’ADN de 2m dans le noyau)
86
Si on met les **chromosomes** **_métaphasiques_** bout à bout, l’ensemble donne une longueur de \_\_\_\_\_
200μm
87
La molécule d’ADN est compactée par un facteur de combien
elle est compactée **10 000 fois**:
Rapport: 2m / 200 μm = 10 000
88
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»)
89
C'est quoi les **histones**?
**protéines très basiques** (chargées positivement) **associées à l’ADN** (chargé négativement) _dans les chromosomes_
90
L’**octamère** est fait de quoi?
2 exemplaires des histones H2A, H2B, H3 et H4
91
C'est quoi l'**ADN internucléosomique**?
ADN qui **relie deux nucléosomes** (on l’appelle aussi ADN «linker» ou internucléosomique)
92
C'est quoi le **taux de compaction** de l'ADN au niveau du _nucléosome_
10 fois
93
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**
94
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)
95
Le niveau de compaction grâce au solénoïde forme donc quoi?
la chromatine
96
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_
97
Quel est le _taux de compaction_ au niveau du **solénoïde**?
60 fois
98
Il y a combien de nucléosomes par tour de solénoïde?
6
99
Quel est le **_3e_** **niveau de compaction de l'ADN**?
boucles
100
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)
101
C'est quoi le _taux de compaction_ des **boucles**?
300 fois
102
C'est quoi le diamètre des **boucles**?
300 nm
103
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
104
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)
105
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_
106
Un _chromosome_ moyen contient combien de **spires**?
une dizaine
107
C'est quoi le _taux de compaction_ du **chromosome**?
- **3 000** fois (**_pro_**phase)
- **10 000** fois (_méta_phase)
108
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)
109
LA COMPACTION EN RÉSUMÉ
110
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*).
111
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_.
112
C'est quoi l'****_eu_**chromatine**?
**Chromatine contenant les gènes**: Forme les bandes R (bandes claires) et les bandes G (bandes foncées).
113
C'est quoi la différence entre l'_euchromatine_ **active** et **inactive**?
– Euchromatine **active**: contient les _gènes activement transcrits_ dans la cellule.
– Euchromatine ****_in_**active**: contient les _gènes généralement inactifs_ (+ condensée que l'euchromatine active)
114
V ou F: les gènes de l'_euchromatine **in**active_ sont **toujours inactifs**
**FAUX**: Ces gènes sont **activés à des moments spécifiques** durant le développement _ou_ **dans certains tissus seulement**
115
C'est quoi l'**_hétéro_chromatine**?
Chromatine _très condensée_ ne **contenant pas ou très peu de gènes**
116
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.
117
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 **_in_**active** 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**.
118
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**_.
119
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**.
120
Résumé : Compaction Bandes R et Bandes G
