I - Introduction à la génétique, place des examens en génétique Flashcards
C’est quoi la génétique?
Elle est une spécialité clinico-biologique avec des cliniciens et des biologistes. On est amené à faire des analyses génétiques sur un patient pour voir s’il est possiblement porteur d’une maladie génétique.
On s’intéresse à l’individu mais aussi à sa famille (pathologies héréditaires)
Les maladies monogéniques mendéliennes
Le nom Mendélienne (Gregor Mendel) avait réalisé des experiences sur les différentes espèces de petits poids (a structure lisse ou rugueuse) et avait fait des croisements pour comprendre comment différencier et pour voir comment se répartissaient les différentes caractères récessifs ou dominants.
L’accident à l’origine de ces maladies touche un gène en particulier. Ces maladies peuvent être autosomiques, dominantes ou récessives. Il y a donc un risque de transmission à la descendance. Le diagnostic est réalisé par technique de biologie moléculaire.
Ex: la mucoviscidose est due à des variants pathogènes au niveau du gène CFTR sur le chromosome 7.
Les maladies chromosomiques
Ces maladies sont causées par un changement dans la structure ou le nombre de chromosomes. Le diagnostic est réalisé par technique de cytogénétique: on analyse le nombre et la structure chromosomique, notamment avec le caryotype.
Les maladies chromosomiques sont liées à un desequilibre du nombre de chromosomes, le matériel chromosomique est soit en moins soit en trop. Ces déséquilibres sont responsables d’un “syndrome” correspondant à un ensemble spécifique de signes, de l’anomalie en cause.
Ex: la trisomie 21 est une maladie chromosomique, c’est la plus fréquente des aneuploidies. Le caryotype présente un chromosome surnuméraire sur la paire 21.
Maladies multifactorielles
Ce sont des maladies à hérédité complexe: les alterations se trouvant au niveau du génome sur plusieurs gènes peuvent prédisposer à différents types de maladies multifactorielles. Elles ne se transmettent pas selon le modèle mendélien.
Au niveau génétique, le diagnostic est plus complexe car plusieurs gènes sont impliqués et sont en interaction avec les facteurs environnementaux qui modulent l’expression de ces gènes.
Pour les maladies multifactorielles, il y a des variations génétiques qui interagissent avec des facteurs environnementaux
Ex: dans le diabète de type II, il y a des variants génétiques qui prédisposent à la survenue du diabète mais il y a aussi des acteurs de l’environnement qui peuvent déclencher plus facilement la maladie.
Maladies mitochondriales
C’est l’ADN présent au niveau des mitochondries qui est touché. La particularité est que les mitochondries font uniquement de la transmission maternelle, donc les maladies sont transmises par les mères.
Ce sont les maladies métaboliques les plus fréquentes, elles sont liées à un déficit de la chaîne respiratoire.
Dans le cas de ces maladies, on analyse de préférence l’ADN mitochondriale car les altérations sont au niveau de l’ADNmito.
Les outils utilisés en génétique - en clinique
On passe beaucoup de temps avec le patient (45mn à 1h). Cette consultation a pour but de récupérer un max d’info concernant la famille pour estimer si la maladie, repérée par les signes présents sur le corps, peut être héréditaire.
Lors de cette consultation, le but est d’évaluer le risque de survenue ou de récurrence de maladie ou de malformation. Lors de l’examen, on note tout ce qui pourrait nous faire penser à une éventuelle pathologie.
- antécédents personnels et familiaux
- enquête sur la famille et arbre généalogique
- examen clinique complet, rigoureux, méthodique d’un potentiel sujet atteint
- données précises sur le diagnostic du cas index
- consultation de bases de données
- examens complémentaires
Lors de l’examen on peut prendre les patients en photo assez régulièrement (avec consentement) pour consulter les banques de données ou demander l’avis aux collègues sur une éventuelle pathologie.
Les outils utilisés en génétique - en laboratoire
Les analyses génétiques sont réalisées à différentes échelles, en fonction de ce qu’on étudie:
- les chromosomes: analyse par cytogénétique en faisant un caryotype.
(Ex: sur le caryotype d’un individu atteint de trisomie 21, on remarque sur le caryotype 3 chromosomes 21. Le syndrome de Williams Beuren (microdeletion sur le chromosome 7) est également analysé par cytogénétique.)
-
l’ADN: analyse par biologie moléculaire. Cette technique bien plus précise car elle permet l’étude de la succession des nucleotides de l’ADN et tente d’identifier s’il y a un variant
(Ex: analyse par biologie moléculaire permet le diagnostic du syndrome d’X fragile)
Ces analyses viennent en complément de l’examen clinique, permettant de confirmer ou non les hypothèses émises.
L’arbre généalogique
On établit un arbre généalogique pour recenser les différentes personnes atteintes ou non de la maladie dans la famille.
La génération la plus ancienne est située en haut de l’arbre correspondant aux ancêtres communs et celle la plus récente est en bas.
Les plusieurs stades de condensation de l’ADN double brin
L’ADN double brin se condense au fur et à mesure - d’abord en fibres d’histoires, puis en fibres de chromatines de plus en plus compactes pour finir à l’état de chromatide métaphasique.
On observe quand on regarde un chromosome un noyau d’une cellule qui est en métaphase et au sein duquel on peut visualiser les petits fragments de chromatine condensée qui donne les chromosomes.
Échelle du million de bases
On realise une analyse cytogénétique conventionnelle qui est une analyse à grosse échelle et qui nous donnera un caryotype. Ce caryotype est obtenu grâce à un processus de Banding permettant de marquer les chromosomes.
On ne peut cependant qu’observer les grosses anomalies, et peut donc être utile pour diagnostiquer une trisomie 21 qui est une maladie chromosomique.
Le caryotype!
Le caryotype
Correspond à un classement des chromosomes. Le caryotype humain présente 23 paires de chromosomes, soit 46 chromosomes au total. Dans chaque paire, on retrouve un chromosome hérité du père et un hérité de la mère.
Le caryotype présente:
- 22 paires d’autosomes
- 1 paire de gonosome (XY; XX)
Échelle de centaines/milliers de paires de bases
On réalise une analyse par cytogénétique moléculaire - elle permet d’étudier les altérations chromosomiques de petite taille; cette technique est plus résolutive.
Ces analyses cytogénétique ne permettent pas de détecter des mutations.
Échelle d’une ou quelques paires de bases
On réalise des analyses de génétiques moléculaires (PCR ou séquençage). Ces techniques sont utiles pour le diagnostic des maladies monogeniques, comme pour la mucoviscidose où il y a une altération de quelques nucleotides. Cette analyse est beaucoup plus résolutive.
C’est quoi un variant (d’un gène)?
Un gène est destiné à donner une protéine - lors des analyses génétiques, on tente de détecter un variant d’un gène correspondant à l’altération ou un changement du materiel génétique.
Lors d’une analyse au niveau du génome entier, on trouve des 10aines de milliers de variants.
Lorsqu’un un variant est constitutionnel, il est présent dans toutes les cellules de l’individu
(ex: dans les cancers, l’altération du patrimoine génétique des cellules cancéreuses correspond aux altérations chromosomiques et géniques qui favorisent leurs proliférations anarchiques).
Les variants bénins
(Ou polymorphes) témoignent de la diversité de notre patrimoine génétique
Les variants pathogènes
Sont situés dans des gènes importants et altèrent la fonction du gène - proviennent de l’exposition à des agents mutagènes (tabac, alcool), ou surviennent de façon spontanée du à des erreurs de réplication ou réparation de l’ADN.
Variations stables ou fixes
La substitution correspond à changement de nucleotides
- un variant faux-sens engendre un autre AA dans la chaîne
- un variant non-sens engendre un codon stop dans la chaîne
La délétion correspond à des nucleotides retirés (décalage du cadre de lecture)
L’insertion correspond à nucléotides ajoutés (décalage du cadre de lecture)
Variations instables ou dynamiques
Les variations instables ou dynamiques sont essentiellement retrouvées dans des maladies liées à des amplifications/expansion de triplets
Ex: le syndrome d’X fragile est lié à une extension de triplets CGG
Conséquences des variants
Ces variants pathogènes (stables et instables) peuvent aboutir à des conséquences fonctionnelles comme des pertes ou gains de fonction pour la cellule
Perte de fonction
La protéine ne fonctionne plus correctement et ne peut plus exercer son action
Gain de fonction
La protéine acquiert une fonction différente de celle exercée normalement
C’est quoi un caractère ?
C’est un élément observable chez un individu, dans une cellule ou une molécule (taille, couleur des yeux…). Un caractère peut être dominant ou récessif (et non un gène).
C’est grâce à ce concept qu’on determine les différents types de maladies monogéniques mendéliennes selon le caractère dominant ou récessif.
Un caractère dominant
Un caractère est dominant s’il se manifeste chez un hétérozygote (les 2 allèles sont différents)
Un caractère récessif
S’exprime chez un individu homozygote (les 2 allèles ont le même caractère)
Les outils moléculaires - PCR
La PCR correspond à l’amplification enzymatique de l’ADN in vitro. Elle permet d’amplifier un fragment d’ADN des millions de fois pour créer des copies à partir d’un seul segment d’ADN.
Pour cibler la séquence à analyser, l’ADN est encadré par 2 courtes ‘amorces’ oligonucleotidiques. C’est à partir de ces copies qu’on détermine si oui ou non il y a des variants grâce aux études ultérieures.
Les outils moléculaires - Electrophoreses
Les électrophoreses sont des techniques de séparation de molécules.
- Southern Blot: pour faire migrer l’ADN
- Northern Blot: pour faire migrer l’ARN
- Western Blot: pour faire migrer des protéines.
Les outils moléculaires - séquençage
Le séquençage permet de visualiser la succession des nucleotides et d’identifier des variants (qui pourront être classés soit bénins ou pathogènes)
- Séquençage classique de Sanger
- Séquençage massif en parallèle
Séquençage classique de Sanger
Le séquençage de Sanger est une technique de séquençage gène par gène.
- On commence par dénaturer l’ADN et par effectuer une PCR pour augmenter le nombre de fragments disponibles.
- On ajoute ensuite une amorce et des nucléotides marqués pour synthétiser les fragments de l’ADN à étudier. Grâce au marquage, on peut déterminer la séquence des différents gènes que l’on veut explorer et identifier des variants.
Séquençage massif en parallèle
Le séquençage haut débit (NGS) permet d’étudier l’ensemble des gènes en même temps. On peut tout de même orienter l’analyse vers des gènes en particulier.
- Panels de gènes: séquençage des 10/100aines de gènes en même temps
-
WES (Whole Exome Sequencing): séquençage de l’ensemble des régions codantes du génome (=exons) qui représentent seulement 1% du génome.
(Les régions introngéniques représentent 99% de notre génome). - WGS (Whole Génome Sequencing): séquençage de l’ensemble des nucléotides du génome
Les banques de données
On peut utiliser des banques de données cliniques comme “Orphanet” ou “OMIM” pour trouver une potentielle maladie génétique que le patient pourrait avoir.
Génotype
Correspond à la constitution génétique d’un individu ou d’un génome, plus spécifiquement aux allèles d’un locus. Il est obtenu par analyse de génétique moléculaire et cytogénétique.
Phénotype
L’ensemble des caractéristiques biochimiques, physiologiques ou morphologiques d’un individu déterminé par l’interaction entre son génotype et l’environnement dans lequel il est exprimé. Il est étudié grâce aux signes cliniques, aux données d’imageries ou aux paramètres biologiques.
Localisation d’un gène
Locus
La recombinaison
La recombinaison permet d’assurer la diversité génétique des individus. Lors de la méiose, la division cellulaire spécifique qui permet de générer les gamètes (ovules et spermatozoides), il y a souvent des recombinaisons entre chromosomes homologues.
Lorsque les chromosomes homologues s’apparient, il y a des échanges de matériel génétique entre eux; qu’on appelle des crossing over. Parfois des recombinaisons se font ou non.
La liaison génétique
La notion de liaison génétique correspondant à la tendance pour deux gènes non homologues à rester associés dans la descendance. Ils sont transmis en même temps au lieu d’être recombines.
En cas de liaisons génétiques, les associations parentales d’alleles sont plus souvent transmises que les associations recombinees.
Analyse de liaison génétique: diagnostic direct & indirect
Le diagnostic direct: le variant pathogène du gène en question est mis en évidence.
Le diagnostic indirect: on suspecte un gène mais on n’a pas pu mettre en évidence la mutation. On se sert donc d’un marqueur polymorphe (étiquette) qui est à côté du gène pour voir si elle a été transmise à la descendance et qui est associé au gène muté d’une génération suivante.
Lorsqu’on réalise une analyse de plusieurs marqueurs successifs, on réalise un haplotype: cela permet de déterminer qui du père ou de la mère à donner une certaine région chromosomique.
Les maladies monogéniques mendéliennes
Elles sont associées à des altérations au niveau d’un gène particulier et sont diagnostiquées par des outils de génétique moléculaire. Elles sont caractérisées par leur mode de transmission qui dépend du caractère dominant ou récessif et de la localisation chromosomique du locus.
Les maladies dominantes s’expriment chez l’individu hétérozygote, les maladies récessives chez l’individu homozygote.
Les 4 modes de transmission
- Transmission dominante autosomique: les individus, hommes et femmes, seront atteints qu’ils soient homozygotes ou hétérozygotes
- Transmission récessive autosomique: les individus, hommes et femmes, seront atteints s’ils sont homozygotes. De plus, la consanguinité augmente le risque de transmission de maladies autosomiques recessives.
- Transmission dominante liée à l’X: la femme et l’homme seront atteints
- Transmission récessive liée à l’X: les maladies récessives s’expriment chez un individu homozygote, mais chez l’homme il n’y a qu’un seul chromosome X donc la maladie s’exprime automatiquement. Une femme, ayant 2 chromosomes X, si elle est porteuse d’un seul variant récessif lié à l’X, elle ne sera pas atteinte de la maladie.
L’hétérogénéité génétique
C’est le phénomène qui fait qu’avec des génotypes différents on présente des phénotypes semblables.
- variations différentes au même locus = hétérogénéité allelique
- variations différentes à différents locus = hétérogénéité de locus
Choisir entre l’approche pangénomique ou ciblée (les maladies chromosomiques)
Analyse pangenomique: analyse de l’ensemble des chromosomes, du génome
- Caryotype: donne une vision d’ensemble des chromosomes (faible résolution) et permet d’étudier la mécanique chromosomique
- CGH-array: permet de détecter des déséquilibres au niveau des chromosomes (meilleure résolution)
Analyse ciblée: analyse d’un gène ou d’un chromosome en particulier
- FISH: permet d’analyser, grâce à une sonde chromosomique, un chromosome ou une région chromosomique
Choisir entre l’approche pangénomique ou ciblée (les maladies monogéniques ou mitochondriales)
Analyses pangenomiques:
- WES: analyse d’exons
- WGS: séquençage du genome entier
Analyses ciblées:
- panel de gènes
- Sanger (un gène)
Qu’est-ce qu’on fait dans le cas d’un patient avec une déficience intellectuelle où on n’aurait pas d’orientation diagnostique?
On aurait réalisé une analyse cytogénétique (CGH-array) pour voir d’éventuels déséquilibres au niveau chromosomique. Si elle est négative, alors on s’oriente vers un séquençage de l’exome ou du génome entier, c’est-a-dire vers des analyses pangenomiques.
Chromosome
Un état condensé de la chromatine qu’on observe pendant les divisions cellulaires comme lors de la mitose, et plus spécifiquement lors de la métaphase (le plus condensé). De plus, le chromosome est l’unité naturelle de subdivision du génome.
Comment on peut détecter des anomalies chromosomiques ?
On peut effectuer différentes techniques de cytogénétique pour détecter des anomalies, tel que le remaniement équilibré ou déséquilibré du génome. Les conséquences de ces anomalies sont différentes en fonction de si cela est équilibré ou déséquilibré et des chromosomes impliqués.
Les anomalies au niveau des autosomes ont différentes conséquences : si déséquilibre ?
Si le déséquilibre est trop importante, cela peut provoquer des troubles de la reproduction.
- 50% des fausses couches du 1er trimestre sont dues à des anomalies chromosomiques déséquilibrées du fœtus.
Les anomalies au niveau des autosomes ont différentes conséquences : si l’anomalie est équilibrée?
Cela peut donner des anomalies du développement, des déficits intellectuels ou des malformations congénitales (=observées à la naissance).
- 0,5% des nouveau-nes ont une anomalie chromosomique déséquilibrée, comme par ex la trisomie 21.
Si l’anomalie touche les gonosomes?
Il y aura des répercussions sur le phénotype ce qui provoquera des problèmes de fertilité.
*Les anomalies jouent un rôle important dans la pathogenese des cancers.
Anomalies constitutionnelles
L’anomalie constitutionnelle va toucher toutes les cellules de tout l’organisme de l’individu et est présente dès le début du développement, comme pour la trisomie 21.
Les anomalies chromosomiques constitutionnelles peuvent résulter de divers mécanismes:
- **anomalie méiotique*
- anomalie lors de la fécondation
- anomalie chez l’embryon précoce (=dans les 1eres divisions mitotiques de l’œuf), appelée accident mitotique postzygotique (Cet accident est souvent à l’origine de mosaïque)
Anomalies constitutionnelles : anomalie méiotique (lors de la gametogenese)
Un spermatozoide ou un ovule anormal est transmis au cours de la méiose I réductionnelle ou de la méiose II équationnelle. L’anomalie méiotique est le mécanisme le plus fréquent à l’origine des aneuploidies.
En situation normale, les gamètes sont tous mono soniques. En cas d’anomalie méiotique, les gamètes ne sont pas tous mono soniques.
- Anomalies en méiose I: il y a une anomalie de ségrégation, on finit donc avec 2 gametes disomiques et 2 gamètes sans chromosome non viable. (Mécanisme le plus courant à l’origine des anomalies constitutionnelles)
- Anomalie en méiose II: il y a une anomalie de la disjonction, on finit avec 2 gamètes monosomiques normaux, 1 gamète disomique et 1 gamète sans chromosome.
Anomalies constitutionnelles : anomalie de fécondation
Il y a un excès d’un ou plusieurs génomes à cause d’un accident au moment de la fécondation : plusieurs spermatozoides fécondent un ovule.
Les fécondations anormales aboutissent souvent à des fausses couches. Malgré tout, on voit parfois une grossesse évolutive mais qui va donner un foetus avec des malformations et de graves retards de croissance.
Si une grossesse est triploïde, alors on observera des villosités placentaires turgescentes, et des vésiculeuses. Cela peut être lié à une polyspermie, un ovocyte/spermatozoide diploide ou encore un ovocyte qui n’a pas bien expulsé son globule polaire. On a donc des formules chromosomiques à 69 chromosomes (69, XXX / 69, XXY / 69, XYY)
Dans ces cas, le placenta aura un respect tumoral, ou de mole hydatiforme partielle ou incomplète (car un embryon peut se développer à côté). Cela est à différencier des moles complètes, où il y a une absence d’embryon.
Anomalies constitutionnelles : anomalie mitotique postzygotique
En cas d’anomalie mitotique postzygotique, tout s’est bien passé lors de la méiose et lors de la fécondation. Cependant, il y a une mitose anormale: une cellule à 46 chromosomes —> se divise en une cellule fille à 45 chromosomes et une autre cellule à 47. Ces cellules anormales continuent de se diviser avec leur anomalie. On obtient donc une anomalie en mosaïque.
Cela peut-être dû à des cas d’anomalies des gonosomes ou sur un zygote avec un chromosome instable.
Comment on fait pour le diagnostic d’une anomalie mitotique postzygotique?
On fait une prise de sang! On ne sait pas comment les anomalies se répartissent dans les différents tissus (répartition tissulaire variable +++), les biopsies seraient trop intrusives, donc on ne fait de recherches complètes de tous les génotypes.
Si le zygote est initialement trisomique ou monosomique, on aura une correction par disomie uniparentale. La cellule essaie de se débarrasser de chromosomes en trop (trisomie) ou alors s’il lui en manque (monosomie) la cellule va essayer de répliquer le chromosome homologue.
Anomalies somatiques ou acquises
Anomalies somatiques sont seulement dans un type de cellule, c’est dans certaines cellules, dans certains tissus spécifiques.
Pour un individu qui a beaucoup fumé, certaines cellules pulmonaires vont acquérir les anomalies chromosomiques somatiques. Ceci n’est pas transmis à la descendance.
Anomalies de nombre déséquilibrées
Pas le bon nombre de chromosomes donc le caryotype est déséquilibré, elles sont soit polypoides ou aneuploides
- Polyploidies:
- déséquilibre sur un lot de chromosomes
- anomalie de la fécondation (69,XXX ou 69, XXY)
- fréquemment observées dans les produits fausses couches précoces - Aneuploidie:
- anomalie sur une paire de chromosomes (45 ou 47)
- non disjonction méiotique
Ces anomalies aboutissent généralement à une fausse-couche, mais peuvent donner des grossesses évolutives avec des fœtus présentant de nombreuses malformations.
Anomalie de structure équilibrées ou déséquilibrées
- De structures visibles sur le caryotype lié à des cassures d’un bout parti ou ajouté.
- peut être déséquilibré : bout perdu ou ajoute
- peut être équilibrées: translocation réciproque, anomalies du spermogramme qui donnera des problèmes dans la descendance. Dans ce cas, les fragments sont retrouvés sur un autre chromosome.
On peut aussi classer les anomalies en fonction du nombre de cellules touchées: anomalie homogene ou en mosaïque
Anomalie homogène = anomalie présente dans toutes les cellules du tissu analysé
Anomalie en mosaïque = présence de 2 (ou >2) population cellulaire à caryotypes différents (ex: mos 47, XY, +21/46, XY, ici la trisomie 21 est présente uniquement dans certaines cellules)
- les anomalies en mosaïque sont fréquentes dans les processus cancéreux
Les aneuploidies
Sont des anomalies de nombre de chromosomes.
Ces anomalies sont présentes dès la conception où surviennent dès les 1eres divisions de l’œuf.
Euploidies
(Normal) 46 chromosomes 2n
Trisomie
- 47 chromosomes
- présence d’un chromosome surnuméraire pour une paire
- autosomes ou gonosomes
La trisomie la plus fréquente au moment de la conception est en réalité la trisomie 16 mais on ne la voit pas car elle donne des fausses couches.
- les fausses couches (FC) représentent 15% des grossesses reconnues. Plus de la moitié des FC du 1er trimestre sont liés à des anomalies chromosomiques.
Ainsi, les fœtus tolèrent bcp mieux un gain de materiel genetique (trisomie) qu’une perte de matériel (monosomie)
Monosomie
- 45 chromosomes
- perte d’un chromosome pour une paire donnée
- 45, X est la seule monosomie viable (donne des femmes)
Trisomie 21 (Down Syndrome)
C’est la première anomalie chromosomique directe et elle est la cause de déficit intellectuel majeur. Sa prévalence est de 1/700 et c’est la plus fréquente des anomalie chromosomiques viables.
La trisomie 21 a été caractérisée par Marthe Gautier: elle a découvert que ces individus avaient 3 chromosomes 21).
Le chromosome 21
Le plus petit des chromosomes humains et il représente 1% du génome avec 225 gènes, ce qui est plutôt faible comparé au chromosome 22 (>500).
Quand il est présent en 3 exemplaires, il peut être responsable d’un phénotype anormal de ces protéines:
- Précurseur de la protéine amyloïde (APP) - maladie d’Alzheimer
- Superoxyde-dysmutase (SOD): impliquée dans le vieillissement
Lien age maternel et trisomie 21
Le risque de trisomie 21 augmente avec l’âge maternel.
- À 20 ans: on retrouve 1 cas de trisomie sur 2000 naissances. (1/2000)
- À 40 ans: 1/200
La méiose maternelle est discostinue: elle commence pendant la vie intra-utérine et puis redémarre à la puberté.
Mécanisme d’apparition de la trisomie 21
La trisomie est due aux anomalies lors de la méiose I, et plus rarement aux anomalies en méiose II. Au moment de la méiose I, une cellule fille se retrouve avec 24 chromosomes et l’autre 22, c’est ce qu’on appelle une malségrégation.
La trisomie est dite libre homogène lorsque toutes les cellules sont concernées.
Dysmorphie faciale de la trisomie 21
- crâne petit, rond
- occiput plat
- nuque courte, plate, large avec excès de peau
- hypertelorisme: yeux écartés
- fentes palpébrales obliques en haut et en dehors
- épicanthus
- nez court, racine plat
- hypoplasie des os propres du nez
- petite bouche
- protrusion de la langue
- oreilles petites rondes bas implantées
Malformations associées (trisomie 21)
La trisomie 21 est associée à des malformations:
- mains larges et trapues, clinodactylie du 5e doigt, pli palmaire transverse unique
- pieds larges, plats avec un écart marqué entre les orteils 1 et 2
- viscérales:
— cardiopathie: canal atrio-ventriculaire (CAV) ou communication interventriculaire (CIV) ou CIA
— digestive: sténose duodénale
— urinaires: dilatation pyelocalicielle
— trouble du développement psychomoteur: déficit intellectuel, hypotonie
— trouble du langage
Évolution de la trisomie 21
Le déficit intellectuel est consentant mais il peut varier d’un individu à l’autre en fonction de son environnement. En effet, un individu stimulé se développera bcp mieux. Ensuite on voit des variations en fonction de l’âge: à 5 ans, le QI est ~50, puis passe à 40 vers 15 ans et peut parfois être entre 70 et 85.
- Taille baisse, surpoids modéré
- Voix rauque
- Puberté normale (filles fertiles, certain degré d’hypogonadisme chez le garçon)
- Vieillissement précoce chez l’adulte (risque de maladie Alzheimer augmenté par rapport à la population générale: 42% de risque chez +50 ans)
- Risque accru de leucémie aiguë
Cytogénétique de la trisomie 21
La cytogénétique confirme le diagnostic clinique: cela permet de savoir si la trisomie est libre, par translocation ou partielle par translocation.
Le phénotype d’une trisomie libre ou d’une trisomie par translocation est le même.
- Trisomie libre (47 chromosomes): 95% des trisomies 21
- Trisomie par translocation Robertsonienne (46 chromosomes): 5% des trisomies 21
- Trisomie partielle par translocation (TRÈS RARE)
La translocation robertsonienne se produit entre les chromosomes acrocentriques. Dans le cas des trisomies par translocation robertsonienne, un chromosome 21 s’est collé à un autre chromosome acrocentrque, donnant un caryotype avec 3 chromosomes 21 (2 normaux + 1 collé).
Risque de recurrence de la trisomie 21
Dans la trisomie 21 libre est de 1% et est fonction de l’âge maternel
Dans la trisomie 21 par translocation Robertsonienne dépend des caryotype des parents.
Dans 50% des cas, les caryotypes parentaux sont normaux. La translocation est survenue uniquement chez le foetus et risque de trisomie 21 chez un nouvel enfant sera le même que celui de la population générale.
Dans 50% des cas, un des parents possède également une translocation robertsonienne équilibrée (45 chromosomes, non malade et phenotype normal).
— Si la mere a un caryotype anormal: le risque de recurrence est de 10%
— Si le père a un caryotype anormal: le risque de recurrence est de 2%.
Si un des parents est porteur d’une translocation 21/21 der(21;21), le risque de recurrence est de 100%.
Trisomie 21 en prénatal: les signes echographiques
1er trimestre:
- Hygroma colli
- Hyperclarte nucale
2eme trimestre:
- membres courts (femur, humérus)
- malformation cardiaque (CAV)
- dilatation pyelocalicielle (P)
- malformation digestive
- os du nez (OPN) hypoplasiques ou absents
Trisomie 13 - description & signes majeurs
Découverte en 1960 par Patau et al., la prévalence est de 1/10 000. Généralement la grossesse n’arrive pas à terme, ou alors arrive à terme mais avec un enfant très mal formé et avec une espérance de vie très courte. Aujourd’hui, on effectue un diagnostic prénatal de la trisomie 13.
Les signes majeurs sont diagnostiqués par le diagnostic clinique:
- fentes labionarinaires bilatérales
- microphtalmie
- hexadactylie
- retard de croissance modéré
- polymalformations
Dysmorphie de la trisomie 13
- crâne petit, front fuyant, fontanelles et sutures larges
- ulcération du cuir chevelu sur le vertex
- microphtalmie bilatérale
- nez large épaté
- fentes labio-narinaires et palatine
- oreilles basses, hélix anormal
- doigts fléchis
- hexadactylie uni ou bilatérale
- pli palmaire unique
- pieds en piolet, hexadactylie
- cryptorchidie chez les garçons
- hypertrophie clitoridienne chez les filles
Trisomie 13 - malformations constantes
La trisomie 13 ont des retards de croissances modérés en plus de malformations constantes:
- oculaire: microphtalmie ou anophtalmie, colobome
- cérébrale: arrhinencephalie ou absence de bulbe olfactif, holoprosencephalie, cyclopie
- cardiaque
- urinaire
- squelettique: côtes, vertèbres
Trisomie 13 - cytogénétique
Trisomie 13
- libre: la plus courante - 80%
- en mosaïque: 10%
- par translocation: 10%
La trisomie 13 partielle est assez rare.
- segments de taille variable
- malsegregration d’un remaniement parental
- duplication de novo
Trisomie 18
(Aussi nommé Syndrome d’Edwards) - découverte en 1960 par Edwards, la prévalence de la trisomie 18 est de 1 / 8 000.
Pendant la grossesse, on peut déjà repérer quelques signes de trisomie 18, comme une activité fœtale faible, un excès de liquide amniotique (hydramnios), une hypotrophie tardive et des malformations.
De plus, ce sont souvent des bébés qui sont nés en postmaturité et qui présente une hypotrophie avec un poids de naissance de 2 200g. Tout comme pour la trisomie 13, ils ont une faible espérance de vie (moins 1 an).
Dysmorphie de la trisomie 18
Les signes de dysmorphie de la trisomie 18 sont les suivants:
- dolichocephalie: occiput saillant
- microcéphalie
- racine du nez fine, souvent saillante
- nez retroussé
- bouche petite
- micrognathie: hypoplasie de la mandibule (=mâchoire inférieure)
- oreilles implantées bas donnant un aspect
- cou court, excès de peau
- sternum court
Quels autres signes de la trisomie 18 y a-t-il?
Les extrémités :
- les mains sont fermées et les avant-bras sont fléchis vers ce qui alarme immédiatement les gynécologues
- l’index recouvre le 3ème doigt
- le 5eme doigt recouvre le 4eme doigt
Le bassin étroit
Hypotrophie : hypoplasie du tissu adipeux et des muscles squelettiques
Organes génitaux externes:
- cryptorchidie
- hypertrophie du clitoris
Malformations associées à la trisomie 18
Cardiaque: communication inter-ventriculaire CIV, communication inter-auriculaire (CIA)
Rénales
Digestives
Ils ont aussi des troubles neurologiques, avec une hypotonie puis hypertonie. Cependant, leur survie est seulement de 2 à 3 mois. On les suit avec une certaine attention.
Cytogénétique de la trisomie 18
La plus courante - homogène (80%)
Par translocation - 10%
En mosaïque - 10%
La cytogénétique
Elle est l’ensemble des techniques qui analysent les chromosomes et les types de remaniements chromosomiques.
Les remaniements chromosomiques sont des anomalies assez grandes (>5 Mb) en général visibles sur un caryotype.
La cytogénétique conventionnelle
Le caryotype permet de représenter l’ensemble des chromosomes qui contiennent le génome d’un individu et de les classer par paire. Il est établi lorsqu’on effectue une analyse de cytogénétique conventionnelle.
Le nombre et la structure du caryotype sont caractéristiques d’une espèce donnée.
La cytogénétique conventionnelle est réalisée sur des cellules en culture, les chromosomes sont vus au cours de la mitose. Nous sommes capables de détecter des anomalies de nombre/structure mais elles doivent faire 5 à 10 Mb.
On observe les chromosomes dans les noyaux qui se divisaient (cellule en métaphase), et pour ça on les met en culture cellulaire. Les plus communément utilisés sont les lymphocytes en faisant un simple prélèvement sanguin.
On utilise quels types de cellules pour la cytogénétique conventionnelle?
- Lymphocytes: on les dédifférencie plus précisément en lymphoblaste pour étudier le caryotype de l’individu.
- Cellules de la moelle osseuse: ces cellules sont utilisées dans un contexte de cancer hémato, permettant d’établir le caryotype des cellules médullaires. Cela confirme un éventuel diagnostic de leucémie mais permet aussi d’estimer le pronostic.
- cellules amniotiques: utile dans le diagnostic prénatal après amniocentese
- cellules trophoblastiques: utile dans le diagnostic prénatal
- fibroblastes: prélèvement cutané utile dans le diagnostic prénatal —> mais moins intéressant
Pour obtenir un caryotype, quels sont les étapes nécessaires?
- D’abord il est nécessaire de faire une culture cellulaire - on essaie ici d’avoir un max de cellule en division. Pour cela on utilise un poison du fuseau pour bloquer les cellules en division,
- Ensuite on fragilise/banalise les parois nucléaires et cytoplasmiques des cellules en produisant un choc hypotonique
- Puis on les fixe grâce à un mélange méthanol/acide acétique.
- Pour finir, on étale la préparation sur des lames de microscope.
Coloration de Giemsa
L’ADN est coloré au Giemsa: cela donne des groupes de chromosomes. On peut les ranger en fonction de la position du centromère, de la taille des telomeres et des profils de bande. Par ex, les chromosomes 13/14/15 et 21/22 sont dits acrocentriques (le centromère est à l’extrémité). De plus, il n’y a pas de gènes importants au niveau de leur bras court, ce ne sont que des séquences répétées.
On fait quoi en plus de la coloration de Giemsa pour permettre l’identification individuelle de chaque chromosome?
On va faire des marquages en bande de l’euchromatine, par dénaturation de l’ADN. Cela va faire apparaître des bandes claires et des bandes sombres. Pour faire cette dénaturation, il y a 2 procédés:
- par bandes G après action de la trypsin’s
- par bandes R (pour reverse) après action de la chaleur (86*C)
Si on regarde au microscope selon différents grossissements, comme en x10, on peut voir les bandes claires et sombres sur les chromosomes, mais aussi un troisième chromosome 21 sur un exemple de caryotype:
- point noir -> cellule en interphase
- spaghetti -> cellule en métaphase
On analyse toujours 16 métaphases au minimum pour être sûr de ne passe à côté d’une anomalie en mosaïque de bande R et G.
Critères pour faire une analyse satisfaisante (cytogénétique conventionnelle)
Les chromosomes doivent être bien allongés et bien marqués pour être le plus précis dans la recherche des points de cassures.
Le marquage de l’hétérochromatine
Peut être réalisé par le marquage aux bandes C. L’hétérochromatine correspond aux régions où il n’y a pas de gènes importants, ce sont des zones inertes. On distingue:
- Hétérochromatine constitutive: toujours inactive (centromères et autres régions)
- Hétérochromatine facultative: active ou inactive (inactivation de l’X)
Les bandes C permettent de colorer l’hétérochromatine constitutive : ainsi les zones d’hétérochromatine sont colorées en noir, notamment grâce au traitement par l’hydroxyde de Barium.
On trouve l’hétérochromatine constitutive dans les centromeres, dans les constrictions secondaires pour les chromosomes 1,9 et 16, dans les bras courts des acrocentriques et dans les extrémités des bras longs de l’Y.
Cytogénétique moléculaire
Elle est arrivée plus tard, à la fin du XXeme siècle. Elle consiste à utiliser la technique de l’hybridation in situ fluorescence (FISH) ou l’hybridation génomique comparative à puce à ADN (CGH-array) et permet de capter les déséquilibres au niveau des chromosomes.
Mais attention: la cytogénétique (conventionnelle et moléculaire) ne détecte pas les maladies géniques ou les mutations. Elle permet l’analyse des chromosomes.
