L'âge génomique? Une introduction à la génomique humaine

Composition d'ascendance

What is the genome? “It's a shop manual, with an incredibly detailed blueprint for building every human cell. It's a history book - a narrative of the journey of our species through time. It's a transformative textbook of medicine, with insights that will give health care providers new powers to treat, prevent and cure disease.” Francis Collins

Glossaire Génome: la constitution génétique complète d'un organisme, codée dans des acides nucléiques Gène: séquence d'ADN discrète codant pour une protéine

Le génome humain 3 milliards de paires de bases(ATGC) 20000 gènes codant des protéines 99,6% d'identité inter-individuelle (pourtant 4 millions de différences) 99% identique au génome chimpanzé (mais 6% de gènes différents)

2001: Odyssée d’une espèces

Génotypage génomique (GWAS) Exploration du génome humain 2002 2008 Séquençage Sanger, Génotypage ciblé Génotypage génomique (GWAS) Exome séquençage Séquençage du génome

Projet international HapMap  Identification de la variabilité génétique commune chez 270 individus appartenant à 4 populations CEU: CEPH (résidents de l'Utah ayant une ascendance du nord-ouest de l'Europe) (30 trios) CHB: Han Chinois à Beijing, Chine (45 individus) JPT: Japonais à Tokyo, Japon (45 individus) YRI: Yoruba à Ibadan, Nigeria (30 trios)

Projet 1000 génomes Séquençage du génome complet et description complète de la diversité génétique humaine chez plus de 1000 individus issus de multiples populations du monde www.1000genomes.org

Glossaire SNV = variant de nucléotide simple: Variation de la séquence d'ADN dans laquelle un seul nucléotide - A, T, C ou G - diffère entre les membres de la même espèce SNP = polymorphisme d'un seul nucléotide: = SNV se produisant couramment dans une population (> 1%)

SNV/SNP

Glossaire Allèle: une des nombreuses formes alternatives du même locus génétique (par exemple un SNP)

Glossaire Déséquilibre de liaison (DL): association non aléatoire d'allèles qui descendent simplement d’un chromosomes ancestrales (habituellement proches l'un de l'autre) Haplotype: Combinaison d'allèles à des endroits adjacents sur un chromosome qui sont hérités ensemble

Variation Génétique Humaine

Les variations génétiques sont à l’origine des différences phénotypiques Wilt Chamberlain, Un célèbre joueur de basket-ball de la NBA (214 cm, 125 Kg) Willie Shoemaker, Un célèbre jockey de course à cheval (123 cm; À peine 45 Kg).

Terminologie basique Locus - Localisation d'un gène / marqueur sur le chromosome. Allèle - une forme variante d'un gène / marqueur à un locus particulier. Locus1 Allèles Possibles : A1,A2 Locus2 Allèles Possibles : B1,B2,B3

Une terminologie un peu plus basique Polymorphisme: Variations dans la séquence d'ADN (substitutions, délétions, insertion, etc.) qui sont présentes à une fréquence supérieure à 1% dans une population. Ont un effet faible ou aucun effet du tout. Ancien et communes. Mutation: Variations dans la séquence d'ADN (substitutions, délétions, etc.) qui sont présentes à une fréquence inférieure à 1% dans une population. Peut produire un gain de fonction ou une perte de fonction. Récentes et rares.

Quelques faits Chez l'homme, 99,9% des bases sont identiques Reste 0,1% rend une personne unique Différents attributs / caractéristiques / traits Apparence physique d’une personne Maladies qu'il elle) développera Ces variations peuvent être: Inoffensif (changement de phénotype) Nocif (diabète, cancer, maladie cardiaque, maladie de Huntington et hémophilie) Latentes (variations trouvées dans les régions codantes et régulatrices, ne sont pas nuisibles par elles-mêmes et le changement dans chaque gène ne devient apparent que sous certaines conditions, par exemple la susceptibilité à une crise cardiaque)

Différents types de variations génétiques "Single nucleotide substitution": remplacement d’un nucléotide avec un autre Microsatellites ou minisatellites: Ces répétitions en tandem présentent souvent des niveaux élevés de polymorphisme inter- et intra-spécifique Délétions ou insertions: perte ou addition d’un ou plusieurs nucléotides Modifications du nombre de chromosomes, des réarrangements segmentaires et des délétions

Combien de variations en moyenne sont présentes dans le génome humain? Les SNP apparaissent au moins une fois par intervalle moyen de 0,3 à 1 kb. Compte tenu de la taille du génome humain entier (3,2 x 109 pb), Le nombre total de SNPs est d'environ 5-10 millions Les microsatellites potentiellement polymorphes sont plus de 100000 à travers le génome humain Le nombre des insertions/délétions est très difficiles à quantifier et le nombre est susceptible de varier entre celui des SNP et celui des microsatellites

Comment trouvons-nous des variations de séquence? Examiner plusieurs séquences de la même région du génome Utiliser des valeurs de qualité de base pour décider si les incompatibilités sont de véritables polymorphismes ou des erreurs de séquençage

Vcam1 : Codant non synonyme AGGAAAAGAACATAACAAGAACTATTTTTCGCCCGAACTC B6 AGGAAAAGAACATAACAAGGACTATTTTTCGCCCGAACTC C3H B6 C3H

^ Type le plus abondant: SNPs - Polymorphismes à un seul nucléotide Variations génétiques humaines Type le plus abondant: SNPs - Polymorphismes à un seul nucléotide GATTTAGATCGCGATAGAG GATTTAGATCTCGATAGAG ^ Environ 90% de toutes les variations génétiques humaines

Quelle est la différence entre un SNP et une mutation? Pour qu'une variation soit considérée comme un SNP,   Elle doit se produire dans au moins 1% de la population.

Cycle de vie d’un SNP (un long chemin de la mutation à SNP) Apparence d’une nouvelle variante Par mutation Survie de l’allèle rare Augmentation de la fréquence des allèles Après expansion de la population Nouvel allèle fixé dans la population comme un nouveau polymorphisme

Informations de base sur les SNP Les SNP se produisent tous les 300 à 1000 bases dans le génome humain; Deux SNP sur trois impliquent le remplacement de la cytosine (C) par la thymine (T); Les SNP peuvent se produire dans les régions codantes (gènes) et non codantes du génome;   Beaucoup de SNP n'ont aucun effet sur la fonction cellulaire, mais d'autres pourraient prédisposer leurs porteurs à des maladies ou influencer leurs réponses aux médicaments.

Modifications d’une base unique Transitions Purine en purine ou pyrimidine en pyrimidine A en G ou G en A T en C ou C en T Transversions Purine en pyrimidine ou pyrimidine en purine

Bases de Données SNP NCBI dbSNP http://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/index.html Human Genome Variation Database (HGVbase) http://hgvbase.org/ International HapMap Project http://snp.cshl.org/

Classification des SNPs 1. SNPs dans régions Codantes Synonymes: Lorsque des substitutions de base unique ne provoquent pas de modification de l'acide aminé codé Non-synonymes: quand des substitutions de base unique provoquent une modification de l'acide aminé codé 2. Non-codant SNPs : Qui influencent l'expression des gènes 3. Non-codant SNPs silencieux

SNPs comme marqueurs de cartographie génétique Les SNP sont utilisés comme marqueurs génétiques pour identifier les gènes responsables de la susceptibilité à la maladie ou des gènes responsables d’un trait particulier.