Université d’Alger-Faculté de Médecine et de Médecine Dentaire – Coursgenetiquebelhocine.jimdo.com Cours de génétique 2014 Cytogénétique H.BELHOCINE Responsable du module de Génétique

Structure des chromosomes

I- les chromosomes I-1 structure des chromosomes Chromosome =1 molécule ADN + protéines histones

Structure des chromosomes le Chromosome et composé : Un bras long nommé (q) Un bras court nommé (p) Le centromère qui relie les deux bras *NB: p+q = une chromatide

I-2 Le caryotype classification des chromosomes Les chromosomes sont classés en fonction: 1- de l’indice centromérique: (IC= longueur du bras court/longueur totale du chromosome) métacentrique; IC=0,5 Submétacentrique; IC=0,3 Subtellocentrique; IC inf. 0,3 (Y) Acrocentrique; IC= 0(13,14,15,21,22)

I-2 Le caryotype classification des chromosomes 2- de la taille: Du plus grand au plus petit

I-2 Le caryotype Classification des chromosomes 3- de la coloration des bandes La coloration au GIEMSA donne 2 types de bandes: Bandes « G »après traitement à la trypsine Bande « R » après traitement a la chaleur Bandes G (sombres) = riches en AT Bandes R (claires) = riches en GC ‘gènes’, colore mieux les télomères

I-2 Le caryotype Classification des chromosomes Après coloration Chromosome formé d’une succession de bandes sombres et claires.

I-2 Le caryotype Classification des chromosomes Selon « ISCN »: international system for human cytogenetic nomenclature Chaque bras est divisé en région , chaque région en bandes et chaque bande en sous bandes *La numérotation commence à partir du centromère

I-3 Numérotation des bandes

I-4 Ecriture de la position d’une bande sur un chromosome Exemple : 1q25 Chromosome 1, bras long , région 2, bande 5 Chromosome, bras, région, bande I-5 écriture d’un caryotype normal exemple: 46, XY = homme 46, XX = femme

Exemple de caryotype normal

II- réalisation d’un caryotype II-1 - stade de la mitose : métaphase(300 bandes) ou prométaphase (1000 bandes) II-2- cellules utilisées: lymphocytes(plus fréquents) Fibroblastes de la peau Cellules moelle osseuses Cellules liquide amniotique

II- réalisation d’un caryotype II-3- étapes du caryotype 1- mise en culture in vitro (+ phytohémaglutinine) 2- arrêt des mitoses en métaphase (colchicine) 3- dispersion des chromosomes par choc hypotonique 4- fixation et coloration des chromosomes 5- photographie et classification en fonction de la taille, de IC et de la coloration des bandes.

Technique du caryotype classique

Technique FISH Intérêt: permet une analyse beaucoup plus fine du chromosome(quelques Kpb),peut être utilisée en interphase pour détecter des anomalies de nombre. Principe: utilisation d’une sonde marquée par une substance fluorescente, qui peut reconnaitre une séquence et se fixer dans une zone précise du chromosome. Technique de cytogénétique moléculaire: fluorescent in situ hybridization

Technique FISH (principe)

Différents types de sondes centromérique-locus spécifique-peinture

Duplication 17 et translocation 9-22 Duplication d’un fragment du 17 en rouge et translocation entre 9/22 jaune et vert (noyau interphasique)

Painting

II- transmission des chromosomes II-1 Rappels sur la Mitose normale: -La mitose concerne les cellules somatiques , elle permet à une cellule mère (46 chr.) de donner 2 cellules filles identiques. - Pendant l’anaphase, les chromatides de chaque chromosome se séparent pour donner des chromosomes à une chromatide.

Diagramme de la mitose diagramme

II- transmission des chromosomes II-2 rappel sur la méiose normale La méiose concerne les cellules germinales elle permet à une cellule mère à 2n de donner 4 cellules filles à n chromosomes (spz) ou une cellule fille à n chromosomes (oct) La méiose comporte: une division réductionnelle = séparation des chromosomes homologues Une division équationnelle= séparation des chromatides. H.BELHOCINE –

H.BELHOCINE

II- transmission des chromosomes II-2-2 caractéristiques de la méiose -Prophase I = 90% de temps de la méiose Leptotène: Zygotène: appariement des chr. Homologues(bivalents) Pachytène: crossing over entre homologues Diplotène : dissociation des bivalents qui restent liés par les chiasmas. Décondensation. Diacynèse: transition avec métaphase I

II- transmission des chromosomes II-2-2 caractéristiques de la méiose La division réductionnelle est bloquée au stade diplotène (prophase I) dans les ovocytes de premier ordre. La méiose se poursuit à partir de la puberté pour donner l’ovocyte de 2eme ordre.

III- Anomalies chromosomiques définition: structure/nombre Anomalies chromosomiques acquises constitutionnelles Apparait au cours de la vie Dan Certaines cellules/Tissus somatiques Apparait dans le zygote ou gamète mosaïques Homogènes

III- Anomalies chromosomiques III.1 Anomalies de nombre: nombre de chromosomes anormal III.2 Anomalies de structure: structure des chromosomes anormale

III- Anomalies chromosomiques III.1 Anomalies de nombre: III.1.1 Polyploïdie: Les plus fréquentes 3n ; avec caryotype: 69,XXX ; 69, XXY et 69,XYY. Cause: gamète diploïde ou double fécondation. Remarque: toutes les polyploïdies sont létales.

III.1- Anomalies de nombre Causes des polyploïdies: dispérmie: 2spz(n)+1ovt(n)=1zgt (3n) 1spz(2n)+ 1 ovt (n) = 1 zgt (3n) 1spz (n) + 1 ovt (2n) = 1 zgt (3n)

III.1- Anomalies de nombre

III.1- Anomalies de nombre III.1.2 Aneuploïdie: un ou plusieurs chromosomes en plus ou en moins par noyau 2n+1= trisomie= 1 chromosome en plus= 47 chromosomes 2n-1= monosomie= 1 chromosome en moins=45 chromosomes

III.1- Anomalies de nombre a- trisomies (2n+1): Présence de 3 chromosomes homologues au lieu de deux a.1 trisomies autosomiques -Syndrome de Down : 47,XX, +21 ou 47, XY, +21 La plus fréquentes des anomalies chromosomiques viables(1/700). 95% trisomie libre. Dysmorphie faciale, anomalies digestives, cardiaques, retard mental.

Caryotype: trisomie 21 libre

III.1- Anomalies de nombre Syndrome de Patau: trisomie 13= 47,XY,+13 47,XX,+13 Fréquence: 1 à 2/10000 Létale quelques mois après la naissance Dysmorphie cranio-faciale(microcéphalie microphtalmie), malformations cardiovasculaires, digestives , urinaires, etc…

III.1- Anomalies de nombre Syndrome d’Edwards: trisomie 18= 47,XX,+18 47,XY,+18 Fréquence : 2 à 3 /10000 Létale quelques mois après la naissance Dysmorphie cranio-faciale, malformations cardiovasculaires, urinaires ,génitales , etc…

III.1- Anomalies de nombre a.2 trisomies gonosomiques: -Syndrome de klinefelter: 47, XXY .Fréquence: 1/1000 .Azoospermie fréquente(stérilité primaire) .gynécomastie(morphotype féminin) .grande taille .pas de retard mental

Syndrome de Klinefelter

III.1- Anomalies de nombre a.2 trisomies gonosomiques Syndrome double Y: 47, XYY Fréquence: 1/1000 Grande taille Fertilité réduite, parfois normale(Y surnuméraire éliminé lors des mitoses des spermatogonies) Pas de retard mental agressivité

Syndrome double Y

III.1- Anomalies de nombre a.2 trisomies gonosomiques Syndrome triple X: 47, XXX Fréquence: 1 /1000 Grande taille Fertilité réduite Pas de retard mental

III.1- Anomalies de nombre b-monosomies: 2n-1 ; présence d’un homologue au lieu de deux. b1-monosomie autosomique: elles sont toutes létales b2-monosomie gonosomique: -Syndrome de Turner: 45,XO Fréquence: 0,2/1000 Petite taille stérilité

Syndrome de Turner

III.1.1 Origines des aneuploïdies Non disjonction à la première ou deuxième division de méiose.

III.2 Anomalies de structure III.2.1 définition: modification de la structure d’un chromosome. A- Translocations: échange ou transfert de segments chromosomiques entre deux chromosomes non homologues A1: translocation réciproque : échange de segments chromosomiques dans les deux sens.

Translocation réciproque

III.2 Anomalies de structure Translocation réciproque: -Ex: 46, XX, t(5;7)(q21;q32) -90% des cas = équilibrée -Fréquence 2/1000 - 10% des cas déséquilibrée = point de cassure dans un gène.

Translocation réciproque Les porteurs d’une translocation réciproque équilibrée peuvent former des gamètes normaux, équilibrés ou non équilibrés en fonction des ségrégations méiotiques En pachytène ,formation de tétravalents.

46,XY,t(5;20)(q11.2;p13)

Translocation réciproque( Fish)

Ségrégations donnant des gamètes déséquilibrés: seg. adjacente

Formation de gamètes normaux et équilibrés, ségrégation alternée Dessin H.BELHOCINE

III-2 Anomalie de structure A2-Translocation simple: Transfert d’un segment chromosomique d’un chromosome sur un autre chromosome non homologue. Généralement équilibrée. Production de gamètes déséquilibrés et gamètes normaux. Zygotes avec trisomie partielle ou monosomie partielle.

III-2 Anomalies de structure: gamètes après translocation simple

III-2 Anomalie de structure A-3 Translocation robertsonienne: Appelée également fusion centrique Concerne les chromosomes: 13,14,15,21 et 22 mais plus 13/14 et 14/21. Equilibrée avec 45 chromosomes, mais gamètes déséquilibrées. La plus fréquente des aberrations de structure(1/1000) Responsable de trisomie 21 par translocation(5%).

t. Robertsonienne: fusion des bras longs au niveau du centromère

45,XX,t(14/21)= équilibrée

Gamètes et zygotes obtenus après translocation robertsonienne

III-2 Anomalie de structure B- Insertion: c’est l’intercalation d’un segment chromosomique d’un chromosome dans un autre. 2 cassures dans le chromosome donneur et 1 cassure dans le chromosome receveur. Équilibrée: dépend des points de cassures, mais gamètes déséquilibrés.

Insertion : technique FISH

III-2 Anomalie de structure C- inversion: cassure d’un segment chromosomique suivie d’une rotation de 180 et recollement. Généralement équilibrée, mais risque de donner des gamètes avec anomalies chromosomiques. Risque de stérilité.

III-2 Anomalie de structure C1- inversion paracentrique : inversion en dehors du centromère. 46,XX,inv(9)(p12;p14) C2- inversion péricentrique: inversion incluant le centromère.46,XX,inv(9)(p12;q25) Le stade pachytène est caractérisé par la formation d’une boucle d’inversion. Formation de chromosomes dicentriques ou acentriques.

Inversions Péricentrique Paracentrique

Formation d’une boucle d’inversion

Chromosome en anneau

Chromosome en anneau

III-2 anomalies de structure E- isochromosome: Formation d’un chromosome avec deux bras identiques. Due à une ségrégation anormale des chromatides. Ex: X(iq) ; 21(iq) Enfant atteint du syndrome de l’oeil du chat: 46, XY, 22(iq).

Formation d’un isochromosome

III-2 Anomalies de structure F- délétion: Perte d’un segment chromosomique. F1- délétion terminale: perte de la partie distale(extrémité d’un chromosome) F2- délétion interstitielle: perte d’un segment interne. Déséquilibrée: l’effet dépend de l’étendue du segment perdu et de sa richesse en gènes. Ex: 5p- ou 46,XY,5(p)- = perte du bras court du chromosome 5 = syndrome du cris du chat

Délétion interstitielle

Délétion terminale