1/12/2014 (10h-11h) LANDRIOT Fanny CR : CHABERT

GM – Disomie uniparentale – Empreinte génomique parentale
1/12/2014 (10h-11h)
LANDRIOT Fanny
CR : CHABERT Julie
Génétique médicale
Pr Nicole Philips
10 pages
Disomie uniparentale – Empreinte génomique parentale
Plan
A. L'empreinte génomique parentale
B. La disomie uniparentale (DUP)
I. Définition
II. Le diagnostic d'une DUP
III.
Mécanismes d'apparition d'une DUP
IV. Conséquences de la DUP
C. Les syndromes de Prader-Willi et d'Angelman
I. Syndrome de Prader-Willi
II. Syndrome d'Angelman
III.
Étude des deux syndromes
A. L'empreinte génomique parentale
Les gènes autosomiques soumis à l'empreinte parentale, ou empreinte génomique, sont caractérisés par une
expression monoallélique, c'est à dire que seul l'allèle paternel ou maternel va s'exprimer. Il s'agit d'un
phénomène physiologique, qui ne concerne pas tous les gènes.
Il y a une liste de gènes qui ne s'exprime qu'à partir de l'allèle maternel ou qu'à partir de l'allèle paternel.
Les arguments expérimentaux en faveur de l'empreinte → Le développement d'embryons uni parentaux
Introduction de deux pronuclei mâles dans la même cellule :
→ embryon androgénote
Le placenta sera normal.
L'embryon sera absent.
•
•
Introduction de deux pronuclei femelles dans la même cellule :
→ embryon gynogénote
Le placenta sera hypotrophique.
L'embryon aura un développement relativement bon.
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Il y a donc une complémentarité fonctionnelle des génomes parentaux.
Il faut avoir des gènes des deux parents car certains gènes sont à expression uniquement maternelle et
d'autre à expression uniquement paternelle.
Il faut donc comprendre qu'un gène à expression maternelle verra l'allèle maternelle active et l'allèle paternelle
inactive.
Les mécanismes de l'empreinte :
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•
•
•
•
Modification épigénétique : modification qui ne change pas la séquence nucléotidique mais entraîne
une modification de comportement de cette séquence.
Méthylation
Compaction de la chromatine
Fixation de facteurs protéiques
Acétylation des histones
Les caractéristiques de l'empreinte :
•
•
•
L'empreinte est précoce et initialisée avant la fécondation.
Elle est suffisamment stable pour être transmise d'une cellule mère aux cellules filles tout au long du
développement
Elle est réversible.
Exemple : Le gène SNRPN sur le chromosome 15 s'exprime à partir de l'allèle maternelle. Chez tous
les individus, le gène G s'exprimera à partir du chromosome qu'ils ont reçu de leur mère. Mais lorsque
les individus vont fabriquer des gamètes, ce gène va ou continuer à être « actif »(cas des ovocytes) ou
alors sera « désactivé » (cas des spermatozoïdes ) : il y a donc un caractère de réversibilité.
Ainsi, au moment de la fabrication des cellules germinales, il y a un phénomène d'effacement de
l'empreinte pour avoir ensuite l'apposition d'une nouvelle empreinte, selon un mécanisme complexe.
Les gènes humains soumis à l'empreinte parentale :
•
•
Il y en a entre 100 et 200.
Ils sont regroupés en clusters : chromosomes 7 , 11p15.5, 15q11.3.
Un cluster peut comporter des gènes à expression uniquement maternelle et à expression uniquement
paternelle.
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•
Ils comportent un ICR (imprinting center = centre de l'empreinte) qui contrôle l'inactivation de l'allèle.
Exemples :
• Un cluster de 6 gènes dans 1,5Mb
– extrémité distale du chromosome 7 de souris
– extrémité proximale du bras court du chromosome 11 humain (syndrome de BeckwithWiedman)
p57KIP2 → expression maternelle
KVLQT1 → expression maternelle
MASH2 → expression maternelle
INS2 → expression paternelle
IGF2 → expression paternelle
H19 → expression maternelle
•
un cluster de 5 gènes dans 3,5Mb
– extrémité proximale du chromosome 7 de souris
– extrémité proximale du bras long du chromosome 15 humain (syndrome de Prader-Willi et
d'Angelman)
Necdin → expression paternelle
ZNF127 → expression paternelle
SNRPN → expression paternelle
IPW → expression paternelle
UBE3A → expression maternelle
Fonction des gènes soumis à l'empreinte :
•
La plupart des gène sont exprimés précocement au cours de l'embryogenèse et ont un rôle dans le
développement.
•
Il existe une hypothèse selon laquelle les gènes à expression paternelle favoriseraient la croissance de
l’embryon et du placenta, au détriment de la mère, alors que les gènes à expression maternelle
favoriseraient plutôt la défense de la mère.
États pathologiques liés à l'empreinte :
Ils sont liés à un déséquilibre de l'expression d'une seule copie du gène :
● Double dose :
• disomie ,
•
duplication
● Absente : délétion
● Inactivée : mutation
● Aberrante
(pas d'inactivation de l'allèle)
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Exemple : Maladie autosomique dominante à pénétrance variable. C'est un gène à expression paternelle car on
remarque que les individus atteints ont reçu l'allèle déficiente de leur père, et que les femmes atteintes ne
transmettent pas la maladie car le gène deviendra inactif pour ses enfants.
B. La disomie uniparentale DUP
I. Définition
La disomie uniparentale est définie comme la présence dans une cellule diploïde de deux chromosomes
d'une même paire hérités d'un même parent.
CR : Le dépistage peut se faire par l'utilisation de micro-satellites.
Les 2 types de disomies uniparentales :
•
Isodisomie : c'est la présence de deux copies du même chromosome parental.
•
Hétérodisomie : c'est la présence des deux chromosomes homologues d'une même paire d'un même
parent.
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II. Le diagnostic de la disomie uniparentale
Le diagnostic d'une DUP ne peut pas se faire sur un caryotype (ni grâce à FISH ou CGH Micro-Arrays car la
distinction de chromosomes père/mère est impossible).
Il repose sur des techniques de génétique moléculaire utilisant des marqueurs polymorphes pour mettre en
évidence la non-contribution du génome d'un parent. On compare les allèles entre l'enfant et ses parents :
Dans le cas d'une isodisomie : l'enfant héritera d'un exemplaire d'un chromosome d'un de ses parents qui va se
dupliquer par la suite et selon un mécanisme de réparation par duplication chromosomique, ce qui explique que
le trait soit plus épais (il possède 2 fois le même allèle). L'allèle de l'autre parent ne s'exprimant pas puisqu'il n'a
pas été transmis on ne le retrouve pas sur l'haplotype de l'enfant.
Dans le cas d'une hétérodisomie : l'enfant héritera des 2 chromosomes d'un même parent ce qui explique que
son haplotype soit identique à celui d'un des 2 parents.
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III. Mécanismes d'apparition d'une DUP
Rappel : Dans la méiose standard réductionnelle, on retrouve un exemplaire de chaque
chaque chromosome parental dans les gamètes.
Les gamètes sont unisomiques.
➔ non disjonction méiotique (fréquente et à la base des mécanismes).
• non disjonction à la méiose II
Les gamètes disomiques contiennent en double le même chromosome
=> isodisomie
Les gamètes nullisomiques ne contiennent aucun exemplaire
chromosomique.
•
non disjonction à la méiose 1
Les gamètes disomiques contiennent la paire chromosomique de l'un
des parents. =>hétérodisomie
➔ La complémentation gamétique : (très rare !!)
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C'est la rencontre d'un gamète disomique avec un gamète nullisomique, pour donner une cellule-oeuf
disomique.
➔ La duplication chromosomique (pour expliquer la survie)
C'est la rencontre d'un gamète nullisomique avec un gamète monosomique suivi d'une duplication
chromosomique afin que la cellule œuf puisse vivre.
➔ correction de trisomie : le plus fréquent !
C'est la rencontre d'un gamète monosomique et d'un gamète disomique ce qui va donner un œuf
trisomique !! Il existe une correction spontanée : perte d'un des chromosomes au cours des premières
divisions.
S'il y a perte d'un chromosome issu d'un gamète disomique (blanc ou barré), il n'y a aucune conséquence
pour l'oeuf. En revanche, si le chromosome du gamète monosomique est perdu (noir) il y aura une
disomie uniparentale.
➔ non disjonction mitotique (isodisomie).
Pendant les divisions cellulaires un chromosome va être perdu dans une cellule-oeuf normale. Ce
phénomène sera suivi d'une duplication du chromosome homologue ce qui donnera une isodisomie.
Particularité : l'anomalie formera un modèle mosaïque car elle se produit après quelques divisions
cellulaires.
➔ recombinaison mitotique (isodisomie partielle) Le plus souvent en mosaïque.
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IV. Les conséquences de la DUP
DUP avec Mutation : une DUP peut avoir des conséquences quand elle est associée a une mutation : cela
donne des aberrations en contradiction totale avec les règles de l'hérédité mendélienne.
•
maladie récessive : Si l'enfant présente une mutation avec la même localisation que le parent
hétérozygote, on peut suspecter une isodisomie.
• transmission père-fils d'une maladie liée à l'X (rare!) : ça reste une situation exceptionnelle !
Élimination du chromosome X de la mère au cours de la méiose et duplication chromosomique du X du père.
DUP sans Mutation : Si les gènes portés par le chromosome ou le segment chromosomique ayant subi une
DUP sont soumis a l'empreinte parentale même si il n'y a pas de mutation → Anomalies de développement
pré et/ou post-natal.
Démontré pour : (la prof ne s'est pas attardée dessus) :
– mucoviscidose (Chr7)
– DIDMOAD (Chr4p)
– Cartilage-hair hypoplasia (Chr9p)
– Epidermolyse bulleuse Herlitz (1q)
– Amyotrophie spinale infantile (Chr5q)
– Déficit en lipoprotein-lipase (Chr8p)
– Maladie de Chediak-Higasi (Chr1)
DUP sans retentissement phénotypique :
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UPD maternelle et paternelle des chromosomes 21 et 13
UPD maternelle du chromosome 21
UPD paternelle du chromosome 6
UPD 6 maternelle:
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– diabète néonatal transitoire
– RCIU (retard de croissance intra-utérin), macroglossie
UPD 7 maternelle :
– RCIU (Silver-Russel)
UPD 11 paternelle :
– Syndrome de Beckwith-Wiedeman
UPD 14 maternelle : RCIU, hypotonie, hyperlaxité, macrocéphalie, petite taille, petites mains, retard
psychomoteur, obésité, puberté précoce (tableau ressemblant à celui du syndrome de Prader-Willi)
UPD 14 paternelle : hydramnios, camptodactylie
UPD 16 : RCIU, malformations
C. Syndromes de Prader-Willi et d'Angelman
I. Syndrome de Prader-Willi
A la naissance :
– hypotonie
– dysmorphie
– hypogénitalisme : organes génitaux masculins peu développés
– difficultés alimentaires
Pendant la grossesse :
– diminution des mouvements fœtaux
– hydramnios
Chez l'enfant et l'adulte :
– obésité fréquente, avec hyperphagie
– retard mental modéré
– comportement particulier (colères, obsessions)
– petite taille
– retard pubertaire
Mais si le diagnostic est effectué précocement on peut éviter tout ça.
II. Syndrome d'Angelman
•
•
•
retard mental très sévère : absence de langage
signes neurologiques : ataxie, microcéphalie acquise, épilepsie
comportement particulier (accès de rire)
III. Étude des 2 syndromes
Les signes cliniques sont très différents et pourtant ces syndromes concernent la même région chromosomique :
Cas normal :
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Cas du syndrome d'Angelman : 3 situations possibles :
Cas du syndrome de Prader-Willi :
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