Méthylation de l`ADN

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P
Analyse méthylomique prénatale
non invasive par séquençage
pangénomique au bisulfite de
l’ADN plasmatique maternel
F.M.F. Lun, R.W.K. Chiu, K. Sun, T.Y. Leung,
P. Jiang, K.C.A. Chan, H. Sun et Y.M.D. Lo
Novembre 2013
www.clinchem.org/content/59/11/1583.full
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Introduction
Epigénétique
 Se rapporte aux mécanismes cellulaires et biologiques qui
modifient l'expression des gènes ou la fonction exprimée de
l'ADN sans modification de la séquence d'ADN.
 Des exemples de mécanismes épigénétiques comprennent
la méthylation de l'ADN, les modifications des histones, le
remodelage de la chromatine et les ARN non codants.
Méthylation de l’ADN
 C’est l'un des phénomènes épigénétiques les plus étudiés
qui se présente principalement sous la forme de
méthylation des cytosinse. Ceci fait référence à l'addition
d'un groupe méthyle à l'extrémité carbonée 5’ des résidus
cytosines dans les dinucléotides
CpG.
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Introduction
Méthylation de l’ADN et développement
 La méthylation de l'ADN joue un rôle dans la régulation de
l'expression des gènes, la fonction promotrice de gènes,
l'inactivation du chromosome X et l'empreinte génomique.
 Les chercheurs s’intéressent de près au rôle de la
méthylation de l'ADN dans la croissance et le développement
du fœtus ainsi qu’aux modifications épigénétiques de
méthylation aberrante liées à des pathologies fœtales ou
associées à la grossesse.
 Cependant, les tissus fœtaux ou placentaires ne sont pas
facilement accessibles à partir de grossesses viables avant
terme.
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Introduction
ADN fœtal libre circulant
 Pendant la grossesse, de l'ADN provenant en grande
partie de cellules placentaires mourantes est libéré dans
le sang de la mère. De telles molécules d'ADN fœtal sont
présentes parmi une grande quantité d'ADN de la mère
dans le plasma maternel.
 Les molécules d'ADN fœtal circulant sont naturellement
libre et existent sous forme de fragments courts.
 L’ADN fœtal libre est donc une source de matière
génétique fœtale qui pourrait être prélévé de manière non
invasive à partir d’un échantillon de sang de la mère.
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Question
 De nombreux travaux portent sur l’étude du
profil de méthylation de l’ADN de tissus
placentaires
 Qu’est-ce que les chercheurs ont découvert à ce jour
?
 Quel est l’impact des anomalies de la méthylation de
l'ADN sur le développement de la grossesse, le fœtus ou
le nouveau-né ?
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Matériels et méthodes
 Analyse méthylomique fœtal et placentaire non
invasive
 Des échantillons de sang périphérique ont été prélevés
sur une femme enceinte au cours du premier trimestre,
du troisième trimestre et après l'accouchement.
 L’ ADN plasmatique maternel a été soumis à un
séquençage massivement parallèle au bisulfite.
 Les procédures de bioinformatique ont été appliquées
pour différencier les profils de méthylation fœtale et
placentaire de celui de l'ADN maternel.
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Question
 Décrire les deux approches différentes utilisées
dans cette étude pour déterminer le profil de
méthylation fœtale/placentaire à partir de
plasma maternel malgré la présence de
quantité importante d'ADN maternel
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Matières et méthodes
 Détection de la trisomie 21 par séquençage au
bisulfite de l’ADN plasmatique
 Des échantillons de sang périphérique ont été prélevés sur
des femmes enceintes qui se présentaient pour un
dépistage prénatal du syndrome de Down.
 L’ADN plasmatique maternel a été soumis à un
séquençage massivement parallèle au bisulfite.
 La densité de méthylation des molécules d'ADN
plasmatique dérivées du chromosome 21 a été normalisée
par les densités de méthylation des autres chromosomes.
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Résultats
 Profilage pangénomique non invasif du
méthylome placentaire
 Grâce à l'analyse du plasma maternel, le profil de
méthylation du tissu placentaire a été déterminé avec
succès d'une manière pangénomique.
 Le caractère non invasif de cette approche a permis de
suivre périodiquement les changements du profil de
méthylation du tissu placentaire au cours de la
grossesse comme le montre la grossesse étudiée.
 Il a été montré que l’ADN placentaire est hypométhylé.
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Profil de
méthylation
pangénomique
d’échantillons du
premier trimestre
Figure 1. Graphes de circos de la densité de méthylation par plateau de 1 Mb. Les idéogrammes chromosomiques (anneau le
plus externe) sont orientés pter-qter dans le sens des aiguilles d’une montre (les centromères sont indiqués en rouge). Le
deuxième tracé extérieur indique le nombre de sites CpG dans les régions de 1 Mb correspondant jusqu'à 20 000 sites. Les
densités de méthylation des régions de 1 Mb correspondantes sont présentées dans les autres tracés en se basant sur le
schéma de couleurs qui figure au centre. De l'intérieur vers l'extérieur : échantillon de villosités choriales, lectures spécifique au
fœtus dans le plasma maternel, lectures partagées dans le plasma maternel, lectures combinées fœtales et non-fœtales dans
le plasma maternel et cellules de sang maternel.
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Résultats
Applications
 L'étude montre également que les données ont permis
l'évaluation non invasive de la trisomie 21, le statut
d’empreinte des gènes, les changements dépendants de
l’âge gestationnel en termes de méthylation de l'ADN des
loci génétiques, la relation entre la méthylation de l'ADN et
la taille des fragments d'ADN plasmatique et la recherche
non invasive pour des marqueurs de méthylation
spécifiques des tissus placentaires.
 D'autres applications potentielles sont également décrites
dans le commentaire de l’éditorial qui accompagne
l'article.
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Figure 2. Détection de la trisomie 21. Graphique des densités normalisées de la méthylation
du chromosome 21 d’échantillons de plasmas maternels prélevés sur des femmes avec des
grossesses euploïdes et présentant une trisomie 21.
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Tableau 2. Nombres de loci différentiellement méthylés de tissu placentaire prédits à partir
des données de séquençage de l'ADN plasmatique maternel.
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Figure 3. Densités de méthylation et tailles des molécules d’ADN plasmatique.
Plasma maternel au premier trimestre. Les données pour toutes les lectures séquencées qui ont couvert au moins un site CpG
sont représentées par la courbe bleue. Les données pour les lectures qui contenaient également un allèle de SNP spécifique au
fœtus sont représentées par la courbe rouge. Les données pour les lectures qui contenaient également un allèle de SNP
spécifique à la mère sont représentées par la courbe verte.
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Question
 Quelles sont les autres applications qu’on
pourrait explorer avec les méthodologies
développées dans cette étude ?
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Editorial d’accompagnement :
Oudejans C.B.M. Maternal Plasma
Bisulfite DNA Sequencing: Tomorrow Starts Today.
Clinical Chemistry 2013;59:1547-9.
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