Matière Professeur Semestre 5 Analyse génétique : Les

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Analyse génétique : Les réarrangements
chromosomiques
Les réarrangements chromosomiques englobent plusieurs classes différentes d'événement :
délétions, duplications, inversion et translocation. Chacun de ces événements peut être provoqué
par une cassure de la double hélice d'ADN dans le génome en deux endroits distincts, suivi de la
réunion des extrémités cassées qui produit un nouvel arrangement chromosomique des gènes,
différents de l'ordre des gènes sur les chromosomes avant que ceux-ci soient cassés.
Puisque les réarrangements chromosomiques apparaissent par cassure, des réarrangements peuvent
être induits artificiellement en utilisant des radiations ionisantes. Ce type de radiation – les rayons X
et les rayons gamma étant les plus utilisés – est hautement énergétique et provoque de nombreuse
cassure double brin dans l'ADN.
Pour comprendre de quelle façon des réarrangements chromosomiques sont produits par cassure, il
faut garder à l’esprit plusieurs notions :
1- chaque chromosome est une molécule unique d'ADN double-brin.
2- Le premier événement dans la production d'un réarrangement chromosomique est la
formation de deux cassures double brin ou plus, dans les chromosomes d'une cellule.
3- Les cassures doubles-brin dans une cellule peuvent être létales, sauf si elles sont réparées.
4- Les systèmes de réparation dans la cellule corrigent les cassures double-brin en réunissant à
nouveau les extrémités cassées.
5- Si les deux extrémités de la même cassure sont reliées l'une à l'autre, alors l'ordre originel de
l'ADN est restauré. Si les extrémités de deux cassures différentes sont reliées l'une à l'autre,
alors un réarrangement chromosomique et produit.
6- Toutefois, les seuls réarrangements chromosomiques acceptables sont ceux qui produisent
des molécules d'ADN avec un centromère et deux télomères. Si un chromosome est
dépourvu de centromère, il ne gagnera pas l'un des pôles de la cellule lors de l'anaphase de
la mitose et de la méiose et ne sera pas incorporé au noyau fils. Ces chromosomes
acentriques ce ne sont pas transmis à la descendance. Si un chromosome et dicentrique
(possède deux centromères), il sera alors souvent tiré vers les deux pôles en même temps
lors de l'anaphase. Ceci entraînera la formation d'un pont anaphasique. Ces chromosomes
avec des ponts anaphasiques ne seront en général pas incorporés aux cellules filles, selon
l'organisme considéré. Les télomères sont des séquences spéciales d'ADN, situés à chaque
extrémité de la molécule linéaire d'ADN d'un chromosome eucaryote. Les télomères sont
nécessaires pour une réplication d'ADN correcte aux extrémités. Les extrémités cassées (non
télomériques) ne peuvent se répliquer correctement.
7- Il ne peut y avoir de segment d'ADN trop grand perdu ou dupliqué au cours de ce
réarrangement. Si un réarrangement entraîne la duplication ou la délétion de segment de
chromosomes, les règles gouvernant l'équilibre entre les gènes s'appliquent. Plus un
segment chromosomique est délété ou dupliquer est long, plus la probabilité que cet
événement entraîne des anomalies phénotypiques est importante.

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Chez les organismes comportant de l'ADN répété, les segments homologues répétés dans un même
chromosome ou dans les chromosomes différents peuvent servir de site pour des crossing-over
illégitimes. Des délétions, duplications, inversion et translocation peuvent toutes être produites par
ce type de crossing-over. Le crossing-over constitue donc probablement une source importante de
réarrangements de ce type.
Il existe deux grands types de réarrangements, équilibrés ou déséquilibrés. Les réarrangements
équilibrés modifient l'ordre des gènes des chromosomes mais l'ADN des chromosomes n'est ni perdu
ni dupliqué. Les deux classes simples de réarrangements équilibrés sont les inversions et
translocations réciproques.
Une inversion est un réarrangement au cours duquel un segment interne d'un chromosome a été
cassé de fois, retourné de 180° et rattaché.
Une translocation réciproque est un réarrangement au cours duquel des fragments acentriques de
deux chromosomes non homologues échangent leurs places.
Remarquez que tant dans le cas des inversions que des translocations, aucun matériel
chromosomique n'est gagné ni perdu – il y a simplement un changement dans les positions relatives
des gènes sur les chromosomes réarrangés. En plus des conséquences du réarrangement lui-même, il
est important de réaliser que les molécules d'ADN subissent une perturbation au niveau de chacune
des deux cassures qui se sont ressoudées anormalement pour produire l'inversion ou la
translocation. Parfois ces cassures se produisent à l'intérieur de gènes. Quand c'est le cas, cela
perturbe généralement le fonctionnement du gène. De plus, les séquences d'ADN situées de part et
d'autre des points de jonction de la translocation ne sont pas juxtaposées normalement. Parfois la
jonction se déroule de telle manière de qu'une nouvelle fusion de gènes est produite. Nous
envisagerons des exemples de fusion des gènes plus loin dans ce chapitre ainsi que dans le chapitre
14.
Les réarrangements déséquilibrés modifient le dosage génique d'une partie des chromosomes
affectés. Comme pour l'aneuploïdie touchant les chromosomes entiers, la perte d'une copie ou
l'addition d'une copie supplémentaire d'un chromosome peut perturber l'équilibre normal des gènes.
Les deux classes simples de réarrangements déséquilibrés sont les délétions et les duplications. Une
délétion est la perte d'un segment un intérieur d'un bras de chromosomes et la juxtaposition des
deux segments de part et d'autres du segment délété.
Une duplication est une répétition d'un segment appartenant à un bras chromosomique. Dans le
type le plus simple de duplications, les deux types de segment sont adjacents l'un à l'autre (une
duplication en tandem).
Les paragraphes suivants vont exposer les propriétés de ces aberrations équilibrées et
déséquilibrées.