Génétique 1

Génétique
Cours 1 DCEM1
Brigitte Benzacken ; Cytogénétique GHU Nord
Marion Gérard ; Génétique Robert Debré
Bénédicte Gérard; Biologie Moléculaire RDebré
1
Génétique DCEM1 2008
Généralités :
Modes de transmission
Mucoviscidose
Myopathie de Duchenne
X Fragile
2
Maladie génétique...
 Recouvre
de nombreux aspects
 Chromosomique

Rappel: sur un chromosome, il y a entre 400 et 10 000 gènes !!
 Mendélienne

Rappel: il y a environ 4000 maladies mendéliennes
monogéniques répertoriées
 Moléculaire
Séquençage du génome terminé (90% euchromatine)
 Nombre de gènes estimés 26 000 à 31 000

3
Patrimoine génétique
 Dans
 46
le noyau
chromosomes
 Molécule
d ’ADN replié très serrée !!!
Filament long +++
 Reployé en boucles resserrées, qui s’ouvrent au moment
de la réplication de l’ADN

 Chromosomes
visibles dans le noyau pendant la
mitose

Initialement décondensés
 Puis compactés
4
5
6
Chromosomes et gènes...
 46
chromosomes
 30
000 gènes
 Pour
un gène, deux allèles
1 hérité du père
 1 hérité de la mère

 1300
en moyenne
par chromosome…
 Bandes
 Sombres,
riches en gènes
7
ADN reployé +++
8
Mutations
 Bases ATCG
 Séquence
normale
 CCCTTTTAAAGTGTGTCCCAAAA
 Séquence
mutée
 CCCTTTTAAAGTGAGTCCCAAAA

Protéine ne fonctionne plus...
9
En résumé
 46
chromosomes
 30 000 gènes
 Plus de 1000 gènes par chromosomes
 Pas
la même résolution
 Étude
des chromosomes (caryotype)
 Recherche de maladie génétique
10
Impact des maladies génétiques
 Individus
atteints
 Malformation
majeure pour 2-3% de chaque grossesse
(d’où surveillance échographique en France)
 Fentes
labiales ou labiopalatines 1/600
 Malformation cardiaque
1/250
 Défaut de fermeture du tube neural 1/500
 Anomalies
 Majorée
 Majorité
chromosomiques 0.7%
par l ’âge maternel
d’enfants « normaux » !!, 96,3%
11
Fardeau génétique
 Nous
sommes tous des hétérozygotes !!
 Porteurs
 Selon

sains d’une ou plusieurs mutations
les publications
1,4 à 4-5 gènes mutés par individu
 Maladies rares 1/100
 1/25 mucoviscidose
 1/7 à 1/5 pour la Fièvre Méditerranéenne (Sous-groupe)
 Risque
pour la descendance estimé à 1%
(toutes maladies génétiques confondues)
 Éradiquer
les mutations ? impossible ...
12
Hérédité récessive
 Deux
 Un
parents hétérozygotes sains
gène normal, un gène muté
 Transmission
des deux gènes mutés à un
enfant sur 4
 Homozygote
malade
13
Hérédité récessive
14
Hérédité récessive
15
Hérédité récessive
16
Exemples de maladies
récessives
Mucoviscidose
Drépanocytose
Hyperplasie
congénitale des surrénales
Phénylcétonurie
17
Histoire clinique
18
ATCD familiaux
19
Exemple :
Mucoviscidose
 Maladie
génétique fréquente
 Récessive

1/2500 naissances
 1/25
hétérozygotes
 Maladie
respiratoire et digestive
 Gène CFTR
 Chromosome
7, bras court, 27 Exons
20
Mucoviscidose
Affection génétique à transmission
Autosomique récessive
1 enfant atteint sur 2500 naissances
porteur hétérozygote: 1 individu sur 25
fréquence variable selon les populations:
Bretagne celtique: 1/1600
population d'Afrique du Nord: rare
population asiatique: exceptionnel
21
5'
3'
1 2 3 4 5 6a 6b 7 8 9 10 11 12
13
14a 14b 15 16 17a 17b 18 19 20 21 22 23 24
NH2
COOH
domaines
NBF1
transmembranaires
Domaine R
domaines
transmembranaires
NBF2
Domaine
extracellulaire
Membrane
plasmique
N
C
NBF2
Cytoplasme
NBF1
domaine R
22
CFTR glycoprotéine transmembranaire
MUCOVISCIDOSE
Enquête en France: 19 laboratoires: 3595 patients
7190 allèles
6700 allèles mutés identifiés
300 mutations différentes (93,2%)
DF508: 67,21% (Bretagne 81%, Nord 70%, Sud: 61%)
G542X: 2,89%
N1303K: 2,05%
1717-1G->A:,3,13%
2789+5G->A: 1%
19 mutations: entre 0,1 et 1%
153 mutations ne sont retrouvées qu'une seule fois
HETEROGENEITE ALLELIQUE
23
Arbre généalogique
ATCD mucoviscidose
Hétérozygotes
obligatoires
1/2
1/4
1/8
Enfant atteint de
mucoviscidose
1/8x1/25x1/4
= 1/800
1/25
24
Modes de révélation
 Prénatal
 Hyper-échogénéicité
 1%
du grêle
(chromosomique, viral , vasculaire, mucov)
 Péritonite
méconiale
 Absence de vésicule bilaire
 Néonatal
 Occlusion
néonatale par iléus méconial
25
Adresser en consultation de
génétique
 Déterminer
 Etude
risque ou non
génétique proposée
 Mutations
connues ou non
 31 mutations les plus fréquentes
 Couvre 80% des mutations (4/5)
 Surveillance
de grossesse
 Etude
des deux parents
 Reste une incertitude faible
 Risque
résiduel 1/500 (1/125 x 1/4)
26
Arbre généalogique
ATCD mucoviscidose
?
1/125
1 x 1/125 x 1/4 = 1/500
27
Arbre généalogique
Hémochromatose
Malade
hémochromatose
(1/400)
1/2
1/10
1/2x1/10x1/4
= 1/80
28
Maladie récessive
 Pas
de DPN
 Diagnostic clinique
 Ferritine
 Dépistage
 Non,
des hétérozygotes ??
sauf conseil génétique
29
Hérédité dominante
 Critères
de reconnaissance,
 une
personne atteinte, transmet à un
enfant sur 2
30
Hérédité dominante
31
Hérédité dominante
32
Exemples de maladies
dominantes
Syndrome
de Marfan
Hypochondroplasie
Maladie de Stickler
33
Hérédité Mendélienne
Autosomique
dominante
Autosomique Récessive
Dominante liée à l’X
Récessive liée à l’X
Holandrique (liée à l’Y)
34
Conductrice obligatoire
Par
définition
Un
frère et une fils atteints
Deux fils atteints
Par
extension
Un fils atteint ET une fille conductrice
obligatoire
35
Transmission Récessive liée à l ’X
Pas de transmission
Père-Fils
Notion de conductric
obligatoire
M >>> F
Transmission vertical
36
Hérédité liée à l ’X
 Garçons
atteints !!!!!
 50
% des garçons
atteints
 50 % des filles
conductrices
37
Hérédité liée à l ’X
XX
XY
XY
XX
XY
XX
38
Hérédité lié à l ’X
39
Hérédité liée à l ’X
Hémophilie
Daltonisme
Myopathie
de Duchenne de Boulogne
40
Hérédité Liée à l ’X (1)
3
types de transmissions liées à l ’X
lié à l ’X létal chez le garçon
 dominant lié à l ’X avec paradoxe de Sherman
 Récessif lié à l ’X
 Dominant
 Transmission
en général par les filles si récessif
 Transmission par les pères si dominant non létal
 Jamais de transmission Père
Fils
41
Hérédité DLX (2)
 Incontinentia
pigmenti
 Mutation du gène NEMO (Xq28)
42
Hérédité DLX (3)
de l ’X fragile
 Amplification de triplet CGG (Xq28)
 Conseil génétique difficile
 Syndrome
100 CGG
Pré mutation 59-230
180
450
400
450
450 450
180 180
1500
1500
1800
1200 550
43
Hérédité RLX (4)
 Myopathie
de Duchenne de Boulogne 1/3500
 Mutations dans le gène de la Dystrophine (Xp21)
44
Cas des filles atteintes
Monosomie
X
Biais d’inactivation
Mutation sur l’allèle homologue
45
Conseil génétique
50
% des garçons atteints
50 % des filles conductrices
Pour
les apparentés : risque modulé en
fonction de la probabilité pour la mère
d’être conductrice (Bayes, étude
moléculaire)
46
Exemple :
Syndrome de l’X fragile
 Naissance
de Baptiste
 Troubles
précoces de la relation mère-enfant
 Inquiétude parentale ++ > 9 mois
 Retard de marche
 Pas de langage à 21 mois
 Naissance
 Troubles
d ’Alexis
précoces de la relation mère-enfant ...
47
48
Clinique
 Beaux
garçons
 Grand
front
 Grand PC
+
1 DS à + 3 DS
 A la naissance, grand PC (35cm, 36cm, 37cm)
 Trouble
du contact Angoisse parentale
 Stéréotypies
 Évitement
du regard
 Pas de langage
49
Génétique X fragile
 Gène
FMR1
 Chromosome
X
 Cassure de l’extrémité q28
 Expansion de triplets
 Pré-mutation
 Mutation
complète
Retard mental et traits psychotiques du garçon
 Retard plus modéré chez la fille

50
51
Mécanisme génétique
 Expansion
instable
 Triplet
CGG, dans le premier exon, non traduit,
du gène FMR1
 Polymorphique
6
à 50 répétitions + AGG (séquence impure)
 Mutations complètes = 230 à > 1000 CGG,
méthylation anormale

100% RM garçon, 60% RM chez les filles
 Prémutations

= 60 à 200 CGG, non méthylés
Males normaux transmetteurs, femmes vectrices
 Fréquence
des mosaïques somatiques
52
Prénatal
 Depuis
l’élucidation moléculaire, possible
 Ponction
de trophoblastes à 11 SA
 PCR
 Allèles
 Southern
normaux et petites prémutations
blot
 Analyse
l’ADN
 Taille des fragments
 Méthylation
53
Dépistage précoce X fra
 Éviter
les récurrences
 DPN
 Prise
en charge précoce en CAMPS
 Lutter
contre l’enfermement psychotique
 Guidance parentale
54
DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE
DUCHENNE (DMD)
(1860)
Fréquence: 1/3500 garçon né vivant
quelque soit la population
Transmission: récessive liée à l’X
Physiopathologie:dégénérescence lente et
inéluctable
des fibres musculaires
55
DYSTROPHIE MUSCULAIRE
DE BECKER (BMD)
(1955)
Fréquence: 1/35000 garçon né vivant
Transmission: récessive liée à l’X
Forme plus tardive et d’évolution plus lente; elle ne
devient invalidante qu’au cours de la vie adulte
Variation allélique et hétérogéneité clinique:
DMD et BMD: 2 variantes phénotypiques d’une
pathologie affectant un seul et même gène.
56
LE GENE
Séquencé en 1987
Un très grand gène:
- longueur: 2,4 Mb
- 79 exons: taille moyenne des exons 180 pb
taille moyenne des introns 30 kb
Code pour une proteine: la Dystrophine (1988)
- 3685 acides aminés
- 427 kDaltons
57
Le gène de la Dystrophine: 2400 Kb
3'
5'
1
Pm
79
34 6 8
1213
17 19
43 454748 50 52
44
60
51
Les techniques:
- Southern Blot (6 sondes cDNA)
- PCR "multiplex" (18 exons)
- Microsatellites (10; STR)
- DGGE / PTT/ DHPLC
Les mutations:
- Délétions: 60 - 65 % (2 hot spots)
- Duplications: 10 %
- Mutations ponctuelles: 30 %
Les problèmes:
- Néomutations
- Mosaiques germinales
58
- Recombinaisons
(12%)
59
Mme M. demande un Conseil Génétique
Elle a 2 fils: Paul (10 ans) et Léo (8 ans) et une fille (6 ans).
Léo présente des difficultés à la marche (chutes).
Le diagnostic de myopathie de Duchenne évoqué
cliniquement a été confirmé par la biopsie musculaire.
Définition
Traitement - Gravité
Mme M Mode de transmission
Gène – Mutation(s)
DPN
Paul
Léo
Lydie
60
Recherche d ’antécédents familiaux
3
Mme M
Paul
Léo
DCD
à 9 ans
Myopathie?
Lydie
61
Conseil génétique au terme de la consultation
- risque génétique ?
Risque pour Mme M: conductrice ou non?
Risque pour Paul ?
Risque pour Lydie ?
- Conduite à Tenir
Discussion du risque génétique
Analyse moléculaire pour Léo: diagnostic direct+++
Analyse moléculaire pour ?
information de la famille maternelle
62
Léo
Témoin normal
3
43
50
13
6
47
60
52
63
Léo
Témoin normal
3
43
Délétion
3 -> 43
50
13
6
47
60
52
64
Résultats de biologie moléculaire
Conduite à tenir?
3
DCD à 9 ans
Myopathie?
Mme M.
Paul
Léo
Délétion 3->43
Lydie
65
Hier, appréciation du statut de conductrice
par diagnostic indirect
Aujourd’hui, évaluation du statut de conductrice
par diagnostic direct
?
Paul
?
?
Léo
? Lydie
Délétion 3->43
3
DCD à 9 ans
Myopathie?
66
Diagnostic indirect: étude familiale, polymorphisme.
S50
S49
S45
S44
Ex17
Dys II
?
Mme M.
Paul
2
1
3
3
1
1
Léo
2
1
3
3
1
1
?
Mme F.
2
1
3
3
1
1
2
2
2
3
1
2
2
2
2
del
del
2
1
2
3
2
1
2
? Lydie
2
2
2
3
1
2
1
2
3
2
1
2
?
Mme D.
?
Mme A.
2
1
3
3
1
1
1
2
3
2
1
2
Conductrice ou non?
Mme D?
Mme M?
Mme F?
67
Mme A?
Diagnostic direct: PCR quantitative: S44 et Ex17
S50
S49
S45
S44
Ex17
Dys II
d
Mme M.
Paul
2
1
3
3
1
1
Léo
2
1
3
3
1
1
2
2
2
3
1
2
N
Mme F.
2
1
3
3
1
1
2
2
2
3
1
2
2
2
2
del
del
2
1
2
3
2
1
2
1
2
3
2
1
2
N
Mme A.
N
Mme D.
2
1
3
3
1
1
1
2
3
2
1
2
? Lydie
Mme M. est conductrice:
néomutation survenue
chez elle
68
Mme D. et son mari vous consultent.
Ce couple envisage une grossesse et s ’inquiète
en raison d ’ATCD de myopathie de Duchenne
dans la famille de Mme D.:
chez son frère et chez un oncle décédé à l ’âge de 15 ans
Mme D.
Léon
Conduite à tenir?
69
Forme familiale de Myopathie de Duchenne
Mme D. a 50% de risque d ’être conductrice
Analyse moléculaire:
- recherche d’une délétion dans le gène DMD
chez Léon: PCR multiplex
- prévoir les prélèvements familiaux
pour étude indirecte le cas échéant
70
II
CA
TG15
S50
S49
S45
S44
Ex17
TG21
Dys II
2
1
4
3
2
1
1
2
1
1
4
1
1
1
2
2
1
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
2
3
2
3
1
3
4
1
2
3
2
3
2
1
1
2
3
2
III
1
4
1
1
1
2
2
1
1
2
1
4
3
2
1
2
3
2
Pas de délétion
2
1
4
3
2
1
1
2
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
Conductrice ou non?
III2?
II4?
71
II
CA
TG15
S50
S49
S45
S44
Ex17
TG21
Dys II
2
1
4
3
2
1
1
2
1
1
4
1
1
1
2
2
1
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
2
3
2
3
1
3
4
1
2
3
2
3
2
1
1
2
3
2
III
1
4
1
1
1
2
2
1
1
2
1
4
3
2
1
2
3
2
Pas de délétion
2
1
4
3
2
1
1
2
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
Conductrice ou non?
II4?Non Conductrice
Pas de DPN ?!
III2? Pas de réponse:
RECOMBINAISON
72
Etant donné la recombinaison intra génique
retrouvée chez III2,
le statut de conductrice ou non conductrice
reste incertain
Un diagnostic direct
(recherche de mutation ponctuelle)
doit être envisagé chez le cas index: Léon (III3)
Après plusieurs mois de recherche:
mise en évidence d ’une mutation ponctuelle
dans l ’exon 45
(mutation non sens introduisant un codon stop)
73
N
M+
II
CA
TG15
S50
S49
S45
S44
Ex17
TG21
Dys II
III
2
1
4
3
2
1
1
2
1
1
4
1
1
1
2
2
1
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
2
3
2
3
1
3
4
1
2
3
2
3
2
1
1
2
3
2
M+
1
4
1
1
1
2
2
1
1
2
1
4
3
2
1
2
3
2
M+
2
1
4
3
2
1
1
2
1
3
2
3
2
1
1
2
3
2
Conductrice ou non?
II4?Non Conductrice
Pas de DPN
III2? Conductrice
DPN possible74
34
HÉRÉDITÉ MITOCHONDRIALE
√ Les maladies mitochondriales résultent de défauts au niveau des
mitochondries (présentes dans toutes les cellules du corps à l’exception
des globules rouges).
√
Les cellules les plus affectées sont celles du cerveau, du cœur, du
foie, des muscles, du rein et du système respiratoire (les tissus ayant le
plus grand besoin énergétique).
√ En fonction des cellules qui sont affectées, les symptômes peuvent
être très différents.
75
35
Hérédité Mitochondriale
√ Les mitochondries sont exclusivement d‘origine maternelle. Si
l’ensemble des mitochondries d’une cellule sont anormales, on parle
d’homoplasmie. Si seules quelques mitochondries sont anormales dans
une cellule, on parlera d’hétéroplasmie.
√ L’âge de déclenchement de la pathologie, sa sévérité et les
symptômes observés dépendent du pourcentage de mitochondries
anormales dans un tissu donné.
76
Hérédité mitochondriale
77
78
79
80
Conseil génétique en pratique
81
82
83
Consultations de génétique
 Interrogatoire
 Généalogie
 Examen
Clinique
 Photographies avec le consentement des
patients
 Examens Complémentaires
84
Consanguinité
85
36
A
B
D
C
F
G
E
86
37
AD
AR
DLX
RLX
Mito
Mito
LY
87
Hérédité Chromosomique
Analyse dysmorphologique
88
89
Microdélétion
EX: Syndrome de Williams
 Mathieu
1
an
 Retard discret des acquisitions
 Cardiopathie
supravalvulaire de l ’aorte
 Sténose Artère pulmonaire
 Sténose
 Hypercalcémie
néonatale
 Dysmorphie spécifique
90
Génétique du syndrome de
Williams
 Hérédité
 Sporadique
 Rare
dominance
 Locus
génétique
 Chromosome
7
 Microdélétion
7q11
 Hémizygotie au locus Elastine
Délétions
 Autres gènes de la région: LIM Kinase 1 …..

91
92
Syndromes acquis
Syndrome de l’alcoolisme fœtal
93
Autres « maladies héritées »,
non génétiques
 Syndrome
d’Alcoolisme fœtal
 Sous-diagnostiqué
 10
à 20% des QI 50-80 ?
 1/1000 naissances en France
 Tableau
malformatif
 RCIU
précoce
 Malformations possibles
CIV, CIA
 Fentes labiales ou labiopalatines

94
Présentation clinique
 RCIU
avec PC non conservé
 Dysmorphie faciale
 Philtrum
long, lisse et bombé
 Fentes palpébrales étroites …
 Malformations
 Hypoplasie
des phalanges distales
 CIA, CIV, fentes faciales
95