06/11/13 BENARD Mathilde L2 Génétique Médicale Pr

GENETIQUE MEDICALE – Génétique chromosomique
06/11/13
BENARD Mathilde L2
Génétique Médicale
Pr.LEVY
14 pages
Génétique chromosomique : Structure des chromosomes/caryotype, Principes des études en
cytogénétique et Anomalies de nombres et de structures.
Référence utile en génétique : http://college-genetique.igh.cnrs.fr/sommaire.html
A. Introduction
La génétique médicale est une discipline née il y a une trentaine année. Avant, toutes les spécialités médicales
"faisaient de la génétique", voyaient des malades atteints de maladies génétiques mais parfois sans savoir même
que le patient avait une maladie génétique. Le concept de génétique a évolué, et aujourd'hui devrait s'adapter/ se
coller à un autre concept : celui de maladie rare.
Les maladies rares sont des maladies chroniques, invalidantes. Elles sont à 80 voir à 90% d'origine génétique
et concernent en France 3 millions de malades.
La génétique et les maladies génétiques sont donc une priorité de santé publique à laquelle on doit s'intéresser
aussi bien sur le plan médical, moléculaire ou de la recherche.
On dénombre environ 7 à 8 000 maladies rares qui sont extrêmement diverses. La très grande majorité ont une
origine génétique (souvent une mutation ponctuelle ou alors une maladie chromosomique). Ce sont des
pathologies qui concernent une personne sur 20 de manière directe (implication directe, dans le sens où la
maladie ne concerne pas les apparentés, mais que la personne est directement concernée par la maladie
génétique). La génétique concerne toutes les disciplines médicales, tous les organes et tous les systèmes ; cela
implique beaucoup d'analyses. C'est une discipline transversale qui traite de la prise en charge des malades
comme de la recherche fondamentale ou directe.
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Plan :
A. Introduction
B. Structure des chromosomes/caryotype
C. Principes des études en cytogénétique
I. Techniques de cytogénétique
II. Techniques de marquage
III. Caryotype normal et haute résolution
D. Cytogénétique médicale
I. Introduction
II. Circonstances de découverte
III. Examen clinique
IV.Résultats : les anomalies chromosomiques de nombre et de structures

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B. Structure des chromosomes/ caryotype
Lorsque l'on parle d'ADN, de chromatine ou de chromosome, c'est la même molécule qui est le support de
l'information génétique avec différents niveaux de compaction et d'association.
Cytogénétique : étude morphologique du matériel génétique se présentant sous forme de chromosomes.
Le mot chromosome vient de khroma (couleur) et soma (élément). C'est une molécule d'ADN associée à des
protéines qui est le support de l'information génétique. C'est la modalité d'organisation de l'ADN dans la
cellule en division (mitotique ou méiotique) par la condensation de la chromatine et l'association avec des
protéines structurales. Le nombre de chromosomes est caractéristique de chaque espèce. Exemple chez l'homme
: 46 chromosomes, les cellules sont diploïdes (à l'exception des gamètes).
Le caryotype correspond à l'analyse globale du génome sous la forme de chromosomes condensés à partir de
laquelle on peut déterminer leur nombre mais aussi leur structure.
C. Principes des études en cytogénétique
I. Techniques de cytogénétique
-Cytogénétique conventionnelle :
oCaryotype standard
oCaryotype haute résolution (= Caryotype despiralisé) : permet de définir beaucoup plus finement
le niveau de chaque région/sous-région/bande des chromosomes
-Cytogénétique moléculaire :
oHybridation in situ en fluorescence (FISH)
oCaryotype moléculaire (CGH microarrays =ACPA)
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Cytogénétique conventionnelle
Attention, il faut toujours une attestation de consultation et de consentement éclairé. Le matériel cellulaire peut
être n'importe quel type de cellules :
-Lymphocytes T (sang)
-Fibroblastes (peau, gonades)
-Amniocytes (liquide amniotique)
-Cellules trophoblastiques (villosités choriales)
-Autres : tumeurs, moelle osseuse… (Permettent de déterminer le diagnostic précis de certaines formes
de cancers et d'en définir le pronostic)
Le seul stade de la division cellulaire où les chromosomes sont visibles est le stade de la métaphase. La mitose
correspond à des cellules en division, elle est spontanée mais on est obligé, lorsque l'on veut faire des analyses
chromosomiques ciblées, de bloquer des cellules lors de leurs mitoses pour pouvoir observer leurs
chromosomes ; on effectue pour cela des cultures cellulaires.
Différentes étapes :
1) Cellules en division spontanée ou culture cellulaire (stérile)
Durée variable en fonction du tissu :
-Lymphocytes : 72-96h
-Fibroblastes : 3 semaines
-Amniocytes : 10 jours
-Cellules trophoblastiques : spontanée ou 10 jours
2) Arrêt forcé du cycle cellulaire au stade métaphasique avec utilisation de la colchicine (inhibiteur du
cycle, utilisé dans la goutte)
3) Choc hypotonique (qui est une étape importante)
-Fragilisation et enlèvement des membranes cytoplasmiques et nucléaires
-Gonflement des cellules, dispersion des chromosomes
4) Fixations successives
5) Recueil ou étalement des chromosomes (température + hygrométrie contrôlée)
6) Coloration Giemsa et marquage chromosomique : dénaturation
-Complémentarité des différentes techniques
7) Analyse au microscope à contraste de phase
II. Techniques de marquage
Pour pouvoir déterminer quel est le chromosome que l'on observe, il faut pouvoir les marquer. Tous les
chromosomes ont la même composition initiale (ADN+ protéine) et la même couleur. Il faut donc choisir les
régions chromosomiques à observer selon leurs richesses en bases chimiques de l'ADN (richesse en bases CG
ou AT → comportement différent). Certains agents chimiques permettent de définir les différentes bandes des
chromosomes.
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Principe : - Succession de bandes claires et sombres, longitudinales et caractéristiques de chaque paire
chromosomique
- Nombre de bandes variable en fonction de la condensation de la chromatine. Résolution 300-550
bandes/lot haploïde de chromosomes.
Types (ne pas apprendre) :
–Bandes G : dénaturation enzymatique (trypsine) + coloration Giemsa (GTG)
–Bandes R : dénaturation thermique ménagée + coloration Giemsa (RHG)
–Bandes C : baryum + coloration Giemsa (hétérochromatine constitutive)
–Autres : coloration à Ag (NORs), bandes T, bandes Q
-Bras long : q
-Bras court : p
-Indice centromérique : permet de déterminer le numéro du chromosome et sa taille :[p/p+q]. Cet indice
permet de classer les chromosomes dans différentes catégories, il y a 7 groupes de A à G. Le groupe A
contient par exemple les chromosomes 1, 2 et 3 (les plus gros) et le groupe G les chromosomes 21 et
22 (les plus petits)
Bandes R (= Rivers)
La première technique qui a permi de colorer les chromosomes et de définir des bandes était une technique
utilisant la tynacrine. Mais une autre technique mise au point en Europe a permit de mieux voir les extrémités
télomériques (régions importantes dans de nombreuses maladies).
a. Coloration Giemsa (= coloration standard)
C'est un colorant ayant une affinité pour l'ADN (observation des chromosomes et de la chromatine). Elle
permet uniquement de définir le nombre de chromosomes, donc de détecter des anomalies chromosomiques de
nombre et de les classer par leur taille (avec les 7 groupes de chromosomes).
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b. Classification des chromosomes selon leur indice centromérique
Une autre manière de déterminer la classification chromosomique (caryotype) est de classer les chromosomes
selon leur indice centromérique.
•Métacentriques : bras court et long de taille identique. Ex : chromosome 1
•Sub métacentriques : taille du bras court < taille du bras long. Ex : chromosomes 12 et 8
•Acrocentriques : bras court quasi inexistant (région des organisateurs nucléolaires, ne contient que très
peu de gènes codant surtout pour les ARNr). Ex : chromosomes 13, 14 et 22.
c. Bandes G
•Digestion enzymatique ménagée + giemsa
•Région d'ADN riches en A-T, correspondant à des régions condensées précocement lors du cycle
cellulaire, à réplication tardive, pauvres en gènes actifs.
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