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GénétiqueGénétique
Cours 1 DCEM1Brigitte Benzacken ; Cytogénétique GHU Nord
Marion Gérard ; Génétique Robert DebréBénédicte Gérard; Biologie Moléculaire RDebré
2
Génétique DCEM1 2008Génétique DCEM1 2008
Généralités : Modes de transmission
MucoviscidoseMyopathie de Duchenne
X Fragile
3
Maladie génétique... 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
4
Patrimoine génétiquePatrimoine génétique
Dans le noyau 46 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
5
6
7
Chromosomes et gènes...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
8
ADN reployé +++ADN reployé +++
9
MutationsMutations
Bases ATCG Séquence normale
CCCTTTTAAAGTGTGTCCCAAAA
Séquence mutée CCCTTTTAAAGTGAGTCCCAAAA
Protéine ne fonctionne plus...
10
En résuméEn résumé
46 chromosomes 30 000 gènes Plus de 1000 gènes par chromosomes
Pas la même résolution Étude des chromosomes (caryotype) Recherche de maladie génétique
11
Impact des maladies génétiquesImpact 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 chromosomiques 0.7% Majorée par l ’âge maternel
Majorité d’enfants « normaux » !!, 96,3%
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Fardeau génétiqueFardeau génétique
Nous sommes tous des hétérozygotes !! Porteurs sains d’une ou plusieurs mutations
Selon 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 ...
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Hérédité récessiveHérédité récessive
Deux parents hétérozygotes sains Un gène normal, un gène muté
Transmission des deux gènes mutés à un enfant sur 4 Homozygote malade
14
Hérédité récessiveHérédité récessive
15
Hérédité récessiveHérédité récessive
16
Hérédité récessiveHérédité récessive
17
Exemples de maladies Exemples de maladies récessivesrécessives
Mucoviscidose Drépanocytose Hyperplasie congénitale des surrénales Phénylcétonurie
18
Histoire cliniqueHistoire clinique
19
ATCD familiauxATCD familiaux
20
Exemple :Exemple :MucoviscidoseMucoviscidose
Maladie génétique fréquente Récessive 1/2500 naissances
1/25 hétérozygotes
Maladie respiratoire et digestive Gène CFTR
Chromosome 7, bras court, 27 Exons
21
Affection génétique à transmissionAutosomique récessive
1 enfant atteint sur 2500 naissancesporteur hétérozygote: 1 individu sur 25
fréquence variable selon les populations:Bretagne celtique: 1/1600
population d'Afrique du Nord: rarepopulation asiatique: exceptionnel
Mucoviscidose
22
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
COOH
NBF2
NBF1 domaine R
N
C
Domaine extracellulaire
Membrane plasmique
Cytoplasme
NH2
domaines NBF1 Domaine R domaines NBF2 transmembranaires transmembranaires
CFTR glycoprotéine transmembranaire
23
MUCOVISCIDOSE Enquête en France: 19 laboratoires: 3595 patients
7190 allèles6700 allèles mutés identifiés
300 mutations différentes (93,2%)
F508: 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
24
Arbre généalogiqueArbre généalogiqueATCD mucoviscidoseATCD mucoviscidose
Enfant atteint demucoviscidose
Hétérozygotesobligatoires
1/21/4
1/8 1/25
1/8x1/25x1/4= 1/800
25
Modes de révélationModes de révélation
Prénatal Hyper-échogénéicité du grêle
1% (chromosomique, viral , vasculaire, mucov)
Péritonite méconiale Absence de vésicule bilaire
Néonatal Occlusion néonatale par iléus méconial
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Adresser en consultation de Adresser en consultation de génétiquegénétique
Déterminer risque ou non Etude 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)
27
Arbre généalogiqueArbre généalogiqueATCD mucoviscidoseATCD mucoviscidose
1/125
1 x 1/125 x 1/4 = 1/500
?
28
Arbre généalogiqueArbre généalogiqueHémochromatoseHémochromatose
Maladehémochromatose(1/400)
1/2 1/10
1/2x1/10x1/4= 1/80
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Maladie récessiveMaladie récessive
Pas de DPN Diagnostic clinique
Ferritine Dépistage des hétérozygotes ??
Non, sauf conseil génétique
30
Hérédité dominanteHérédité dominante
Critères de reconnaissance, une personne atteinte, transmet à un
enfant sur 2
31
Hérédité dominanteHérédité dominante
32
Hérédité dominanteHérédité dominante
33
Exemples de maladies Exemples de maladies dominantesdominantes
Syndrome de Marfan Hypochondroplasie Maladie de Stickler
34
Hérédité MendélienneHérédité Mendélienne
Autosomique dominante Autosomique Récessive Dominante liée à l’X Récessive liée à l’X Holandrique (liée à l’Y)
35
Conductrice obligatoireConductrice obligatoire
Par définition Un frère et une fils atteints Deux fils atteints
Par extensionUn fils atteint ET une fille conductrice obligatoire
36
Transmission Récessive liée à l ’XTransmission Récessive liée à l ’X
Notion de conductrice obligatoire
M >>> F
Pas de transmission Père-Fils
Transmission verticale
37
Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X
Garçons atteints !!!!!
50 % des garçons atteints
50 % des filles conductrices
38
Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X
XY XXXX
XY XX
XY
39
Hérédité lié à l ’XHérédité lié à l ’X
40
Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X
Hémophilie Daltonisme Myopathie de Duchenne de Boulogne
41
3 types de transmissions liées à l ’X Dominant lié à l ’X létal chez le garçon dominant lié à l ’X avec paradoxe de Sherman Récessif lié à l ’X
Transmission en général par les filles si récessif Transmission par les pères si dominant non létal Jamais de transmission Père Fils
Hérédité Liée à l ’X (1)Hérédité Liée à l ’X (1)
42
Incontinentia pigmenti Mutation du gène NEMO (Xq28)
Hérédité DLX (2)Hérédité DLX (2)
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Syndrome de l ’X fragile Amplification de triplet CGG (Xq28) Conseil génétique difficile
Hérédité DLX (3)Hérédité DLX (3)
100 CGG
180 450 400
18001500 1500 1200180 180
450
450450 550
Pré mutation 59-230
44
Myopathie de Duchenne de Boulogne 1/3500 Mutations dans le gène de la Dystrophine (Xp21)
Hérédité RLX (4)Hérédité RLX (4)
45
Cas des filles atteintesCas des filles atteintes
Monosomie X Biais d’inactivation Mutation sur l’allèle homologue
46
Conseil génétiqueConseil 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)
47
Exemple :Exemple :Syndrome de l’X fragileSyndrome 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 d ’Alexis Troubles précoces de la relation mère-enfant ...
48
49
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
CliniqueClinique
50
Génétique X fragileGénétique 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
51
52
Mécanisme génétiqueMécanisme 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
53
PrénatalPrénatal
Depuis l’élucidation moléculaire, possible Ponction de trophoblastes à 11 SA PCR
Allèles normaux et petites prémutations
Southern blot Analyse l’ADN Taille des fragments Méthylation
54
Dépistage précoce X fraDépistage précoce X fra
Éviter les récurrences DPN
Prise en charge précoce en CAMPS Lutter contre l’enfermement psychotique Guidance parentale
55
DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE DUCHENNE (DMD)
Fréquence: 1/3500 garçon né vivantquelque soit la population
Transmission: récessive liée à l’X
Physiopathologie:dégénérescence lente et inéluctable
des fibres musculaires
(1860)
56
DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE BECKER (BMD)
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.
(1955)
57
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
58
Le gène de la Dystrophine: 2400 Kb
5 ' 3 '
1 79
Pm 3 4 6 17 19 43 508 12 13
44
454748
51
52 60
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- Recombinaisons (12%)
59
60
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.
Mme M
LéoPaul
DéfinitionTraitement - GravitéMode de transmissionGène – Mutation(s)DPN
Lydie
61
Mme M
3DCD
Recherche d ’antécédents familiaux
LéoPaul
à 9 ansMyopathie?
Lydie
62
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
63
Léo Témoin normal
343
5013
647
6052
64
Léo Témoin normal
343
5013
647
6052
Délétion3 -> 43
65
3DCD à 9 ansMyopathie?
LéoPaul Lydie
Mme M.
Résultats de biologie moléculaire
Conduite à tenir?
Délétion 3->43
66
?
? ? 3DCD à 9 ansMyopathie?
LéoPaul Lydie
Délétion 3->43
Hier, appréciation du statut de conductrice par diagnostic indirectAujourd’hui, évaluation du statut de conductrice par diagnostic direct
?
67
?
? ?
?
LéoPaul Lydie
Mme D.
Diagnostic indirect: étude familiale, polymorphisme.
S50 S49S45S44Ex17Dys II
213311
213311
213311
222312
123212
123212
222312
123212
222deldel2
Mme M.
Mme A.
Conductrice ou non?Mme D?Mme M?Mme F?Mme A?
213311
Mme F.
?
68
N
d N
N
LéoPaul Lydie
Mme D.
S50 S49S45S44Ex17Dys II
213311
213311
213311
222312
123212
123212
222312
123212
222deldel2
Mme M.
Mme A.
213311
Mme F.
?
Diagnostic direct: PCR quantitative: S44 et Ex17
Mme M. est conductrice:néomutation survenuechez elle
69
Mme D. et son mari vous consultent. Ce couple envisage une grossesse et s ’inquièteen 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
Conduite à tenir?
Mme D. Léon
70
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
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Pas de délétion
CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II
141112211
141112211
214321121
323211232
323211232
232313412
214321232
214321121
323211232
Conductrice ou non?III2?II4?
II
III
72
Conductrice ou non?II4?Non Conductrice
Pas de DPN ?!III2? Pas de réponse: RECOMBINAISON
Pas de délétion
CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II
141112211
141112211
214321121
323211232
323211232
232313412
214321232
214321121
323211232
II
III
73
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)
74
M+
CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II
141112211
141112211
214321121
323211232
323211232
232313412
214321232
214321121
323211232
II
III M+
M+
Conductrice ou non?
II4?Non Conductrice Pas de DPN
III2? Conductrice DPN possible
N
75
34
HÉRÉDITÉ MITOCHONDRIALEHÉRÉDITÉ 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.
76
35
Hérédité MitochondrialeHérédité 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.
77
Hérédité mitochondrialeHérédité mitochondriale
78
79
80
81
Conseil génétique en pratiqueConseil génétique en pratique
82
83
84
Consultations de génétiqueConsultations de génétique
Interrogatoire Généalogie Examen Clinique Photographies avec le consentement des
patients Examens Complémentaires
85
ConsanguinitéConsanguinité
86
36A
B
D
C
E
F
G
87
37AD
AR
DLX
RLX
LY
Mito
Mito
88
Hérédité ChromosomiqueHérédité Chromosomique
Analyse dysmorphologiqueAnalyse dysmorphologique
89
90
MicrodélétionMicrodélétionEX: Syndrome de WilliamsEX: Syndrome de Williams
Mathieu 1 an Retard discret des acquisitions Cardiopathie
Sténose supravalvulaire de l ’aorte Sténose Artère pulmonaire
Hypercalcémie néonatale Dysmorphie spécifique
91
Génétique du syndrome de Génétique du syndrome de WilliamsWilliams
Hérédité Sporadique Rare dominance
Locus génétique Chromosome 7
Microdélétion 7q11 Hémizygotie au locus Elastine
Délétions Autres gènes de la région: LIM Kinase 1 …..
92
93
Syndromes acquisSyndromes acquis
Syndrome de l’alcoolisme fœtal
94
Autres « maladies héritées », Autres « maladies héritées », non génétiquesnon 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
95
Présentation cliniquePrésentation 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
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