Neurogénétique et génétique des maladies héréditaires
Diagnostic des principaux syndromes de microduplication et de microdélétion (code test 01.02.05.300)

syndrome de microdélétion 1p36 causée par la délétion (dans 7 % des cas - translocation) d'une section du bras court (p) du chromosome 1 (1p-monosomie). La gravité des symptômes dépend de la région spécifique et du type de délétion (réarrangements terminaux, interstitiels, complexes). Se manifestent cliniquement par un retard de développement, une hypotonie musculaire, des anomalies cranio-faciales : sourcils droits, yeux enfoncés, rétrusion de la partie médiane du visage, arête du nez large et concave, philtrum allongé, menton pointu, fontanelle large et à cicatrisation longue, microbrachycéphalie, épicanthe, oreilles basses tournées vers l'arrière, brachy- et camptodactylie et membres inférieurs raccourcis, des convulsions sont possibles. D'autres caractéristiques comprennent des anomalies structurelles du cerveau, des malformations cardiaques congénitales, des troubles visuels et oculaires, une perte auditive et des anomalies du squelette, des organes génitaux externes et des reins.

Le plus souvent, la mutation se produit de novo, mais dans de rares cas, elle peut apparaître si l'un des parents présente un réarrangement équilibré (caché) - une translocation affectant la région 1p36. Les porteurs d'une translocation équilibrée ne présentent pas de symptômes de la maladie, mais il existe un risque de 50 % de transmettre la mutation à la génération suivante. Par conséquent, il est recommandé de procéder à un examen génétique moléculaire des parents d'un patient présentant un syndrome de microdélétion 1p36 confirmé.

Recherche génétique :

- TNFRSF4

GNB1

GABRD

Syndrome de microdélétion 2p16.1-p15 causée par la suppression de 16,1 à 15 sections du bras court (p) du 2ème chromosome. La suppression d’une section d’un chromosome peut concerner jusqu’à 12 gènes connus. Les signes cliniques comprennent un retard psychomoteur et développement de la parole et anomalies cranio-faciales, telles que : télécanthe, paupières tombantes et coins externes des yeux, fissure palpébrale étroite (forme d'œil anti-mongoloïde), arête du nez proéminente, palais haut, philtrum allongé, lèvre supérieure inversée. Certains patients présentent une microcéphalie, une hypoplasie du nerf optique, des anomalies rénales et une hydronéphrose, une hypertrophie des mamelons, une petite taille, une dysplasie corticale, une camptodactylie et une déformation en pied de pigeon des orteils.

Dans tous les cas décrits, la délétion s'est produite de novo et le risque de transmission de cette maladie par la fratrie est égal à la moyenne de la population. Si les parents ont une translocation équilibrée ou un mosaïcisme germinal, le risque de développer la maladie chez les frères et sœurs est supérieur au risque moyen de la population, c'est pourquoi une analyse génétique moléculaire est recommandée pour les parents d'un enfant atteint du syndrome de microdélétion 2p16.1-p15.

Recherche génétique :

REL

PEX13

2q23.1 syndrome de microdélétion/microduplication est provoquée par la perte (délétion) ou le doublement (duplication) d'une section du bras long (q) du chromosome 2 en position 23.1, dans la région critique de laquelle se situe le gène MBD5 ou certains de ses exons (délétions interstitielles en ~ 5% des cas). Une variante hétérozygote de la séquence pathogène du gène MBD5 est également possible (~5 %). Ce gène est sensible à la dose, donc une diminution (délétion) ou une augmentation (duplication) de la dose du gène conduit au développement du syndrome de microdélétion/microduplication 2q23.1.

Cette maladie se caractérise par un retard général de développement, des troubles sévères de la parole (la plupart des patients sont incapables de parler ou de prononcer des mots individuels, des phrases ou des phrases courtes), des convulsions dont l'apparition survient à l'âge de deux ans ; les troubles du sommeil se manifestant par une somnolence diurne excessive, et comportement déviant, y compris le comportement autistique, l'automutilation intentionnelle et le comportement agressif. D'autres signes cliniques comprennent une microcéphalie, une bouche large, une lèvre supérieure retroussée, des incisives proéminentes, des coins de la bouche tombants, une macroglossie et des anomalies de l'oreille.

La délétion et la duplication se produisent de novo, mais une transmission autosomique dominante de la maladie d'un parent a été décrite, qui peut être associée à une pénétrance réduite. À cet égard, le diagnostic génétique est recommandé aux deux parents pour calculer le risque de maladie chez les frères et sœurs.

Étudegènes :

MBD5

Délétion 2q23.1 contenant le gène MBD5 ou une partie de celui-ci (~90 % des patients)

Délétion interstitielle contenant un ou plusieurs exons du gène MBD5 (~ 5 %)

Variant hétérozygote de la séquence pathogène du gène MBD5 (~5%)

SATB2 - syndrome associé causée par des perturbations du fonctionnement du gène SATB2, localisé dans le bras long (q) du chromosome 2 en position 32-33, dues à une délétion, une duplication, une translocation ou des mutations ponctuelles. Le gène SATB2 code pour une protéine du même nom, impliquée dans le développement normal des systèmes nerveux et squelettique, y compris les structures du visage. Les principaux symptômes comprennent de graves troubles de la parole, des anomalies du développement du palais, des os et du cerveau et des troubles du comportement. L'apparition de la maladie survient à l'âge de 2 ans.

La mutation se produit de novo et est héritée de manière autosomique dominante. Si les parents ont une translocation équilibrée ou un mosaïcisme germinal, le risque de développer la maladie chez les frères et sœurs est supérieur au risque moyen de la population, c'est pourquoi une analyse génétique moléculaire est recommandée pour les parents d'un enfant atteint du syndrome associé à SATB2.

Recherche génétique :

- SATB2

Délétions importantes, délétions et duplications intragéniques, et réarrangements, y compris SATB2, mutations ponctuelles.

Syndrome de microdélétion/microduplication 3q29 causée par la suppression ou la duplication de la 29e région du bras long (q) du chromosome 3. Les patients atteints de microduplication se caractérisent par des retards de développement, une microcéphalie et des troubles ophtalmologiques, des anomalies cardiaques ; hypotonie musculaire, retard du développement de la parole, craniosténose, palais « gothique » haut, anomalies dento-faciales, surdité de transmission, anomalies du système musculo-squelettique ; convulsions. Souvent, de nombreux porteurs de cette duplication ne présentent pas de symptômes graves, associés à une pénétrance réduite.

La mutation peut survenir de novo ou être héritée d’un parent asymptomatique porteur de la mutation.

Le syndrome de microdélétion 3q29 se manifeste cliniquement par un retard étapes clés développement de l'enfant (assis, marcher, parler), otites moyennes et infections respiratoires fréquentes, microcéphalie. Certains bébés naissent avec une fente labiale ou palatine et peuvent souffrir de malformations cardiaques. Avec l’âge, des troubles comportementaux et mentaux peuvent se développer. La présentation clinique est extrêmement variable et certaines personnes présentant une délétion 3q29 peuvent présenter des symptômes légers ou ne pas être du tout conscientes de la maladie.

La mutation se produit de novo, mais si les parents présentent un degré léger de maladie, la transmission de la mutation se produit de manière autosomique dominante.

Recherche génétique :

- DLG1, mais la pénétrance n'est pas de 100 pour cent.

Syndrome de Wolf-Hirschhorn se produit en raison d'une délétion ou d'une translocation déséquilibrée de la région télomérique du bras court (p) du chromosome 4 en position 16 (4p16). Rarement, les patients présentent ce que l'on appelle un « chromosome 4 en anneau », qui peut survenir si la délétion se produit aux deux extrémités du chromosome et que ces derniers subissent une fusion et forment une structure en anneau. La taille de la délétion peut varier, ce qui est probablement lié à la gravité des symptômes.

La maladie se caractérise par des anomalies cranio-faciales typiques, notamment un développement anormal du crâne sous la forme de ce qu'on appelle le « casque de guerrier grec » (une large arête du nez fusionnant avec la partie frontale du crâne), une microcéphalie, une racine des cheveux antérieure avec glabelle proéminente, yeux écartés (hypertélorisme), épicanthe, sourcils arqués relevés, philtrum raccourci, coins de la bouche tombants, micrognathie (sous-développement de la mâchoire supérieure), développement insuffisant des oreillettes ou formation d'excroissances pré-auriculaires . Tous les patients présentent un retard de croissance prénatal, suivi d'un retard de développement postnatal et d'une hypotonie musculaire en combinaison avec leur sous-développement. Il existe également un retard de développement général de gravité variable et des convulsions. D'autres symptômes comprennent des anomalies squelettiques, des malformations cardiaques congénitales, une surdité (dans la plupart des cas, des anomalies de transmission, du développement du tractus urogénital, des anomalies structurelles du cerveau).

Dans 85 à 90 % des cas, la mutation se produit de novo dans les gamètes ou aux premiers stades de développement. Dans d'autres cas, les parents sont porteurs d'une translocation équilibrée, ce qui conduit à la formation d'une translocation déséquilibrée chez leur progéniture, qui comprend la délétion d'une section du 4ème chromosome (monosomie).

Le risque de maladie chez les frères et sœurs dépend du fait que la délétion soit survenue de novo (le risque de maladie est égal au risque moyen de la population) ou du fait d'une translocation déséquilibrée (le risque de maladie est supérieur au risque moyen de la population).

Recherche génétique :

LETM1

WHSC1(NSD2)

Syndrome du chat qui pleure causée par la suppression du bras court (p) du chromosome 5. Les principales manifestations cliniques comprennent des pleurs monotones à haute fréquence, une microcéphalie, une large arête du nez, un épicanthe, une micrognathie, des dermatoglyphes altérés, ainsi que de graves troubles psychomoteurs et un retard mental. Les anomalies du développement du cœur et des reins sont rares ; la présence d'excroissances pré-auriculaires, de syndactylie, d'hypospadias et de cryptorchidie est possible. Les symptômes cliniques dépendent de la taille de la délétion et peuvent varier considérablement.

Dans la plupart des cas, la délétion se produit de novo, c'est-à-dire que la probabilité de développer la maladie chez les frères et sœurs est égale au risque moyen dans la population. Cependant, dans 10 % des cas, cette condition est héritée d'un parent porteur d'un réarrangement équilibré, ce qui conduit à la formation d'un réarrangement déséquilibré avec délétion chez la progéniture. Pour déterminer la probabilité de développer la maladie chez les frères et sœurs, un examen génétique moléculaire des deux parents est recommandé.

Pour détecter cette mutation, des tests pour les gènes TERT et SEMA5A sont utilisés. La sensibilité des tests de diagnostic est de 90 à 95 %, en raison de l'incapacité à détecter les délétions interstitielles.

Recherche génétique :

- TERT

SEMA5A

Syndrome de Sotos causée par une délétion du bras long du chromosome 5 (5q35) ou une mutation hétérozygote du gène NSD1.

Le syndrome de Sotos se caractérise par trois manifestations cliniques importantes : un aspect spécifique (front large et proéminent, poils clairsemés dans la partie frontotemporale de la tête, forme des yeux anti-mongoloïde, rougissement, visage allongé et pointu, menton pointu), une taille excessive (taille et /ou un tour de tête supérieur à deux fois la norme), des difficultés d'apprentissage (retard de développement précoce, retard mental modéré et sévère). D'autres symptômes comprennent des troubles du comportement, une ossification précoce, des malformations cardiaques, des anomalies du crâne et des reins, une flexibilité articulaire accrue, des pieds plats, une scoliose, une jaunisse néonatale, une hypotonie musculaire et des convulsions.

Le plus souvent, la mutation se produit de novo lors de la formation des gamètes. Généralement, les patients n'ont pas d'antécédents familiaux de cette maladie.

Dans 5 % des cas, le parent du proposant est porteur d'une mutation pathogène, et comme la maladie est héritée de manière autosomique dominante, le risque de développer le syndrome de Sotos chez la fratrie est de 50 %. Des tests génétiques moléculaires des parents sont recommandés.

Recherche génétique :

- NSD1

Syndrome de Williams-Beuren(syndrome de duplication 7q11.23) est dû à la duplication d'une section du bras long du chromosome 7. Cette région est critique et comprend 26 à 28 gènes, en particulier le gène ELN, dont la duplication est probablement associée à la dilatation aortique qui se produit dans ce syndrome. De plus, la maladie se caractérise par des lésions du système cardiovasculaire (artériopathie à l'élastine, sténose pulmonaire périphérique, sténose aortique supravalvulaire, hypertension), un aspect caractéristique, une dysplasie du tissu conjonctif, des troubles neurologiques (hypotonie musculaire, mouvements involontaires, troubles de la marche et de la posture), troubles de la parole (apraxie de la parole chez l'enfant, dysarthrie, troubles phonologiques), troubles du comportement (trouble anxieux, comportement agressif, mutisme sélectif, trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité, trouble du spectre autistique), retard mental, troubles endocriniens (hypercalcémie, hypercalciurie, hypothyroïdie, puberté précoce maturation). Environ 30 % des patients présentent une ou plusieurs malformations. Les troubles de l’alimentation entraînent souvent une faible prise de poids pendant la petite enfance. En raison de l’hypotonie musculaire et de l’extensibilité excessive des articulations, les étapes normales du développement d’un enfant peuvent être retardées.

La duplication se produit de novo et se produit le plus souvent lors de la formation des gamètes. Généralement, les patients n’ont pas d’antécédents familiaux de cette maladie. Dans un quart des cas, l'enfant hérite d'un chromosome avec une section dupliquée d'un parent qui a effacé les symptômes. La transmission de la maladie se produit selon un schéma autosomique dominant. Le risque de transmettre la maladie à la descendance d'un parent porteur d'un chromosome avec duplication est de 50 %. Une analyse génétique moléculaire est recommandée pour la présence de duplication chez les parents.

Recherche génétique :

- ELN

Syndrome de Langer-Giedion (syndrome trichorhinophalangien)IItype) (0,2-1:100 000)

Le syndrome de Langer-Giedion (syndrome trichorhinophalangien de type II) est provoqué par une délétion de la région 24.11-24.13 du bras long du chromosome 8, dont la taille détermine la gravité des manifestations cliniques. La maladie se caractérise par le développement d'un ectoderme (petits poils clairsemés, dépigmentés et à croissance lente, onychodystrophie, micromastie), ainsi que par des déformations du squelette (petite taille, pieds raccourcis, brachydactylie avec déviation ulnaire ou radiale des doigts, manifestations précoces de dysplasie de la hanche). ), des ostéochondromes multiples (on les trouve initialement au niveau de l'omoplate et près du coude et articulations du genouâgés de 1 mois à 6 ans) et un risque élevé de troubles mentaux léger retard et de gravité modérée.

La délétion se produit de novo et se produit le plus souvent lors de la formation des gamètes. Généralement, les patients n’ont pas d’antécédents familiaux de cette maladie. Dans certains cas, un enfant hérite d’un chromosome avec une section supprimée d’un parent dont les symptômes ont été effacés. La transmission de la maladie se produit selon un schéma autosomique dominant. Le risque de transmettre la maladie à la descendance d'un parent porteur d'un chromosome avec duplication est de 50 %. Une analyse génétique moléculaire est recommandée pour déterminer la présence de la délétion chez les parents.

Recherche génétique :

- TRPS1

EXT1

Syndrome 9q22.3 microdélétions causée par la suppression de la section 22.3 du bras long du chromosome 9. Cette région comprend le gène PTCH1, dont la mutation conduit au développement du syndrome de Gorlin (syndrome de carcinome basocellulaire névoïde), de sorte que les manifestations cliniques de ces maladies sont similaires. Un retard de développement et/ou un retard mental, une craniosténose métopique, une hydrocéphalie obstructive, une macrosomie pré et postnatale et des convulsions sont également possibles. Les patients atteints du syndrome de microdélétion 9q22.3 présentent un risque élevé de développer une tumeur de Wilms (néphroblastome). Les manifestations typiques du syndrome de Gorlin comprennent : calcification de la faux cérébrale avant l'âge de 20 ans, carcinome basocellulaire, kératocystes odontogènes, dépressions ponctuelles sur les paumes et les plantes ; Les patients atteints de ce syndrome présentent un risque accru de médulloblastome, ainsi que de fibromes cardiaques et ovariens. Les symptômes du syndrome de microdélétion 9q22.3 sont très variables et dépendent de la taille de la microdélétion, qui peut atteindre 270 gènes.

Cette mutation peut être héréditaire (dans ce cas, les parents sont porteurs d'un réarrangement équilibré (caché) - une translocation affectant 9q22.3) ou survenir de novo. Si les parents ont une translocation équilibrée, le risque de développer la maladie chez les frères et sœurs est supérieur au risque moyen de la population, c'est pourquoi une analyse génétique moléculaire est recommandée pour les parents d'un enfant atteint du syndrome de microdélétion 9q22.3.

La maladie se transmet sur un mode autosomique dominant et le risque de transmettre la mutation d'un parent porteur d'une délétion 9q22.3 à sa progéniture est de 50 %.

Recherche génétique :

- FANCC

PTCH1

Syndrome de DiGeorge/syndrome vélocardiofacial se produit en raison de la suppression de la région 11.2 du bras long du chromosome 22 ou de la région 14 du bras court du chromosome 10. Cliniquement caractérisé par des malformations cardiaques congénitales (tétralogie de Fallot, atrésie de la crosse aortique, communication interventriculaire, tronc artériel commun) ; défauts du palais (en particulier insuffisance vélopharyngée, fente palatine congénitale et l'une de ses formes - fente palatine sous-muqueuse (cachée), fente palatine) et traits caractéristiques visage (ce signe est présent chez la plupart des patients d’Europe du Nord). A cela s'ajoutent une aplasie du thymus, entraînant une immunodéficience, et une aplasie des glandes parathyroïdes, entraînant une hypocalcémie, ainsi que des troubles de l'alimentation et de la déglutition, de la constipation (dans certains cas, elle peut être associée à des anomalies du développement du tractus gastro-intestinal). , tels que malrotation, atrésie anale, maladie de Hirschsprung), anomalies du développement rénal, perte auditive (de transmission et neurosensorielle), anomalies laryngotrachéo-œsophagiennes, manque d'hormone de croissance (hormone somatotrope), maladies auto-immunes, convulsions (idiopathiques ou associées à une hypocalcémie), anomalies du développement du système nerveux central (syndrome de la moelle épinière attachée) et du squelette (scoliose, pied bot, polydactylie, craniosténose), troubles ophtalmologiques (strabisme, embryotoxon postérieur, angiopathie vasculaire rétinienne, sclérocornée, anophtalmie). ), hypoplasie de l'émail, maladies malignes (rares).

Les retards de développement (en particulier le retard du développement de la parole), le retard mental et les difficultés d'apprentissage sont typiques (il existe cependant une prédominance significative de l'intelligence non verbale sur l'intelligence verbale). L'autisme et les troubles du spectre autistique surviennent chez 20 % des patients enfance, maladie mentale (en particulier schizophrénie) - chez 25 % des adultes. Le trouble déficitaire de l’attention, le trouble anxieux, la persévérance et les troubles de socialisation sont courants.

Dans 90 % des cas, la délétion se produit de novo et le plus souvent lors de la formation des gamètes. Généralement, les patients n’ont pas d’antécédents familiaux de cette maladie. Dans 10 % des cas, un enfant hérite d'un chromosome avec une région délétée d'un parent chez qui la maladie peut rester cliniquement inexprimée. La transmission de la maladie se produit selon un schéma autosomique dominant. Le risque de transmettre la maladie à la progéniture d'un parent porteur d'un chromosome présentant une délétion est de 50 %. Une analyse génétique moléculaire est recommandée pour déterminer la présence de la délétion chez les parents.

Recherche génétique :

- CLDN5, région de l'Alberta

GP1BB, région AB

SNAP29, CD régional

PPIL2 ; distale 22q11

RTDR1 ; distale 22q11

GATA3

Avec le syndrome Syndrome de Prader-Willi et Angelman le même locus du bras long du chromosome 15 (15q11.2-13) est endommagé, mais les manifestations cliniques de ces maladies diffèrent considérablement, ce qui est associé à la diversité des mécanismes de leur apparition et à l'implication du phénomène de génomique empreinte dans leur développement (phénomène dans lequel l'activité de divers gènes varie en fonction de leur origine parentale). Il convient de noter que les gènes qui ont subi des mutations dans ces maladies (région critique de Prader-Willi) « fonctionnent » normalement uniquement sur le chromosome paternel (gènes SNRPN) ou maternel (gène UBEA3), tandis que sur le chromosome maternel ou paternel, ils sont méthylés. et, par conséquent, désactivé.

Il existe plusieurs causes au syndrome de Prader-Willi : délétion d'une section du 15ème chromosome hérité du père (70 % des cas), disomie uniparentale, dans laquelle les deux 15ème chromosomes sont d'origine maternelle (donc les deux copies du matériel génétique sont méthylés et non exprimés) (28 % des cas). Dans moins de 1 % des cas, la maladie est due à une mutation du centre d’empreinte du chromosome paternel. Une translocation déséquilibrée de cette région et une épimutation provoquée par l'incapacité de déméthyler le chromosome maternel paternel lors de la spermatogenèse sont également possibles.

Les causes du développement du syndrome d'Angelman sont : la délétion de la région Prader-Willi/Angelman, localisée sur le chromosome 15, héritée de la mère ; mutation du gène UBEA3, localisée sur le chromosome 15, héritée de la mère (ce gène est imprimé sur le chromosome paternel), disomie uniparentale paternelle ou défaut d'empreinte.

Le syndrome de Prader-Willi se caractérise par une hypotonie musculaire, des troubles de l'alimentation pendant la petite enfance, une tendance à trop manger dans la petite enfance et le développement progressif d'une obésité morbide. Il existe un retard dans les étapes normales du développement de la parole et du développement moteur. Tous les patients souffrent de troubles cognitifs à un degré ou à un autre. Un phénotype comportemental spécifique se manifeste sous la forme d'hystérie (colère), d'entêtement, de comportement manipulateur, de troubles obsessionnels compulsifs. Les patients des deux sexes se caractérisent par un hypogonadisme, se manifestant par une hypoplasie des organes génitaux, une puberté inférieure et une infertilité. En l’absence de traitement à l’hormone de croissance, une petite taille est caractéristique. D'autres manifestations externes incluent le strabisme et la scoliose.

Le syndrome d'Angelman se caractérise par un retard de développement sévère et un handicap mental, des troubles de la parole, une démarche ataxique et/ou des tremblements des membres, ainsi qu'un modèle comportemental unique (rires fréquents, sourire, excitabilité) qui n'est détecté qu'au cours de la première année de vie. Les retards de développement sont généralement détectés au cours des six premiers mois de la vie. Souvent, le diagnostic correct ne peut être posé qu’après plusieurs années. La microcéphalie et les convulsions sont également courantes.

Le risque de développer le syndrome de Prader-Willi chez la fratrie est différent et dépend du mécanisme de développement du réarrangement génétique : avec délétion interstitielle, disomie maternelle uniparentale et épimutation, le risque est<1%; при несбалансированной транслокации или интерстициальной делецией в центре импринтинга он может достигать 50%, а при материнской унипарентеральной дисомии с транслокацией-100%. В связи с этим рекомендовано проведение молеулярно-генетического тестирования у родителей.

Dans le syndrome d'Angelman, les réarrangements chromosomiques se produisent le plus souvent de novo au cours de la gamétogenèse. Le risque de développer la maladie chez la fratrie dépend de la cause qui a provoqué la mutation chez le proband : en cas de délétion, de disomie uniparentale paternelle ou de défaut d'empreinte, le risque est<1%; при несбалансированной транслокации, интерстициальной делеции центра импринтинга, мутации в гене UBEA3 риск может достигать 50%; при отцовской унипарентеральной дисомии с транслокацией риск достигает 100%.

Recherche génétique :

- SNRPN

UBE3A

syndrome de duplication 15q causée par la duplication de la région 15q11.2-q13.1 (dite région critique de Prader-Willi/Angelman), localisée dans le bras long du chromosome 15. Dans 80 % des cas, il existe 4 copies de la région critique (tétrasomie 15q11.2-q13.1 ou idic(15)), dans d'autres cas, une duplication interstitielle se produit, dans laquelle se trouvent 3 copies de la région critique (trisomie 15q11. 2-q13.1). En règle générale, la gravité des symptômes est réduite chez les patients atteints de trisomie.

Le syndrome se manifeste par des retards dans le développement du langage et des capacités motrices telles que la marche et la position assise, une hypotension, des convulsions et une petite taille. Des traits du visage très fins sont les caractéristiques, mais des caractéristiques telles que des plis épicanthaux (plis de peau aux coins internes d'un ou des deux yeux), un front large, une arête nasale aplatie, un nez en bouton et un palais arqué haut peuvent être présents. . De nombreux patients présentent des symptômes de troubles du spectre autistique, tels qu’une communication et des interactions sociales altérées, des intérêts obsessionnels, des cycles de sommeil perturbés (et une diminution du besoin de sommeil) et des comportements répétitifs et stéréotypés. De plus, un seuil de douleur élevé est souvent observé. Si la parole est développée, une écholalie est généralement observée. Les patients peuvent ne pas être capables de marcher ou de parler.

Tous les cas connus de tétrasomie sont survenus de novo. Avec la trisomie, 85 % des cas surviennent de novo, et dans 15 % des cas, la mutation est héritée de manière autosomique dominante (si la mutation est une délétion interstitielle) et le risque de développer la maladie chez la fratrie est de 50 %. À cet égard, des tests génétiques des parents sont recommandés.

Marqueurs génétiques :

- SNRPN

UBE3A

Syndrome de délétion 15q24 (syndrome de Witteveen-Kolk) (3:10,000-4:10,000) caractérisé par un retard global de développement, un retard mental léger à sévère, des dysmorphismes faciaux : racine des cheveux haute, yeux enfoncés, visage triangulaire. De plus, des malformations congénitales des mains et des pieds, des yeux, des organes génitaux, une instabilité articulaire et un retard de croissance peuvent être observés. Les caractéristiques moins courantes sont les convulsions, la perte auditive de transmission et de perception, l'hypospadias et/ou la micropénie.

Marqueurs génétiques :

- SEMA7A

CYP1A1

Syndrome de Rubinstein-Taybi causée par une mutation ou une délétion d'une section du bras court du chromosome 16 contenant le gène CREBBP, qui régule la croissance et la division cellulaire et est nécessaire au développement fœtal normal. Dans 3 à 8 % des cas, la maladie est causée par une mutation du gène EP300.

Elle se caractérise par des traits du visage distinctifs chez les patients (sourcils arqués, fissures palpébrales descendantes, cloison nasale basse, sourire grimaçant, palais haut), des doigts et gros orteils larges et souvent anguleux, une petite taille et la présence d'un retard mental (modéré à sévère). ). Le développement prénatal est généralement normal ; cependant, les valeurs centiles pour la taille, le poids et le périmètre crânien diminuent rapidement au cours des premiers mois de la vie. L'obésité peut apparaître dès l'enfance ou l'adolescence. Les valeurs de QI varient de 25 à 79 points. D'autres manifestations courantes peuvent inclure le colobome, la cataracte, les malformations cardiaques congénitales, les pathologies rénales et la cryptorchidie.

La mutation ou la délétion dans cette maladie se produit de novo. Cependant, en raison de la présence de cas de transmission de la maladie de manière autosomique dominante à partir de parents présentant des symptômes légers (associés à un mosaïcisme somatique) et porteurs d'une mutation du gène CREBBP (mutation faux-sens, délétion), un examen génétique des parents est recommandé. . Le risque de développer la maladie chez la fratrie est dans ce cas de 50 %.

Marqueurs génétiques :

CREBBP

LIS 1-Lissencéphalie associée (syndrome de Miller-Dieker) / lissencéphalie isolée / syndrome du double cortex (de 11,7 à 40 pour un million de naissances). La lissencéphalie et le syndrome du double cortex sont des malformations corticales causées par une migration neuronale insuffisante au cours de l'embryogenèse. La lissencéphalie se caractérise par un développement altéré des circonvolutions cérébrales - agyrie et pachygyrie. Syndrome du double cortex appartient au groupe des hétérotopies de la matière grise. Avec cette nosologie, la matière grise est localisée directement sous le cortex cérébral et en est séparée par une fine zone de substance blanche normale. Syndrome de Miller-Dieker caractérisé par une lissencéphalie, des anomalies du squelette cranio-facial et de graves anomalies neurologiques. Lissencéphalie isolée caractérisée par une lissencéphalie et ses conséquences directes : retards de développement, retard mental et convulsions.

Marqueurs génétiques :

PAFAH1B1 (LIS1)

Syndrome de Smith-Magenis (syndrome de délétion17 p11.2) (1:15,000) caractérisé par des anomalies cranio-faciales qui progressent avec l'âge, des retards de développement, des troubles cognitifs et des anomalies comportementales. Les nourrissons éprouvent des problèmes d'alimentation, un retard de croissance, une hypotonie, une hyporéflexie, des siestes prolongées et le besoin de réveiller les nourrissons pour se nourrir, ainsi qu'une léthargie généralisée. La plupart des patients souffrent de retard mental. Le modèle comportemental, qui comprend des troubles du sommeil importants, des stéréotypies et un comportement auto-traumatique, n'est généralement détecté qu'à 18 mois. Les troubles du comportement comprennent généralement l'inattention, la distraction, l'hyperactivité, l'impulsivité, les accès de colère fréquents, la recherche d'attention, la désobéissance, l'agressivité, les difficultés à aller aux toilettes et les comportements d'automutilation.

Chez les personnes atteintes du syndrome de duplication 17p11.2 (syndrome de Potocki-Lupski) l'hypotonie, la malnutrition et une diminution de la vitesse de développement pendant la petite enfance sont courantes. Ils souffrent également de troubles du développement des capacités motrices et mentales. De plus, de nombreux patients présentent des comportements qui s’inscrivent dans le spectre autistique. Dans la plupart des cas, le syndrome de Potocki-Lupski se développe sporadiquement, mais il peut parfois être héréditaire.

Marqueurs génétiques :

RAI1

RDC3

LGL1

Neurofibromatose type 1, causée par la suppression du gène NF1, est due à la suppression d'une section du bras long du chromosome 17 (17q11.2), contenant le gène NF1, qui code pour la protéine neurofibromine, présente dans les oligodendrocytes et supprimant l'activité tumorale.

Cliniquement, elle se caractérise par de multiples taches café au lait sur la peau, des taches de vieillesse au niveau des zones axillaires et inguinales, de multiples neurofibromes cutanés et des nodules de Lisch sur l'iris. Des difficultés d’apprentissage surviennent chez au moins 50 % des patients atteints de neurofibromatose de type 1. Les manifestations moins courantes sont les neurofibromes plexiformes, les gliomes du nerf optique et d'autres parties du système nerveux central, les tumeurs malignes de la gaine des nerfs périphériques, la scoliose, la dysplasie tibiale et la vasculopathie. Les patients présentant une délétion du gène NF1 présentent souvent un phénotype de maladie plus grave.

La maladie est héritée de manière autosomique dominante. Il existe un risque de 50 % de transmettre la mutation à la génération suivante.

Marqueurs génétiques :

NF1

SyndromeKANSL1 retard mental lié (1 : 16 000) caractérisé par une hypotonie néonatale/infantile, une dysmorphie, des malformations congénitales et des manifestations comportementales caractéristiques. Tous les patients présentent des retards de développement psychomoteur et un retard mental léger ou modéré dès la petite enfance. D'autres manifestations comprennent des convulsions (55 %), des malformations cardiaques congénitales (39 %), des anomalies rénales et urologiques (37 %) et une cryptorchidie (71 % des hommes).

Duplication 17q21.31. La duplication réciproque est observée chez les patients présentant un retard psychomoteur sévère, une microcéphalie, des dysmorphismes faciaux, des chiffres anormaux et un hirsutisme.

Marqueurs génétiques :

CARTE

KANSL1

Syndrome de Phelan-McDermid causée par une délétion (terminale ou interstitielle) ou une translocation déséquilibrée d'une section du bras long du chromosome 22 (22q13.3), qui comprend une région critique (contient les gènes SHANK3, ACR, RABL2B).

Elle se caractérise par une hypotonie néonatale, un retard de développement modéré à sévère et un développement de la parole altéré. D’autres manifestations de la maladie comprennent de grandes mains, une dysplasie des ongles des pieds et une diminution de la transpiration, pouvant conduire à une hyperthermie. Un autre comportement que présentent plus de 80 pour cent des enfants est de mâcher/lécher des objets non comestibles. De plus, il existe un seuil de douleur réduit et des manifestations de type autistique.

Dans la moitié des cas, la mutation survient de novo au cours de la gamétogenèse (le plus souvent spermatogenèse). Dans d’autres cas, la mutation (translocation déséquilibrée) se produit en raison du transfert de matériel génétique d’un parent porteur d’une translocation équilibrée. Dans ce cas, le risque de développer la maladie chez les frères et sœurs augmente considérablement, c'est pourquoi un test génétique des parents est indiqué.

.Marqueurs génétiques :

TIGE3

RABL2B

Syndrome de duplication génétiqueMECP2 - un trouble neurologique sévère caractérisé par une hypotonie infantile, des retards du développement psychomoteur et mental, une spasticité progressive, des maladies respiratoires récurrentes (chez environ 75 % des patients) et des convulsions (dans environ 50 % des cas). Le syndrome de duplication MECP2 a une pénétrance de 100 % chez l'homme. Chez les femmes présentant une duplication du gène MECP2, des symptômes sont observés avec des anomalies concomitantes du chromosome X, qui empêchent l'inactivation de la région dupliquée. Les crises tonico-cloniques généralisées sont les plus fréquentes. Un tiers des patients masculins sont incapables de bouger de manière autonome. Près de 50 % des patients de sexe masculin décèdent avant l’âge de 25 ans des suites d’infections récurrentes et/ou d’une détérioration neurologique. Outre les principales manifestations, des traits comportementaux autistiques et des dysfonctionnements gastro-intestinaux sont observés.

Marqueurs génétiques :

MECP2

La cytogénétique médicale est l'étude du caryotype humain dans des conditions normales et pathologiques. Cette direction est apparue en 1956, lorsque Tio et Levan ont amélioré la méthode de préparation des préparations de chromosomes métaphasiques et ont établi pour la première fois le nombre modal de chromosomes (2n=46) dans un ensemble diploïde. En 1959, l'étiologie chromosomique d'un certain nombre de maladies a été déchiffrée - le syndrome de Down, le syndrome de Klinefelter, le syndrome de Shereshevsky-Turner et certains autres syndromes de trisomie autosomique. Le développement ultérieur de la cytogénétique médicale à la fin des années 1960 était dû à l'avènement de méthodes de coloration différentielle des chromosomes métaphasiques, permettant d'identifier les chromosomes et leurs régions individuelles. Les méthodes de coloration différentielle ne garantissaient pas toujours l'identification correcte des points de rupture résultant de réarrangements structurels des chromosomes. En 1976, Younis a développé de nouvelles méthodes pour les étudier au stade prométaphase, appelées « méthodes à haute résolution ».

L'utilisation de telles méthodes a permis d'obtenir des chromosomes avec un nombre différent de segments (de 550 à 850) et d'identifier des troubles impliquant de petites sections d'entre eux (microréarrangements). Depuis le début des années 1980. La cytogénétique humaine est entrée dans une nouvelle étape de développement : l'analyse chromosomique des méthodes de cytogénétique moléculaire et l'hybridation in situ par fluorescence (FISH - Fluorescence In Situ Hybridization) ont été introduites dans la pratique. Cette méthode est largement utilisée pour détecter des anomalies structurelles plus subtiles des chromosomes impossibles à distinguer par coloration différentielle. Actuellement, l'utilisation de diverses méthodes d'analyse chromosomique permet de réaliser avec succès le diagnostic pré et postnatal des maladies chromosomiques.

Les maladies chromosomiques constituent un vaste groupe d'affections cliniquement diverses caractérisées par de multiples malformations congénitales dont l'étiologie est associée à des modifications quantitatives ou structurelles du caryotype.

Actuellement, on distingue près de 1 000 anomalies chromosomiques, dont plus de 100 formes ont un tableau cliniquement défini et sont appelées syndromes ; leur contribution aux avortements spontanés, à la mortalité et à la morbidité néonatales est significative. La prévalence des anomalies chromosomiques parmi les avortements spontanés est en moyenne de 50 %, parmi les nouveau-nés présentant de multiples malformations congénitales graves - 33 %, les décès mort-nés et périnatals avec malformations congénitales - 29 %, les bébés prématurés présentant des malformations congénitales - 17 %, les nouveau-nés présentant des malformations congénitales - 10 % , décès mort-nés et périnatals - 7 %, prématurés - 2,5 %, tous les nouveau-nés - 0,7 %.

La plupart des maladies chromosomiques sont sporadiques, réapparaissant à la suite d'une mutation génomique (chromosomique) dans le gamète d'un parent sain ou dans les premières divisions du zygote, et non héritées au fil des générations, ce qui est associé à la mortalité élevée des patients dans la période pré-reproductive. La base phénotypique des maladies chromosomiques réside dans les troubles du développement embryonnaire précoce. C'est pourquoi des changements pathologiques se développent même pendant la période prénatale de développement du corps et provoquent soit la mort de l'embryon ou du fœtus, soit créent le tableau clinique principal de la maladie déjà chez le nouveau-né (à l'exception des anomalies du développement sexuel, qui se forment principalement pendant la puberté). Des dommages précoces et multiples aux systèmes corporels sont caractéristiques de toutes les formes de maladies chromosomiques. Il s'agit de la dysmorphie cranio-faciale, des malformations congénitales des organes internes et des parties du corps, du ralentissement de la croissance et du développement intra-utérin et postnatal, du retard mental, des anomalies du système nerveux central, des systèmes cardiovasculaire, respiratoire, génito-urinaire, digestif et endocrinien, ainsi que des déviations du système hormonal. , statut biochimique et immunologique. Chaque syndrome chromosomique est caractérisé par un complexe de malformations congénitales et d'anomalies du développement, inhérentes dans une certaine mesure uniquement à ce type de pathologie chromosomique. Le polymorphisme clinique de chaque maladie chromosomique dans sa forme générale est déterminé par le génotype de l'organisme et les conditions environnementales. Les variations dans les manifestations de la pathologie peuvent être très larges - depuis un effet mortel jusqu'à des déviations mineures du développement. Malgré une bonne étude des manifestations cliniques et cytogénétiques des maladies chromosomiques, leur pathogenèse, même en termes généraux, n'est pas encore claire. Un schéma général de développement de processus pathologiques complexes provoqués par des anomalies chromosomiques et conduisant à l'apparition de phénotypes complexes de maladies chromosomiques n'a pas été développé.

Principaux types d'anomalies chromosomiques
Toutes les maladies chromosomiques selon le type de mutations peuvent être divisées en deux grands groupes : celles provoquées par des modifications du nombre de chromosomes tout en maintenant la structure de ces derniers (mutations génomiques) et celles provoquées par des modifications de la structure du chromosome (mutations chromosomiques). mutations). Les mutations génomiques surviennent en raison de la non-disjonction ou de la perte de chromosomes au cours de la gamétogenèse ou aux premiers stades de l'embryogenèse. Seuls trois types de mutations génomiques ont été trouvés chez l'homme : la tétraploïdie, la triploïdie et l'aneuploïdie. L'incidence des mutations triploïdes (Zn=69) et tétraploïdes (4n=92) est très faible, elles se retrouvent principalement chez les embryons ou fœtus spontanément avortés et chez les mort-nés. L'espérance de vie des nouveau-nés atteints de tels troubles est de plusieurs jours. Les mutations génomiques sur les chromosomes individuels sont nombreuses ; elles constituent l’essentiel des maladies chromosomiques. De plus, parmi toutes les variantes de l'aneuploïdie, on ne trouve que la trisomie sur les autosomes, la polysomie sur les chromosomes sexuels (tri-, tétra- et pentasomie), et parmi les monosomies, seule la monosomie X est trouvée.

Les trisomies ou monosomies complètes sont plus difficiles à tolérer par l'organisme que les trisomies partielles ; les déséquilibres des gros chromosomes se produisent beaucoup moins fréquemment dans les naissances vivantes que dans les petites. Les formes complètes d'anomalies chromosomiques provoquent des anomalies significativement plus graves que les formes mosaïques. Les monosomies autosomiques sont très rares parmi les naissances vivantes ; ce sont des formes en mosaïque avec une forte proportion de cellules normales. Le fait de la valeur génétique relativement faible des régions hétérochromatiques des chromosomes a été prouvé. C'est pourquoi des trisomies complètes chez les naissances vivantes sont observées dans les autosomes riches en hétérochromatine - 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 et X. Ceci explique la bonne tolérance par les patients même d'une triple dose de Y- matériel chromosomique et la perte presque complète de sa longue épaule Les monosomies complètes sur le chromosome X, compatibles avec la vie postnatale, conduisant au développement du syndrome de Shereshevsky-Turner, ainsi que les tétra- et pentasomies, ne sont observées que sur le chromosome X, qui est hétérochromatique.

Les mutations chromosomiques, ou réarrangements chromosomiques structurels, sont des troubles du caryotype, accompagnés ou non d'un déséquilibre du matériel génétique au sein d'un ou plusieurs chromosomes (réarrangements intra- et interchromosomiques).

Dans l'écrasante majorité des cas, les mutations chromosomiques structurelles sont transmises à la progéniture par l'un des parents, dont le caryotype contient un réarrangement chromosomique équilibré. Ceux-ci incluent une translocation équilibrée réciproque (mutuelle) sans perte de sections des chromosomes impliqués. Comme l'inversion, elle ne provoque pas de phénomènes pathologiques chez le porteur. Cependant, lors de la formation de gamètes à partir de porteurs de translocations et d'inversions équilibrées, des gamètes déséquilibrés peuvent se former. La translocation Robertsonienne - une translocation entre deux chromosomes acrocentriques avec perte de leurs bras courts - conduit à la formation d'un chromosome métacentrique au lieu de deux chromosomes acrocentriques. Les porteurs de cette translocation sont sains car la perte des bras courts de deux chromosomes acrocentriques est compensée par le travail des mêmes gènes dans les 8 chromosomes acrocentriques restants. Lors de la maturation des cellules germinales, la répartition aléatoire (lors de la division cellulaire) de deux chromosomes réarrangés et de leurs homologues conduit à l'apparition de plusieurs types de gamètes, dont certains sont normaux, d'autres contiennent une telle combinaison de chromosomes que, lors de la fécondation, donnent naissance à un zygote avec un caryotype réarrangé équilibré, tandis que d'autres produisent des zygotes chromosomiquement déséquilibrés.

Avec un ensemble chromosomique déséquilibré (délétions, duplications, insertions), le fœtus développe des pathologies cliniques sévères, généralement sous la forme d'un complexe de malformations congénitales. Un manque de matériel génétique entraîne des défauts de développement plus graves qu’un excès de matériel génétique.

Beaucoup moins souvent, des aberrations structurelles surviennent de novo. Les parents d'un patient présentant une maladie chromosomique sont généralement caryotypiquement normaux. Dans ces cas, la maladie chromosomique survient de novo à la suite de la transmission par l'un des parents d'une mutation génomique ou chromosomique qui se produit une fois dans l'un des gamètes, ou une telle mutation se produit déjà dans le zygote. Ceci n'exclut pas la récidive d'un trouble chromosomique chez les enfants d'une famille donnée. Il existe des familles prédisposées aux cas répétés de non-disjonction chromosomique. Les mutations apparues de novo représentent presque tous les cas de trisomies et monosomies complètes connues. Le principal mécanisme d'apparition de réarrangements structurels de tout type est une rupture d'un ou plusieurs chromosomes avec la réunification ultérieure des fragments résultants.

Indications cliniques du diagnostic cytogénétique
La méthode de recherche cytogénétique occupe une place prépondérante parmi les méthodes de diagnostic de laboratoire dans le conseil génétique médical et le diagnostic prénatal. Cependant, il convient de respecter strictement les objectifs
indications pour orienter les patients vers des tests de caryotype.

Principales indications du diagnostic prénatal :
anomalie chromosomique chez l'enfant précédent de la famille ;
bébé mort-né présentant une anomalie chromosomique ;
réarrangements chromosomiques, mosaïcisme chromosomique ou aneuploïdie sur les chromosomes sexuels chez les parents ;
les résultats d'un test de sérum sanguin maternel indiquant un risque accru d'anomalie chromosomique chez le fœtus (groupe à risque);
l'âge de la mère;
anomalies fœtales détectées par échographie ;
suspicion de mosaïcisme chez le fœtus lors d'une précédente étude cytogénétique ;
syndrome d'instabilité chromosomique suspecté.

L'examen du caryotype lors du diagnostic postnatal est recommandé si la patiente présente :
aménorrhée primaire ou secondaire ou ménopause précoce ;
spermogramme anormal - azoospermie ou oligospermie sévère ;
écarts cliniquement significatifs dans la croissance (petite et grande taille) et la taille de la tête (micro-, macrocéphalie) ;
organes génitaux anormaux;
phénotype anormal ou dysmorphie ;
malformations congénitales;
retard mental ou troubles du développement;
manifestations du syndrome de délétion/microdélétion/duplication ;
Maladie récessive liée à l'X chez la femme ;
manifestations cliniques des syndromes d'instabilité chromosomique ;
lors de la surveillance après une transplantation de moelle osseuse.

Des études cytogénétiques doivent être réalisées chez un couple marié :
avec des anomalies chromosomiques ou des variantes chromosomiques inhabituelles chez le fœtus détectées lors du diagnostic prénatal ;
fausses couches répétées (3 ou plus); mortinatalité, mort fœtale néonatale, incapacité d'examiner le fœtus affecté ;
l'enfant présente une anomalie chromosomique ou une variante chromosomique inhabituelle ;
infertilité d’étiologie inconnue.

L’indication de la recherche cytogénétique est la présence des proches du patient :
réarrangements chromosomiques;
retard mental vraisemblablement d'origine chromosomique ;
pertes de reproduction, malformations congénitales du fœtus ou mortinaissance d'origine inconnue.

Indications pour la recherche par la méthode FISH :
suspicion de syndrome de microdélétion, pour lequel des diagnostics cytogénétiques moléculaires sont disponibles (disponibilité de sondes ADN appropriées) ;
risque accru de syndrome de microdélétion sur la base des données anamnestiques ;
signes cliniques évoquant un mosaïcisme dû à un certain syndrome chromosomique ;
conditions après une greffe de moelle osseuse, lorsque le donneur et le receveur sont de sexes différents ;
suspicion d'une anomalie chromosomique lors d'une étude cytogénétique standard, alors que la méthode FISH peut être utile pour 
clarification de la nature de l'anomalie, ou dans des situations où il existe des manifestations cliniques caractéristiques ;
la présence d'un chromosome marqueur surnuméraire ;
suspicion de réarrangement chromosomique caché.

La méthode FISH d'analyse des métaphases est indiquée :
avec des chromosomes marqueurs ;
matériel supplémentaire d'origine inconnue sur le chromosome ;
réarrangements chromosomiques;
perte suspectée d'un segment chromosomique;
mosaïcisme.

La méthode FISH d'analyse des noyaux en interphase est indiquée :
avec des anomalies chromosomiques numériques;
les doublons ;
divisions;
réarrangements chromosomiques ;
détermination du sexe chromosomique;
amplification génique.

Méthodes de recherche cytogénétique:
L'étude et la description des caractéristiques des chromosomes métaphasiques sont particulièrement importantes pour la cytogénétique pratique. Les chromosomes individuels au sein d'un groupe sont reconnus à l'aide de techniques de coloration différentielle. Ces méthodes permettent de détecter l'hétérogénéité de la structure des chromosomes sur la longueur, déterminée par les caractéristiques du complexe des principaux composants moléculaires des chromosomes - ADN et protéines. Le problème de la reconnaissance des chromosomes individuels dans un caryotype est important pour le développement du diagnostic cytogénétique des maladies chromosomiques chez l'homme.

Les méthodes de recherche cytogénétique sont divisées en méthodes directes et indirectes. Les méthodes directes sont utilisées dans les cas où un résultat rapide est nécessaire et où il est possible d'obtenir des préparations de chromosomes de cellules en division dans le corps. Les méthodes indirectes comprennent, comme étape obligatoire, la culture de cellules à plus ou moins long terme dans des milieux nutritifs artificiels. Les méthodes incluant une culture à court terme (de plusieurs heures à 2-3 jours) occupent une position intermédiaire.

L'objet principal de la recherche cytogénétique utilisant des méthodes directes et indirectes est le stade métaphase de la mitose et les différentes étapes de la méiose. La métaphase de la mitose est le sujet principal de la recherche cytogénétique, puisque c'est à ce stade qu'une identification précise des chromosomes et la détection de leurs anomalies sont possibles. Les chromosomes en méiose sont examinés pour détecter certains types de réarrangements qui, de par leur nature, ne sont pas détectés dans la métaphase de la mitose.

Matériel biologique pour cyto recherche génétique. Traitement des cultures cellulaires. Préparation des préparations de chromosomes
Les cellules de n'importe quel tissu disponible pour la biopsie peuvent être utilisées comme matériau pour obtenir des chromosomes humains et les étudier. Les plus couramment utilisés sont le sang périphérique, les fibroblastes cutanés, la moelle osseuse, les cellules du liquide amniotique et les cellules villeuses choriales. Les lymphocytes du sang périphérique humain sont les plus accessibles pour la recherche sur les chromosomes.

Actuellement, presque tous les laboratoires du monde utilisent une méthode utilisant du sang périphérique total pour cultiver les lymphocytes. Du sang en quantité de 1 à 2 ml est prélevé au préalable de la veine cubitale dans un tube ou un flacon stérile contenant une solution d'héparine. Le sang en flacon peut être conservé pendant 24 à 48 heures au réfrigérateur à une température de 4 à 6 °C. La culture lymphocytaire est réalisée dans une boîte spéciale ou en atelier sous hotte à flux laminaire dans des conditions stériles. De telles conditions sont obligatoires pour empêcher l'introduction de flore pathogène dans l'hémoculture. En cas de suspicion de contamination du sang ou d'autres matières, il est nécessaire d'ajouter des antibiotiques au mélange de culture. Les flacons contenant le mélange de culture sont incubés dans un thermostat à une température de +37 °C pendant 72 heures (la croissance et la division cellulaires actives sont en cours). L'objectif principal des techniques méthodologiques lors du traitement des cultures cellulaires et de la préparation de préparations de chromosomes à partir de celles-ci est d'obtenir sur la préparation un nombre suffisant de plaques métaphasiques avec une telle répartition des chromosomes qu'il soit possible d'estimer la longueur, la forme et d'autres caractéristiques morphologiques de chacun. chromosome dans l'ensemble.

L'accumulation de cellules dans la métaphase de la mitose et la production de plaques de haute qualité sur la préparation se font à l'aide d'un certain nombre de procédures séquentielles :
colchinisation - exposition des cellules à des cytostatiques colchicine ou colcémide, bloquant la mitose au stade métaphase ;
hypotonisation des cultures ;
fixation des cellules avec un mélange d'alcool méthylique et d'acide acétique ;
appliquer une suspension cellulaire sur une lame de verre.

La colchinisation des cultures cellulaires est effectuée 1,5 à 2 heures avant le début de la fixation. Après l'administration de la colchicine, les flacons de culture cellulaire continuent d'incuber dans le thermostat. A la fin de l'incubation, le mélange de culture de chaque flacon est versé dans des tubes à centrifuger propres et soumis à une centrifugation. Ensuite, une solution hypotonique de chlorure de potassium, préchauffée à une température de +37 °C, est ajoutée au sédiment cellulaire.

L'hypotonisation est réalisée dans un thermostat à une température de +37 °C pendant 15 minutes. Une solution hypotonique de KCI favorise une meilleure répartition des chromosomes sur une lame de verre. Après hypotonisation, les cellules sont sédimentées par centrifugation et soumises à une fixation. La fixation est réalisée avec un mélange d'alcool méthylique (ou éthylique) et d'acide acétique.

La dernière étape est la préparation des préparations chromosomiques pour obtenir des plaques métaphasiques bien étalées tout en conservant l'intégrité et l'exhaustivité de l'ensemble chromosomique de chacune d'elles. Une suspension cellulaire est appliquée sur des lames humides et refroidies, après quoi les lames sont séchées à température ambiante et étiquetées.

Méthodes de coloration différentielle des chromosomes
Depuis 1971, se sont répandues en cytogénétique des méthodes permettant de colorer différentiellement chaque chromosome d'un ensemble en fonction de sa longueur. L'importance pratique de ces méthodes réside dans le fait que la coloration différentielle permet l'identification de tous les chromosomes humains en raison du schéma de coloration longitudinale spécifique de chaque chromosome. Toute peinture constituée d'un colorant basique peut convenir à la coloration, puisque le principal substrat colorant des chromosomes est le complexe ADN-protéine. Dans la pratique de la recherche cytogénétique, les méthodes suivantes sont les plus largement utilisées.

La méthode de coloration G est la méthode la plus courante en raison de sa simplicité, de sa fiabilité et de la disponibilité des réactifs nécessaires. Après coloration, chaque paire de chromosomes acquiert des stries de longueur en raison de l'alternance de segments hétérochromatiques (foncés) et euchromatiques (clairs) de couleurs différentes, généralement appelés segments G. La méthode de coloration C permet d'identifier uniquement certaines régions des chromosomes. Ce sont des régions d'hétérochromatine localisées dans les régions péricentromériques des bras longs des chromosomes 1, 9 et 16 et dans le bras long du chromosome Y, ainsi que dans les bras courts des chromosomes acrocentriques. La méthode R de coloration des préparations de chromosomes montre une image de segmentation différentielle inverse de la méthode G. Cette méthode colore bien les segments distaux des chromosomes, ce qui est très important pour identifier de petits réarrangements impliquant les sections terminales. La méthode de coloration Q permet une coloration fluorescente différentielle des chromosomes individuels de l'ensemble, vous permet d'identifier chaque paire d'homologues et de déterminer également la présence d'un chromosome Y dans les noyaux en interphase par la lueur du corps de la chromatine Y.

Principes de l'analyse des chromosomes
Une étape obligatoire de l'étude est l'analyse visuelle des chromosomes au microscope à un grossissement mille fois (x1000) avec des oculaires x10 et un objectif à immersion x100. L'évaluation de la qualité et de l'adéquation des préparations de chromosomes pour la recherche, ainsi que la sélection des plaques métaphasiques pour l'analyse, sont effectuées à faible grossissement (x100). Pour l’étude, des plaques métaphasiques complètes et bien colorées avec une bonne répartition des chromosomes sont sélectionnées. Le chercheur compte le nombre total de chromosomes et évalue la structure de chaque chromosome en comparant les stries des homologues, ainsi qu'en comparant le modèle observé avec les cartes cytogénétiques (schémas) des chromosomes.

L'utilisation de systèmes informatiques d'analyse d'images simplifie considérablement la tâche d'un cytogénéticien, améliore la qualité de son travail et offre la possibilité de documenter rapidement et facilement les résultats de la recherche. Pour garantir un travail de haute qualité, il est recommandé que deux spécialistes participent à l'étude cytogénétique de chaque échantillon. Le document confirmant l'étude est le protocole, qui indique les coordonnées des cellules examinées, le nombre de chromosomes dans chacune d'elles, les réarrangements détectés, la formule et la conclusion du caryotype, ainsi que le nom du patient, la date et le numéro de l'étude. étude, le nom et la signature du ou des médecins qui ont réalisé l'étude. Les diapositives et les images de chromosomes doivent être enregistrées pour un examen ultérieur.

RÈGLES DE BASE POUR LA DESCRIPTION DES ANOMALIES CHROMOSOMIQUES SELON LE SYSTÈME INTERNATIONAL DE NOMENCLATURE CYTOGÉNÉTIQUE
La formule du caryotype doit être enregistrée conformément à la version actuelle du Système international de nomenclature cytogénétique humaine. Nous examinons ci-dessous les aspects de l'utilisation de la nomenclature les plus souvent rencontrés dans la pratique cytogénétique clinique.

Nombre et morphologie des chromosomes :
Dans un caryotype, les chromosomes sont divisés en sept groupes (A-G) facilement distinguables en fonction de leur taille et de la position du centromère. Les autosomes sont les chromosomes 1 à 22, les chromosomes sexuels sont X et Y.
Groupe A (1-3) - grands chromosomes métacentriques qui se distinguent les uns des autres par leur taille et la position du centromère.
Groupe B (4-5) - gros chromosomes submétacentriques.
Groupe C (6-12, X) - chromosomes métacentriques et sous-métacentriques de taille moyenne. Le chromosome X est l'un des plus gros chromosomes de ce groupe.
Groupe D (13-15) - chromosomes acrocentriques de taille moyenne avec satellites. 
Groupe E (16-18) - chromosomes métacentriques et sous-métacentriques relativement petits.
Groupe F (19-20) - petits chromosomes métacentriques.
Groupe G (21-22, Y) - petits chromosomes acrocentriques avec satellites. Le chromosome Y n'a pas de satellites.

Chaque chromosome est constitué d'une série continue de rayures, situées le long des bras du chromosome dans des zones (sections) strictement limitées. Les régions chromosomiques sont spécifiques à chaque chromosome et sont essentielles à leur identification. Les bandes et les régions sont numérotées dans le sens allant du centromère au télomère sur la longueur de chaque bras. Les régions sont des sections d'un chromosome situées entre deux bandes adjacentes. Pour désigner les bras courts et longs des chromosomes, les symboles suivants sont utilisés : p - bras court et q - bras long. Le centromère (sep) est désigné par le symbole 10, la partie du centromère adjacente au bras court est p10, et au bras long est q10. La région la plus proche du centromère est désignée par le chiffre 1, la région suivante par le chiffre 2, etc.

La symbolique à quatre chiffres est utilisée pour désigner les chromosomes :
1er caractère - numéro de chromosome ;
2ème caractère (p ou q) - bras chromosomique ;
3ème caractère - numéro du quartier (section) ;
Le 4ème caractère est le numéro de la voie dans cette zone.

Par exemple, l'entrée 1p31 indique le chromosome 1, son bras court, la région 3, la bande 1. Si la bande est divisée en sous-bandes, mettez un point après la désignation de la bande, puis écrivez le numéro de chaque sous-bande. Les sous-bandes, comme les rayures, sont numérotées dans le sens allant du centromère au télomère. Par exemple, dans la bande 1p31, il y a trois sous-bandes : 1p31.1, 1p31.2 et 1p31.3, dont la sous-bande 1p31.1 est proximale au centromère et la sous-bande 1p31.3 est distale. Si les sous-bandes sont subdivisées en parties, elles sont numérotées avec des chiffres sans ponctuation. Par exemple, la sous-bande 1р31.1 est divisée en 1р31.11, 1р31.12, etc.

PRINCIPES GÉNÉRAUX POUR LA DESCRIPTION DES KARIOTYPES NORMAUX ET ANORMAUX
Dans la description du caryotype, le premier point indique le nombre total de chromosomes, y compris les chromosomes sexuels. Le premier numéro est séparé du reste de l'entrée par une virgule, puis les chromosomes sexuels sont notés. Les autosomes ne sont désignés qu'en cas d'anomalies.

Un caryotype humain normal ressemble à ceci :
46,XX - caryotype normal d'une femme ;
46,XY est le caryotype normal d'un homme. 

En cas d'anomalies chromosomiques, les anomalies des chromosomes sexuels sont enregistrées en premier, puis les anomalies autosomiques par ordre croissant de nombre et quel que soit le type d'anomalie. Chaque anomalie est séparée par une virgule. Les désignations par lettres sont utilisées pour décrire les chromosomes structurellement réarrangés. Le chromosome impliqué dans le réarrangement est écrit entre parenthèses après le symbole indiquant le type de réarrangement, par exemple : inv(2), del(4), r(18). Si deux chromosomes ou plus sont impliqués dans le réarrangement, un point-virgule (;) est placé entre les désignations numériques de chacun d'eux.

Les signes (+) ou (-) sont placés devant un chromosome pour indiquer une anomalie, indiquant un chromosome supplémentaire ou manquant (normal ou anormal), par exemple : +21,-7,+der(2). Ils sont également utilisés pour indiquer une diminution ou une augmentation de la longueur d'un bras chromosomique après le symbole (p ou q) ; à cet effet, les signes ci-dessus ne peuvent être utilisés que dans le texte, mais pas dans la description du caryotype, par exemple : 4p+, 5q-. Lors de la description des tailles des segments hétérochromatiques, des satellites et des filaments satellites, le signe (+) (augmentation) ou (-) (diminution) est placé immédiatement après la désignation du symbole correspondant, par exemple : 16qh+, 21ps+, 22pstk+. Le signe de multiplication (x) est utilisé pour décrire plusieurs copies de chromosomes réarrangés, mais il ne peut pas être utilisé pour décrire plusieurs copies de chromosomes normaux, par exemple : 46,XX,del(6)(q13q23)x2. Pour indiquer des interprétations alternatives des anomalies, utilisez le symbole (ou), par exemple : 46,XX,del(8)(q21.1) ou i(8)(p10).

Les caryotypes des différents clones sont séparés par une barre oblique (/). Des crochets sont placés après la description du caryotype pour indiquer le nombre absolu de cellules dans un clone donné. Afin d'indiquer la raison de l'émergence de différents clones, les symboles mos (mosaïque - lignées cellulaires provenant du même zygote) et chi (chimère - lignées cellulaires provenant de différents zygotes) sont utilisés, qui sont donnés avant la description du caryotype. Lors de la liste des caryotypes, le clone diploïde normal est toujours répertorié en dernier, par exemple : mos47,XY,+21/46,XY ; mos47,XXY/46,XY.

S'il existe plusieurs clones anormaux, l'enregistrement s'effectue par ordre de taille croissante : le premier est le plus fréquemment rencontré, puis décroissant. Le dernier est le clone normal, par exemple : mos45,X/47,XXX/46,XX. Une notation similaire est utilisée dans un caryotype comportant deux clones normaux, par exemple : chi46,XX/46,XY. Si deux clones anormaux sont présents dans le caryotype, dont l'un présente une anomalie numérique et l'autre un réarrangement structurel, alors le clone présentant l'anomalie numérique est enregistré en premier. Par exemple : 45,X/46,X,i(X)(q10).

Lorsque les deux clones présentent des anomalies numériques, le clone avec l'autosome avec le numéro de série le plus bas est enregistré en premier, par exemple : 47,XX,+8/47,XX,+21 ; le clone présentant des anomalies des chromosomes sexuels est toujours placé en premier, par exemple : 47,ХХХ/47,ХХ,+21.

Le fait que le caryotype soit haploïde ou polyploïde sera évident d'après le nombre de chromosomes et d'autres désignations, par exemple : 69,XXY. Tous les chromosomes altérés doivent être désignés par rapport au niveau de ploïdie approprié, par exemple : 70,XXY,+21.

L'origine maternelle ou paternelle d'un chromosome anormal est indiquée respectivement par les symboles mat et pat après l'anomalie décrite, par exemple : 46,XX,t(5;6)(q34;q23)mat,inv(14)( q12q31)tapoter; 46,XX,t(5;6)(q34;q23)mat,inv(14) (q12q31)mat. Si l'on sait que les chromosomes des parents sont normaux par rapport à une anomalie donnée, celle-ci est considérée comme nouvelle et est désignée par le symbole denovo (dn), par exemple : 46,XY,t(5;6)( q34;q23)mat,inv (14)( q12q31)dn.

Description des anomalies chromosomiques numériques :
Le signe (+) ou (-) est utilisé pour indiquer la perte ou l'acquisition d'un chromosome supplémentaire lors de la description d'anomalies numériques.
47,XX,+21 - caryotype avec trisomie 21.
48,XX,+13,+21 - caryotype avec trisomie 13 et trisomie 21.
45,XX,-22 - caryotype avec monosomie 22.
46,XX,+8,-21 - caryotype avec trisomie 8 et monosomie 21.
Une exception à cette règle concerne les anomalies constitutionnelles des chromosomes sexuels, qui sont écrites sans utiliser les signes (+) et (-).
45,X - caryotype avec un chromosome X (syndrome de Shereshevsky-Turner).
47,XXY - caryotype avec deux chromosomes X et un chromosome Y (syndrome de Klinefelter).
47,XXX - caryotype avec trois chromosomes X.
47,XYY - caryotype avec un chromosome X et deux chromosomes Y.
48,XXXY est un caryotype avec trois chromosomes X et un chromosome Y.

Description des anomalies structurelles des chromosomes
Pour décrire les changements structurels, des systèmes d'enregistrement à la fois brefs et détaillés sont utilisés. Lors de l'utilisation du système court, seuls le type de réarrangement chromosomique et les points d'arrêt sont indiqués. Notez le type d’anomalie chromosomique, le chromosome impliqué dans cette anomalie et les points d’arrêt entre parenthèses. Le système court ne permet pas une description sans ambiguïté des réarrangements chromosomiques complexes, parfois détectés lors de l'analyse des caryotypes tumoraux.

Bref système de désignation des ajustements structurels
Si les deux bras sont impliqués dans un réarrangement résultant de deux cassures survenant dans un chromosome, le point d'arrêt dans le bras court est enregistré avant le point d'arrêt dans le bras long : 46,XX,inv(2)(p21q31). Lorsque deux points d'arrêt se trouvent sur le même bras chromosomique, le point d'arrêt proximal au centromère est indiqué en premier : 46,XX,inv(2)(p13p23). Dans le cas où deux chromosomes sont impliqués dans le réarrangement, soit le chromosome avec un numéro de série inférieur, soit le chromosome sexuel est indiqué en premier : 46,XY,t(12;16)(q13;p11.1) ; 46,X,t(X;18) (p11.11;q11.11).

L'exception à la règle concerne les réarrangements avec trois points d'arrêt, lorsqu'un fragment d'un chromosome est inséré dans une région d'un autre chromosome. Dans ce cas, le chromosome receveur est écrit en premier et le chromosome donneur en dernier, même s'il s'agit d'un chromosome sexuel ou d'un chromosome avec un numéro de série inférieur : 46,X,ins(5;X)(p14;q21q25) ; 46,XY,ins(5;2)(p14;q22q32). Si le réarrangement affecte un chromosome, les points de rupture dans le segment où l'insertion s'est formée sont indiqués en premier. Dans le cas d'une insertion directe, le point de cassure du fragment inséré proximal au centromère est enregistré en premier, puis le point de cassure distal. Avec une insertion inversée, c’est l’inverse.

Pour indiquer les translocations dans lesquelles trois chromosomes différents sont impliqués, on indique d'abord le chromosome sexuel ou le chromosome avec un numéro de série inférieur, puis le chromosome qui a reçu un fragment du premier chromosome et, enfin, le chromosome qui a fait don du fragment au premier chromosome. 46,XX,t(9;22;17) (q34;q11.2;q22) - un fragment du chromosome 9, correspondant à la région distale 9q34, transféré au chromosome 22, au segment 22q11.2, un fragment du chromosome 22, correspondant à la région distale 22q11.2 est transféré sur le chromosome 17, dans le segment 17q22, et le fragment du chromosome 17, correspondant à la région distale de 17q22, est transféré sur le chromosome 9, dans le segment 9q34. 

Système détaillé de désignation des changements structurels. Conformément à un système de notation détaillé, les réarrangements structurels des chromosomes sont déterminés par la composition des bandes qu'ils contiennent. Toutes les notations utilisées dans le système court sont conservées dans le système détaillé. Cependant, dans un système détaillé, une description détaillée de la composition des bandes dans les chromosomes réarrangés est donnée à l'aide de symboles supplémentaires. Un deux-points (:) indique un point de rupture et un double deux-points (::) indique une pause suivie d'une réunion. La flèche (->) indique le sens de transfert des fragments de chromosomes. Les extrémités des bras chromosomiques sont désignées par le symbole ter (terminal), pter ou qter indiquant respectivement l'extrémité du bras court ou long. Le symbole sep est utilisé pour indiquer le centromère.

Types de réarrangements chromosomiques
Matériel supplémentaire d’origine inconnue. Le symbole add (du latin additio - addition) est utilisé pour indiquer un matériel supplémentaire d'origine inconnue qui a été ajouté à une région ou une bande chromosomique. Du matériel supplémentaire attaché à la région terminale entraînera une augmentation de la longueur du bras chromosomique. Lors de la description des chromosomes avec matériels supplémentaires d'origine inconnue dans les deux bras, le symbole der est placé avant le numéro de chromosome. Si du matériel supplémentaire inconnu est inséré dans un bras chromosomique, les symboles ins et (?) sont utilisés pour la description.

Suppressions. Le symbole del est utilisé pour indiquer les suppressions terminales et interstitielles :
46,XX,del(5)(q13)
46,XX,del (5) (pter->q13:)
Le signe (:) signifie que la rupture s'est produite dans la bande 5q13, par conséquent, le chromosome 5 est constitué d'un bras court et d'une partie du bras long, situé entre le centromère et le segment 5q13.
46,XX,del(5)(q13q33)
46,XX,del(5)(pter->q13::q33->qter)
Le signe (::) signifie une rupture et une réunion des bandes 5ql3 et 5q33 du bras long du chromosome 5. Le segment chromosomique entre ces bandes est supprimé.

Les chromosomes dérivés ou dérivés (der) sont des chromosomes résultant de réarrangements affectant deux ou plusieurs chromosomes, ainsi que de multiples réarrangements au sein d'un chromosome. Le numéro du chromosome dérivé correspond au numéro du chromosome intact, qui possède le même centromère que le chromosome dérivé :
46,XY,der(9)del(9)(p12)del(9)(q31)
46,XY,der(9) (:р12->q31:)
Le chromosome dérivé 9 est le résultat de deux délétions terminales se produisant dans les bras court et long, avec des points de rupture au niveau des bandes 9p12 et 9q31, respectivement.
46,XX,der (5)add(5)(p15.1)del(5)(q13)
46,XX,der(5)(?::p15.1-»q13:)
Chromosome 5 dérivé avec du matériel supplémentaire d'origine inconnue attaché à la bande 5p15.1 et une délétion terminale du bras long distal par rapport à la bande 5q13.

Chromosomes dicentriques. Le symbole dé est utilisé pour décrire les chromosomes dicentriques. Un chromosome dicentrique remplace un ou deux chromosomes normaux. Il n’est donc pas nécessaire d’indiquer les chromosomes normaux manquants. 
45,XX,dic(13;13)(q14;q32)
45,XX,dic(13;13)(13pter->13ql4::13q32-»13pter)
La rupture et la réunion se sont produites dans les bandes 13ql4 et 13q32 sur deux chromosomes homologues 13, aboutissant à un chromosome dicentrique.

Doublons. Les duplications sont indiquées par le symbole dup ; ils peuvent être directs ou inversés.
46,XX,dup(1)(q22q25)
46,XX,dup(1)(pter->q25::q22->qter)
Duplication directe du segment entre les bandes lq22 et lq25.
46,XY,dup(1)(q25q22)
46,XY,dup(1) (pter->q25::q25->q22::q25->qter) ou (pter->q22::q25-»q22::q22->qter)
Duplication inversée du segment entre les bandes lq22 et lq25. Il convient de noter que seul système détaillé permet de décrire la duplication inversée.

Inversions. Le symbole inv est utilisé pour décrire les inversions para- et péricentriques.
46,XX,inv(3)(q21q26.2)
46,XX,inv(3)(pter->q21::q26.2->q21::q26.2->qter)
Inversion paracentrique, dans laquelle la rupture et la réunion se sont produites dans les bandes 3q21 et 3q26.2 du bras long du chromosome 3.
46,XY,inv(3)(p13q21)
46,XY,inv(3)(pter-»pl3::q21->p13::q21->qter)
Inversion péricentrique, dans laquelle la rupture et la jonction se sont produites entre le brassard court 3p13 et le brassard long 3q21 du chromosome 3. La région entre ces bandes, y compris le centromère, est inversée à 180°.

Insertions. Le symbole ins est utilisé pour indiquer une insertion directe ou inversée. Une insertion est considérée comme directe lorsque l'extrémité proximale de la région d'insertion est dans une position proximale par rapport à sa seconde extrémité. Avec une insertion inversée, l'extrémité proximale de la région d'insertion est en position distale. Le type d'insertion (directe ou inversée) peut également être indiqué respectivement par les symboles dir et inv.
46,XX,ins(2)(pl3q21q31)
46,XX,ins(2)(pter->p13::q31->q21::pl3-»q21::q31-qter)
Une insertion directe, c'est-à-dire dir ins(2) (p13q21q31), s'est produite entre les segments 2q21 et 2q31 du bras long et le segment 2p13 du bras court du chromosome 2. La région du chromosome du bras long entre les segments 2q21 et 2q31 est insérée dans le bras court dans la région du segment 2p13. Dans la nouvelle position, le segment 2q21 reste plus proche du centromère que le segment 2q31.
46,XY,ins(2) (pl3q31q21)
46,XY,ins(2)(pterH>pl3::q21->q31::pl3->q21::q31-»qter)
Dans ce cas, la section insérée est inversée, c'est-à-dire inv ins(2)(p13q31q21). Dans l'encart, le segment 2q21 est plus éloigné du centromère que le segment 2q31. Ainsi, la localisation des segments par rapport au centromère a changé.

Isochromosomes. Le symbole i est utilisé pour décrire les isochromosomes, qui sont des chromosomes constitués de deux bras identiques. Les points de rupture dans les isochromosomes sont localisés dans les régions centromériques p10 et q10.
46,XX,i(17)(q10)
46,XX,i(17)(qter-»q10::q10 ->qter) 
L'isochromosome le long du bras long du chromosome 17 et le point de rupture sont désignés dans la région 17q10. Le caryotype contient un chromosome normal et un chromosome 17 réarrangé.
46,X,i(X)(q10)
46,X,i(X) (qter-»q10::q10->qter)
Un chromosome X normal et un isochromosome X sur le bras long.

Les sites fragiles (sites fragiles) peuvent apparaître comme des polymorphismes normaux ou être associés à des maladies héréditaires ou à des anomalies phénotypiques.
46,X,fra(X)(q27.3)
Une région fragile dans la sous-bande Xq27.3 de l'un des chromosomes X du caryotype féminin.
46,Y,fra(X)(q27.3)
Une région fragile dans la sous-bande Xq27.3 du chromosome X dans le caryotype masculin.

Un chromosome marqueur (étiquette) est un chromosome structurellement modifié dont aucune partie ne peut être identifiée. Si une partie d’un chromosome anormal est identifiée, elle est décrite comme un chromosome dérivé (der). Lors de la description d'un caryotype, un signe (+) est placé avant le symbole mar.
47,XX,+mars
Un chromosome marqueur supplémentaire.
48,X,t(X;18)(p11.2;q11.2)+2mars
Deux chromosomes marqueurs en plus de la translocation t(X;18).

Les chromosomes en anneau sont désignés par le symbole r et peuvent être constitués d'un ou plusieurs chromosomes.
46,XX,r(7)(p22q36)
46,XX,r(7) (::р22->q36::)
La rupture et la réintégration se sont produites dans les segments 7p22 et 7q36, avec perte de régions chromosomiques distales par rapport à ces points de rupture.
Si le centromère d'un chromosome en anneau est inconnu, mais que les segments chromosomiques contenus dans l'anneau sont connus, les chromosomes en anneau sont définis comme des dérivés (der).
46,XX,der(1)r(1;3)(p36.1q23;q21q27)
46,XX,der(1)(::lp36.1->1q23::3q21->3q27 ::)

Translocations. Translocations réciproques
Pour décrire les translocations (t), les mêmes principes et règles sont utilisés pour décrire d'autres réarrangements chromosomiques. Pour distinguer les chromosomes homologues, l'un des homologues peut être souligné par un seul trait de soulignement (_).
46,XY,t(2;5)(q21;q31)
46,XY,t(2;5)(2pter2q21::5q31->5qter;5pter 5q31::2q21->2qter)
La rupture et les retrouvailles ont eu lieu dans les segments 2q21 et 5q31. Les chromosomes ont échangé des régions distales par rapport à ces segments. Le chromosome avec le numéro de série inférieur est indiqué en premier.
46,X,t(X;13)(q27;ql2)
46,X,t(X;13)(Xpter->Xq27::13ql2->13qter;13pter->3q 12::Xq27->Xqter)
La rupture et la réunion se sont produites dans les segments Xq27 et 13q12. Les segments distaux de ces zones ont été échangés. Puisque le chromosome sexuel est impliqué dans la translocation, il est enregistré en premier. Notez que la notation correcte est 46,X,t(X;13), et non 46,XX,t(X;13).
46,t(X;Y) (q22;q1, 1.2) 
46,t(X;Y)(Xpter->Xq22::Yq11.2->Yqter;Ypter->Yq11.2::Xq22->Xqter)
Translocation réciproque entre les chromosomes X et Y avec points de rupture Xq22 et Yq11.2.
Des translocations impliquant des bras chromosomiques entiers peuvent être enregistrées, indiquant des points de rupture dans les régions centromériques de p10 et q10. Dans les translocations équilibrées, le point de rupture dans le chromosome sexuel ou dans le chromosome avec un numéro de série inférieur est désigné p10.
46,XY,t(4;3)(p10;q10)
46,XY,t(1;3)(lpteMlpl0::3ql0->3qter;3pter->3p40::4q40->4qter)
Translocation réciproque de bras chromosomiques entiers, dans laquelle les bras courts du chromosome 1 rejoignent le centromère avec les bras longs du chromosome 3, et les bras longs du chromosome 1 rejoignent les bras courts du chromosome 3.
Dans les translocations déséquilibrées de bras chromosomiques entiers, le chromosome réarrangé est désigné comme dérivé (der) et remplace deux chromosomes normaux.
45,XX,der(1;3) (p10;q10)
45,XX,der(1;3)(1pter->1p10::3q10->3qter)

Un chromosome dérivé constitué du bras court du chromosome 1 et du bras long du chromosome 3. Les chromosomes 1 et 3 manquants ne sont pas étiquetés car ils sont remplacés par le chromosome dérivé. Le caryotype contient donc un chromosome 1 normal, un chromosome 3 normal et le chromosome dérivé der(l;3).

Translocations robertsoniennes
Il s'agit d'un type particulier de translocation résultant de la fusion centrée des bras longs des chromosomes acrocentriques 13-15 et 21-22 avec la perte simultanée des bras courts de ces chromosomes. Les principes de description des translocations déséquilibrées impliquant des bras entiers s'appliquent également à la description des translocations robertsoniennes à l'aide du symbole (der). Le symbole rob peut également être utilisé pour décrire ces translocations, mais il ne doit pas être utilisé pour décrire des anomalies acquises. Les points de rupture des chromosomes impliqués dans la translocation sont indiqués dans les régions q10.
45,XX,der(13;21) (q10;q10)
45,XX,rob(13;21) (q10;q10)

La rupture et la réunion se sont produites dans les segments 13q10 et 21q10 des régions centromériques des chromosomes 13 et 21. Le chromosome dérivé a remplacé un chromosome 13 et un chromosome 21. Il n'est pas nécessaire d'indiquer les chromosomes manquants. Le caryotype contient un chromosome 13 normal, un chromosome 21 normal et der (13 ; 21). Le déséquilibre est dû à la perte des bras courts des chromosomes 13 et 21.

CHAPITRE 5 VARIABILITÉ DE L'ORGANISME

CHAPITRE 5 VARIABILITÉ DE L'ORGANISME

Informations totales

La variabilité d'un organisme est la variabilité de son génome, qui détermine les différences génotypiques et phénotypiques d'une personne et provoque la diversité évolutive de ses génotypes et phénotypes (voir chapitres 2 et 3).

Le développement intra-utérin de l'embryon, de l'embryon, du fœtus, le développement postnatal ultérieur du corps humain (enfance, enfance, adolescence, adolescence, âge adulte, vieillissement et mort) sont réalisés conformément au programme génétique de l'ontogenèse, formé par la fusion de génomes maternel et paternel (voir chapitres 2 et 12).

Au cours de l’ontogenèse, le génome du corps d’un individu et les informations qui y sont codées subissent des transformations continues sous l’influence de facteurs environnement. Les changements qui se produisent dans le génome peuvent être transmis de génération en génération, provoquant une variabilité des caractéristiques et du phénotype de l'organisme chez les descendants.

Au début du 20ème siècle. Le zoologiste allemand W. Hacker a identifié une branche de la génétique consacrée à l'étude des connexions et des relations entre génotypes et phénotypes et à l'analyse de leur variabilité, et l'a appelé phénogénétique.

Actuellement, les phénogénéticiens distinguent deux classes de variabilité : non héréditaire (ou modification), qui ne se transmet pas de génération en génération, et héréditaire, qui se transmet de génération en génération.

À son tour, variabilité héréditaire Il existe également deux classes : combinatoire (recombinaison) et mutationnelle. La variabilité de la première classe est déterminée par trois mécanismes : les rencontres aléatoires de gamètes lors de la fécondation ; le croisement ou recombinaison méiotique (échange de sections égales entre chromosomes homologues lors de la prophase de la première division méiotique) ; divergence indépendante des chromosomes homologues vers les pôles de division lors de la formation des cellules filles pendant la mitose et la méiose. Variabilité de la seconde

la classe est causée par des mutations ponctuelles, chromosomiques et génomiques (voir ci-dessous).

Considérons séquentiellement les différentes classes et types de variabilité de l'organisme à différents stades de son développement individuel.

Variabilité lors de la fécondation des gamètes et début du fonctionnement du génome de l'organisme naissant

Les génomes maternel et paternel ne peuvent pas fonctionner séparément l’un de l’autre.

Seuls deux génomes parentaux, réunis dans un zygote, assurent l'origine de la vie moléculaire, l'émergence d'un nouvel état qualitatif - une des propriétés de la matière biologique.

En figue. La figure 23 montre les résultats de l'interaction de deux génomes parentaux lors de la fécondation des gamètes.

D'après la formule de fécondation : zygote = ovule + spermatozoïde, le début du développement du zygote est le moment de formation d'un double (diploïde) lorsque deux ensembles haploïdes de gamètes parentaux se rencontrent. C’est alors que naît la vie moléculaire et qu’une chaîne de réactions séquentielles se déclenche, basées d’abord sur l’expression des gènes du génotype zygote, puis sur les génotypes des cellules somatiques filles qui en ont émergé. Les gènes individuels et les groupes de gènes au sein des génotypes de toutes les cellules du corps commencent à « s'activer » et à « s'éteindre » lors de la mise en œuvre du programme génétique de l'ontogenèse.

Le rôle principal dans les événements qui se déroulent appartient à l'œuf, qui possède dans le noyau et le cytoplasme tout ce qui est nécessaire à la germination.

Riz. 23. Résultats de l'interaction de deux génomes parentaux lors de la fécondation des gamètes (photos de www.bio.1september.ru ; www.bio.fizteh.ru ; www. vetfac.nsau.edu.ru, respectivement)

développement et continuation de la vie, les composants structurels et fonctionnels du noyau et du cytoplasme (l'essence matriarcat biologique). Le sperme contient de l'ADN et ne contient pas de composants cytoplasmiques. Après avoir pénétré dans l'ovule, l'ADN du spermatozoïde entre en contact avec son ADN, et ainsi le principal mécanisme moléculaire qui fonctionne tout au long de la vie de l'organisme est « activé » chez le zygote : l'interaction ADN-ADN de deux génomes parentaux. À proprement parler, le génotype est activé, représenté par des parties à peu près égales de séquences de nucléotides d'ADN d'origine maternelle et paternelle (sans tenir compte de l'ADNmt du cytoplasme). Simplifions ce qui a été dit : le début de la vie moléculaire chez le zygote est une violation de la constance de l'environnement interne de l'œuf (son homéostasie), et toute la vie moléculaire ultérieure d'un organisme multicellulaire est le désir de restaurer l'homéostasie. exposé aux facteurs environnementaux ou à l’équilibre entre deux états opposés : la stabilité D'un côté et variabilité avec un autre. Ce sont les relations de cause à effet qui déterminent l’émergence et la continuité de la vie moléculaire d’un organisme au cours de l’ontogenèse.

Prêtons maintenant attention aux résultats et à l'importance de la variabilité du génome d'un organisme en tant que produit de l'évolution. Tout d'abord, considérons la question de l'unicité du génotype du zygote ou de la cellule progénitrice de toutes les cellules, tissus, organes et systèmes du corps.

La fécondation elle-même se produit par hasard : un gamète femelle est fécondé par un seul gamète mâle sur 200 à 300 millions de spermatozoïdes contenus dans l’éjaculat d’un homme. Il est évident que chaque ovule et chaque spermatozoïde se distinguent les uns des autres par de nombreuses caractéristiques génotypiques et phénotypiques : présence de gènes altérés ou inchangés dans la composition et les combinaisons (résultats de la variabilité combinatoire), différentes séquences de séquences de nucléotides d'ADN, différentes tailles, formes, activité fonctionnelle (motilité), maturité des gamètes, etc. Ce sont ces différences qui permettent de parler de l'unicité du génome de tout gamète et, par conséquent, du génotype du zygote et de l'organisme tout entier : l'accident de fécondation de gamètes assure la naissance d'un organisme individuel génétiquement unique.

En d'autres termes, la vie moléculaire d'une personne (comme la vie d'un être biologique en général) est un « don du destin » ou, si l'on préfère, un « don divin », car au lieu d'un individu donné avec le même

il était possible que des frères et sœurs génétiquement différents soient nés.

Poursuivons maintenant notre discussion sur l'équilibre entre stabilité et variabilité du matériel héréditaire. DANS dans un sens large, le maintien d'un tel équilibre est la préservation et le changement (transformation) simultanés de la stabilité du matériel héréditaire sous l'influence de facteurs environnementaux internes (homéostasie) et externes (norme de réaction). L'homéostasie dépend du génotype provoqué par la fusion de deux génomes (voir Fig. 23). La vitesse de réaction est déterminée par l'interaction du génotype avec des facteurs environnementaux.

Norme et plage de réaction

La manière spécifique dont le corps réagit en réponse aux facteurs environnementaux est appelée norme de réaction. Ce sont les gènes et le génotype qui sont responsables du développement et de l'ensemble des modifications des caractéristiques individuelles et du phénotype de l'organisme dans son ensemble. Dans le même temps, toutes les capacités du génotype ne sont pas réalisées dans le phénotype, c'est-à-dire le phénotype est un cas particulier (pour un individu) de mise en œuvre d'un génotype dans des conditions environnementales spécifiques. Ainsi, par exemple, entre des jumeaux monozygotes ayant des génotypes complètement identiques (gènes communs à 100 %), des différences phénotypiques notables se révèlent si les jumeaux grandissent dans conditions différentes environnement.

La norme de réaction peut être étroite ou large. Dans le premier cas, la stabilité d’un trait individuel (phénotype) est maintenue presque indépendamment des influences environnementales. Exemples de gènes avec une norme de réaction étroite ou gènes non plastiques sont des gènes codant pour la synthèse d'antigènes de groupe sanguin, la couleur des yeux, la boucle des cheveux, etc. Leur action est la même dans toutes les conditions extérieures (compatibles avec la vie). Dans le second cas, la stabilité d'un trait individuel (phénotype) change en fonction de l'influence de l'environnement. Un exemple de gènes avec un taux de réaction large ou gènes plastiques- des gènes qui contrôlent le nombre de globules rouges (différents selon que l'on gravit une montagne ou que l'on descend une montagne). Un autre exemple de norme de réaction large est un changement de couleur de la peau (bronzage), associé à l'intensité et à la durée d'exposition du corps aux rayons ultraviolets.

Parler de plage de réponse, il faut garder à l'esprit les différences phénotypiques qui apparaissent chez un individu (son génotype) en fonction de

conditions environnementales « appauvries » ou « enrichies » dans lesquelles se trouve l’organisme. Selon la définition de I.I. Schmalhausen (1946), « ce ne sont pas les caractéristiques en tant que telles qui sont héritées, mais la norme de leur réaction aux changements dans les conditions d'existence des organismes ».

Ainsi, la norme et l'étendue de la réaction sont les limites de la variabilité génotypique et phénotypique de l'organisme lorsque les conditions environnementales changent.

Il convient également de noter que parmi les facteurs internes influençant la manifestation phénotypique des gènes et du génotype, valeur spécifique avoir le sexe et l’âge de l’individu.

Les facteurs externes et internes qui déterminent le développement des traits et des phénotypes sont inclus dans les trois groupes de facteurs principaux indiqués dans le chapitre, notamment les gènes et le génotype, les mécanismes d'interactions intermoléculaires (ADN-ADN) et intergéniques entre les génomes parentaux et les facteurs environnementaux.

Bien entendu, la base de l’adaptation d’un organisme aux conditions environnementales (la base de l’ontogenèse) est son génotype. En particulier, les individus dont les génotypes ne suppriment pas les effets négatifs des gènes pathologiques et des facteurs environnementaux laissent moins de descendants que les individus chez lesquels les effets indésirables sont supprimés.

Il est probable que les génotypes d’organismes plus viables comprennent des gènes spéciaux (gènes modificateurs) qui suppriment l’action des gènes « nuisibles » de telle sorte que les allèles du type normal deviennent dominants.

VARIABILITÉ NON HÉRITABLE

Parlant de variabilité non héréditaire du matériel génétique, considérons à nouveau un exemple de norme de réaction large - un changement de couleur de peau sous l'influence de rayonnement ultraviolet. Le « bronzage » ne se transmet pas de génération en génération, c'est-à-dire n'est pas hérité, bien que des gènes plastiques soient impliqués dans son apparition.

De la même manière, les conséquences de blessures, les modifications des cicatrices dans les tissus et les muqueuses dues à des brûlures, des engelures, des empoisonnements et de nombreux autres signes causés uniquement par des facteurs environnementaux ne sont pas hérités. Dans le même temps, il convient de souligner : les changements ou modifications non héréditaires sont associés à des

propriétés naturelles d'un organisme donné, car elles se forment dans le contexte d'un génotype spécifique dans des conditions environnementales spécifiques.

Variabilité combinatoire héréditaire

Comme indiqué au début du chapitre, outre le mécanisme de rencontre aléatoire des gamètes au cours de la fécondation, la variabilité combinatoire inclut les mécanismes de croisement lors de la première division de la méiose et la divergence indépendante des chromosomes vers les pôles de division lors de la formation des filles. cellules pendant la mitose et la méiose (voir chapitre 9).

Traversée dans la première division méiotique

Grâce au mécanisme traverser la liaison des gènes avec le chromosome est régulièrement perturbée lors de la prophase de la première division de la méiose du fait du mélange (échange) de gènes d'origine paternelle et maternelle (Fig. 24).

Au début du 20ème siècle. lors de l'ouverture du passage à niveau sur T.H. Morgan et ses étudiants ont suggéré que le croisement entre deux gènes peut se produire non seulement en un, mais également en deux, trois (respectivement double et triple croisement) et plus encore. La suppression des traversées a été constatée dans les zones immédiatement adjacentes aux points d'échange ; cette suppression s'appelait ingérence.

Au final, il a été calculé : pour une méiose masculine, il y a de 39 à 64 chiasmes ou recombinaisons, et pour une méiose féminine, il y a jusqu'à 100 chiasmes.

Riz. 24. Schéma de croisement dans la première division de la méiose (d'après Shevchenko V.A. et al., 2004) :

a - chromatides sœurs de chromosomes homologues avant le début de la méiose ; b - ils sont pendant le pachytène (leur spiralisation est visible) ; c - ils le sont également lors de diplotène et de diacinèse (les flèches indiquent les lieux de croisement-chiasma, ou zones d'échange)

En conséquence, ils ont conclu : la liaison des gènes aux chromosomes est constamment perturbée lors du croisement.

Facteurs influençant le passage à niveau

Le croisement est l'un des processus génétiques réguliers du corps, contrôlé par de nombreux gènes à la fois directement et par l'intermédiaire de l'état physiologique des cellules au cours de la méiose et même de la mitose.

Les facteurs influençant le franchissement comprennent :

Sexe homo- et hétérogamétique ( nous parlons deÔ croisement mitotique chez les mâles et les femelles d'eucaryotes comme la drosophile et le ver à soie) ; Ainsi, chez la drosophile, le croisement se déroule normalement ; chez le ver à soie, il est soit normal, soit absent ; chez l'homme, il convient de prêter attention au sexe mixte (« troisième ») et spécifiquement au rôle du croisement dans les anomalies du développement sexuel dans l'hermaphrodisme masculin et féminin (voir chapitre 16) ;

Structure de la chromatine ; la fréquence de croisement dans différentes régions des chromosomes est influencée par la répartition des régions hétérochromatiques (régions péricentromériques et télomériques) et euchromatiques ; en particulier, dans les régions péricentromériques et télomériques, la fréquence de croisement est réduite et la distance entre les gènes déterminée par la fréquence de croisement peut ne pas correspondre à la distance réelle ;

État fonctionnel du corps ; À mesure que l’âge augmente, le degré de spiralisation des chromosomes et le taux de division cellulaire changent ;

Génotype; il contient des gènes qui augmentent ou diminuent la fréquence des croisements ; les « casiers » de ces derniers sont des réarrangements chromosomiques (inversions et translocations), qui compliquent la conjugaison normale des chromosomes dans le zygotène ;

Facteurs exogènes : exposition à la température, aux rayonnements ionisants et aux solutions salines concentrées, aux mutagènes chimiques, aux médicaments et aux hormones, qui augmentent généralement la fréquence des croisements.

La fréquence des croisements méiotiques et mitotiques et la SCO sont parfois utilisées pour juger de l'effet mutagène de médicaments, de cancérogènes, d'antibiotiques et d'autres composés chimiques.

Traversée inégale

Dans de rares cas, lors du croisement, des cassures sont observées aux points asymétriques des chromatides sœurs, et elles échangent

sont divisés en zones inégales entre eux - c'est passage inégal.

Dans le même temps, des cas ont été décrits où, pendant la mitose, une conjugaison mitotique (appariement incorrect) de chromosomes homologues est observée et une recombinaison se produit entre des chromatides non sœurs. Ce phénomène est appelé conversion génétique.

L'importance de ce mécanisme est difficile à surestimer. Par exemple, en raison d'un appariement incorrect de chromosomes homologues le long des répétitions flanquantes, un doublement (duplication) ou une perte (délétion) de la région chromosomique contenant le gène PMP22 peut se produire, ce qui conduira au développement d'un système moteur-sensoriel autosomique dominant héréditaire. neuropathie Charcot-Marie-Tooth.

Le croisement inégal est l'un des mécanismes d'apparition de mutations. Par exemple, la protéine périphérique myéline est codée par le gène PMP22, situé sur le chromosome 17 et ayant une longueur d'environ 1,5 million de pb. Ce gène est flanqué de deux répétitions homologues d'environ 30 kb de longueur. (les répétitions sont situées sur les flancs du gène).

En particulier, de nombreuses mutations résultant de croisements inégaux se produisent dans les pseudogènes. Ensuite, soit un fragment d'un allèle est transféré à un autre allèle, soit un fragment d'un pseudogène est transféré à un gène. Par exemple, une mutation similaire est observée lorsqu'une séquence pseudogène est transférée au gène de la 21-hydroxylase (CYP21B) dans le syndrome surrénogénital ou l'hyperplasie surrénalienne congénitale (voir chapitres 14 et 22).

De plus, en raison des recombinaisons lors de croisements inégaux, plusieurs formes alléliques de gènes codant pour les antigènes HLA de classe I peuvent être formées.

Divergence indépendante des chromosomes homologues vers les pôles de division lors de la formation des cellules filles pendant la mitose et la méiose

En raison du processus de réplication qui précède la mitose d'une cellule somatique, le nombre total de séquences nucléotidiques d'ADN double. La formation d'une paire de chromosomes homologues se produit à partir de deux chromosomes paternels et de deux chromosomes maternels. Lorsque ces quatre chromosomes sont distribués en deux cellules filles, chaque cellule recevra un chromosome paternel et un chromosome maternel (pour chaque paire de jeux de chromosomes), mais on ne sait pas lequel des deux, le premier ou le second. Se produit

distribution aléatoire des chromosomes homologues. C'est facile à calculer : en raison de diverses combinaisons de 23 paires de chromosomes, le nombre total de cellules filles sera de 2,23, soit plus de 8 millions (8 χ 10 6) de variantes de combinaisons de chromosomes et de gènes qui s'y trouvent. Par conséquent, avec la distribution aléatoire des chromosomes dans les cellules filles, chacune d'elles aura son propre caryotype et son propre génotype (sa propre version de la combinaison de chromosomes et de gènes qui leur sont liés, respectivement). Il convient de noter qu'il existe une variante pathologique de la répartition des chromosomes en cellules filles. Par exemple, l'entrée dans l'une des deux cellules filles d'un seul chromosome X (d'origine paternelle ou maternelle) entraînera une monosomie (syndrome de Shereshevsky-Turner, caryotype 45, XO), l'entrée de trois autosomes identiques entraînera une trisomie (Down syndrome, 47,XY ,+21; Patau, 47,ХХ,+13 et Edvadsa, 47,ХХ,+18 voir aussi chapitre 2).

Comme indiqué au chapitre 5, deux chromosomes d'origine paternelle ou maternelle peuvent pénétrer simultanément dans une cellule fille - il s'agit d'une isodisomie uniparentale pour une paire spécifique de chromosomes : syndrome de Silver-Russell (deux chromosomes maternels 7), syndrome de Beckwitt-Wiedemann (deux chromosomes paternels). chromosomes 11), Angelman (deux chromosomes paternels 15), Prader-Willi (deux chromosomes maternels 15). En général, le volume des troubles de la distribution chromosomique atteint 1 % de tous les troubles chromosomiques chez l'homme. Ces troubles revêtent une grande importance évolutive, car ils créent une diversité de caryotypes, de génotypes et de phénotypes humains dans la population. De plus, chaque variante pathologique est un produit unique de l’évolution.

À la suite de la deuxième division méiotique, 4 cellules filles se forment. Chacun d’eux recevra un chromosome maternel ou paternel parmi les 23 chromosomes.

Éviter erreurs possibles dans nos calculs ultérieurs, nous le prendrons comme règle : à la suite de la deuxième division méiotique, 8 millions de variantes de gamètes mâles et 8 millions de variantes de gamètes femelles se forment également. Ensuite, la réponse à la question, quel est le volume total de variantes de combinaisons de chromosomes et de gènes qui s'y trouvent lorsque deux gamètes se rencontrent, est la suivante : 2 46 ou 64 χ 10 12, c'est-à-dire 64 000 milliards.

La formation d'un tel nombre (théoriquement possible) de génotypes lors de la rencontre de deux gamètes explique clairement le sens de l'hétérogénéité des génotypes.

La valeur de la variabilité combinatoire

La variabilité combinatoire est importante non seulement pour l'hétérogénéité et le caractère unique du matériel héréditaire, mais également pour la restauration (réparation) de la stabilité de la molécule d'ADN lorsque les deux brins sont endommagés. Un exemple est la formation d’un espace d’ADN simple brin en face d’une lésion non réparée. L’écart qui en résulte ne peut être corrigé avec précision sans impliquer le brin d’ADN normal dans la réparation.

Variabilité mutationnelle

Outre le caractère unique et l'hétérogénéité des génotypes et des phénotypes résultant de la variabilité combinatoire, une énorme contribution à la variabilité du génome et du phénomène humain est apportée par la variabilité mutationnelle héréditaire et l'hétérogénéité génétique qui en résulte.

Les variations dans les séquences nucléotidiques de l'ADN peuvent être divisées de manière purement conventionnelle en mutations et polymorphisme génétique (voir chapitre 2). Dans le même temps, si l'hétérogénéité des génotypes est une caractéristique constante (normale) de la variabilité du génome, alors variabilité mutationnelle- c'est, en règle générale, sa pathologie.

La variabilité pathologique du génome est soutenue, par exemple, par des croisements inégaux, une divergence incorrecte des chromosomes vers les pôles de division lors de la formation des cellules filles, la présence de composés génétiques et de séries alléliques. En d’autres termes, la variabilité combinatoire et mutationnelle héréditaire se manifeste chez l’homme par une diversité génotypique et phénotypique importante.

Clarifions la terminologie et considérons les questions générales de la théorie des mutations.

QUESTIONS GÉNÉRALES DE LA THÉORIE DES MUTATIONS

Mutation il y a un changement dans l'organisation structurelle, la quantité et/ou le fonctionnement du matériel héréditaire et des protéines qu'il synthétise. Ce concept a été proposé pour la première fois par Hugo de Vries

en 1901-1903 dans son ouvrage « Mutation Theory », où il décrit les propriétés fondamentales des mutations. Ils:

Apparaitre soudainement;

Transmis de génération en génération;

Hérité selon le type dominant (manifesté chez les hétérozygotes et les homozygotes) et le type récessif (manifesté chez les homozygotes);

Ils n'ont aucune direction (« mute » n'importe quel locus, provoquant des changements mineurs ou affectant les signes vitaux) ;

Selon leur manifestation phénotypique, ils peuvent être nocifs (la plupart des mutations), bénéfiques (extrêmement rares) ou indifférents ;

Présent dans les cellules somatiques et germinales.

De plus, les mêmes mutations peuvent se produire de manière répétée.

Processus de mutation ou mutagenèse, est un processus continu de formation de mutations sous l'influence de mutagènes - des facteurs environnementaux qui endommagent le matériel héréditaire.

D'abord théorie de la mutagenèse continue proposé en 1889 par le scientifique russe de l'Université de Saint-Pétersbourg S.I. Korzhinsky dans son livre « Hétérogenèse et évolution ».

Comme on le croit actuellement, les mutations peuvent apparaître spontanément, sans causes externes visibles, mais sous l'influence de conditions internes de la cellule et du corps - ce sont des mutations spontanées ou mutagenèse spontanée.

Mutations provoquées artificiellement par exposition facteurs externes nature physique, chimique ou biologique, sont des mutations induites, ou mutagenèse induite.

Les mutations les plus courantes sont appelées mutations majeures(par exemple, mutations dans les gènes de la dystrophie musculaire de Duchenne-Becker, de la mucoviscidose, de la drépanocytose, de la phénylcétonurie, etc.). Des kits commerciaux ont désormais été créés qui permettent d'identifier automatiquement les plus importants d'entre eux.

Les mutations nouvellement apparues sont appelées nouvelles mutations ou mutations. de novo. Il s'agit par exemple de mutations qui sont à l'origine d'un certain nombre de maladies autosomiques dominantes, telles que l'achondroplasie (10 % des cas de maladie sont des formes familiales), la neurofibromatose de Recklinghausen de type I (50 à 70 % des formes familiales), la maladie d'Alzheimer et la chorée de Huntington.

Les mutations de l'état normal d'un gène (trait) à un état pathologique sont appelées droit.

Les mutations d'un état pathologique d'un gène (trait) à un état normal sont appelées inverses ou réversions.

La capacité de retour en arrière a été établie pour la première fois en 1935 par N.V. Timofeev-Ressovsky.

Les mutations ultérieures du gène qui suppriment le phénotype mutant primaire sont appelées suppresseur. La suppression peut être intragénique(restaure l'activité fonctionnelle de la protéine ; l'acide aminé ne correspond pas à celui d'origine, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de véritable réversibilité) et extragénique(la structure de l'ARNt change, de sorte que l'ARNt mutant inclut un autre acide aminé dans le polypeptide au lieu de celui codé par le triplet défectueux).

Les mutations dans les cellules somatiques sont appelées mutations somatiques. Ils forment des clones de cellules pathologiques (un ensemble de cellules pathologiques) et, en cas de présence simultanée de cellules normales et pathologiques dans l'organisme, conduisent à un mosaïcisme cellulaire (par exemple, dans l'ostéodystrophie héréditaire d'Albright, l'expressivité de la maladie dépend de le nombre de cellules anormales).

Les mutations somatiques peuvent être familiales ou sporadiques (non familiales). Ils sont à l'origine du développement de néoplasmes malins et de processus de vieillissement prématuré.

Auparavant, on considérait comme un axiome que les mutations somatiques ne sont pas héréditaires. Ces dernières années, la transmission de génération en génération de prédispositions héréditaires de 90 % des formes multifactorielles et de 10 % des formes monogéniques de cancer, se manifestant par des mutations dans les cellules somatiques, a été prouvée.

Les mutations dans les cellules germinales sont appelées mutations germinales. On pense qu'elles sont moins fréquentes que les mutations somatiques, qu'elles sont à l'origine de toutes les maladies héréditaires et de certaines maladies congénitales, qu'elles se transmettent de génération en génération et qu'elles peuvent également être familiales ou sporadiques. Le domaine le plus étudié de la mutagenèse générale est physique et, en particulier, mutagenèse par rayonnement. Toutes les sources de rayonnements ionisants sont nocives pour la santé humaine ; elles ont généralement un puissant effet mutagène, tératogène et cancérigène. L'effet mutagène d'une dose unique de rayonnement est bien supérieur à celui d'un rayonnement chronique ; Une dose de rayonnement de 10 rad double le taux de mutation chez l'homme. Éprouvé: rayonnement ionisant peut provoquer des mutations conduisant à

aux maladies héréditaires (congénitales) et oncologiques, et aux ultraviolets - pour induire des erreurs de réplication de l'ADN.

Le plus grand danger est mutagenèse chimique. Il existe environ 7 millions de composés chimiques dans le monde. Environ 50 à 60 000 substances chimiques sont constamment utilisées dans l'économie nationale, dans la production et dans la vie quotidienne. Environ un millier de nouveaux composés sont mis en pratique chaque année. Parmi eux, 10 % sont capables d’induire des mutations. Il s'agit notamment des herbicides et des pesticides (la part des mutagènes parmi eux atteint 50 %), ainsi qu'un certain nombre médicaments(certains antibiotiques, hormones de synthèse, cytostatiques, etc.).

Il y a aussi mutagenèse biologique. Les mutagènes biologiques comprennent : les protéines étrangères des vaccins et des sérums, les virus (varicelle, rougeole, rubéole, polio, herpès simplex, SIDA, encéphalite) et l'ADN, les facteurs exogènes (mauvaise nutrition protéique), les composés d'histamine et ses dérivés, les hormones stéroïdes (facteurs endogènes). . Renforcer l'effet des mutagènes externes comutagènes(toxines).

L’histoire de la génétique contient de nombreux exemples de l’importance des liens entre les gènes et les caractères. L'un d'eux est la classification des mutations en fonction de leur effet phénotypique.

Classification des mutations en fonction de leur effet phénotypique

Cette classification des mutations a été proposée pour la première fois en 1932 par G. Möller. Selon la classification, ont été identifiés :

Mutations amorphes. Il s’agit d’une condition dans laquelle le trait contrôlé par l’allèle pathologique n’est pas exprimé car l’allèle pathologique est inactif par rapport à l’allèle normal. De telles mutations incluent le gène de l'albinisme (11q14.1) et environ 3 000 maladies autosomiques récessives ;

Mutations antimorphes. Dans ce cas, la valeur du trait contrôlé par l’allèle pathologique est opposée à la valeur du trait contrôlé par l’allèle normal. De telles mutations incluent les gènes d'environ 5 à 6 000 maladies autosomiques dominantes ;

Mutations hypermorphes. Dans le cas d’une telle mutation, le trait contrôlé par l’allèle pathologique est plus prononcé que le trait contrôlé par l’allèle normal. Exemple - gete-

porteurs rosygotiques de gènes responsables de maladies d'instabilité du génome (voir chapitre 10). Leur nombre représente environ 3 % de la population mondiale (près de 195 millions de personnes) et le nombre de maladies elles-mêmes atteint 100 nosologies. Parmi ces maladies : l'anémie de Fanconi, l'ataxie télangiectasie, le xeroderma pigmentosum, le syndrome de Bloom, les syndromes progéroïdes, de nombreuses formes de cancer, etc. De plus, la fréquence des cancers chez les porteurs hétérozygotes des gènes de ces maladies est 3 à 5 fois supérieure à la normale, et chez les patients eux-mêmes (homozygotes pour ces gènes), l'incidence du cancer est des dizaines de fois supérieure à la normale.

Mutations hypomorphes. Il s’agit d’une condition dans laquelle l’expression d’un trait contrôlé par un allèle pathologique est affaiblie par rapport au trait contrôlé par un allèle normal. Ces mutations comprennent des mutations dans les gènes de synthèse des pigments (1q31 ; 6p21.2 ; 7p15-q13 ; 8q12.1 ; 17p13.3 ; 17q25 ; 19q13 ; Xp21.2 ; Xp21.3 ; Xp22), ainsi que plus de 3 000 formes de maladies autosomiques récessives.

Mutations néomorphes. On dit qu’une telle mutation se produit lorsque le trait contrôlé par l’allèle pathologique est d’une qualité différente (nouvelle) par rapport au trait contrôlé par l’allèle normal. Exemple : synthèse de nouvelles immunoglobulines en réponse à la pénétration d'antigènes étrangers dans l'organisme.

Parlant de l'importance durable de la classification de G. Möller, il convient de noter que 60 ans après sa publication, les effets phénotypiques des mutations ponctuelles ont été divisés en différentes classes en fonction de leur effet sur la structure du produit protéique du gène et /ou son niveau d'expression.

En particulier, le lauréat du prix Nobel Victor McKusick (1992) a identifié des mutations qui modifient la séquence des acides aminés dans une protéine. Il s'est avéré qu'ils sont responsables de la manifestation de 50 à 60 % des cas de maladies monogéniques, et les mutations restantes (40 à 50 % des cas) représentent des mutations affectant l'expression des gènes.

Une modification de la composition en acides aminés de la protéine se manifeste par un phénotype pathologique, par exemple en cas de méthémoglobinémie ou de drépanocytose provoquée par des mutations du gène de la bêtaglobine. À leur tour, des mutations affectant l’expression normale des gènes ont été identifiées. Ils entraînent une modification du montant produit génétique et se manifestent par des phénotypes associés à la carence d'une protéine particulière, par exemple,

dans les cas l'anémie hémolytique, causée par des mutations de gènes localisées sur les autosomes : 9q34.3 (déficit en adénylate kinase) ; 12p13.1 (déficit en triosephosphate isomérase) ; 21q22.2 (déficit en phosphofructokinase).

La classification des mutations par V. McKusick (1992) constitue bien entendu une nouvelle génération de classifications. Parallèlement, à la veille de sa publication, la classification des mutations selon le niveau d'organisation du matériel héréditaire devient largement acceptée.

Classification des mutations selon le niveau d'organisation du matériel héréditaire

La classification comprend les éléments suivants.

Mutations ponctuelles(violation de la structure génétique à différents points).

À proprement parler, les mutations ponctuelles incluent des modifications dans les nucléotides (bases) d'un gène, entraînant une modification de la quantité et de la qualité des produits protéiques qu'ils synthétisent. Les changements de bases sont leurs substitutions, insertions, mouvements ou délétions, qui peuvent s'expliquer par des mutations dans les régions régulatrices des gènes (promoteur, site de polyadénylation), ainsi que dans les régions codantes et non codantes des gènes (exons et introns, épissage). des sites). Les substitutions de bases donnent naissance à trois types de codons mutants : les mutations faux-sens, les mutations neutres et les mutations non-sens.

Les mutations ponctuelles sont héritées sous forme de simples traits mendéliens. Ils sont fréquents : 1 cas sur 200-2000 naissances - hémochromatose primitive, cancer du côlon sans polypose, syndrome de Martin-Bell et mucoviscidose.

Les mutations ponctuelles, extrêmement rares (1 : 1 500 000), sont des déficits immunitaires combinés sévères (DICS) résultant d’un déficit en adénosine désaminase. Parfois, des mutations ponctuelles se forment non pas en raison d'une exposition à des mutagènes, mais en raison d'erreurs de réplication de l'ADN. De plus, leur fréquence ne dépasse pas 1:10 5 -1:10 10, puisqu'elles sont corrigées à l'aide de systèmes de réparation cellulaire de près de

Mutations structurelles ou des aberrations chromosomiques (perturbent la structure des chromosomes et conduisent à la formation de nouveaux groupes de liaison génétique). Il s'agit de délétions (pertes), de duplications (doublements), de translocations (mouvements), d'inversions (rotation de 180°) ou d'insertions (insertions) de matériel héréditaire. De telles mutations sont caractéristiques des maladies somatiques

cellules logiques (y compris les cellules souches). Leur fréquence est de 1/1 700 divisions cellulaires.

Il existe un certain nombre de syndromes provoqués par des mutations structurelles. Les exemples les plus connus : syndrome du « cri du chat » (caryotype : 46,ХХ,5р-), syndrome de Wolf-Hirschhorn (46,ХХ,4р-), forme de translocation du syndrome de Down (caryotype : 47, ХУ, t ( 14;21) ).

Un autre exemple est la leucémie. Lorsqu'ils se produisent, l'expression des gènes est perturbée en raison de ce que l'on appelle la séparation (translocation entre la partie structurelle du gène et sa région promotrice) et, par conséquent, la synthèse des protéines est perturbée.

Génomique(numérique) mutation- violation du nombre de chromosomes ou de leurs parties (conduire à l'apparition de nouveaux génomes ou de leurs parties par ajout ou perte de chromosomes entiers ou de leurs parties). L'origine de ces mutations est due à la non-disjonction des chromosomes lors de la mitose ou de la méiose.

Dans le premier cas, il s'agit d'aneuploïdes, de tétraploïdes à cytoplasme non divisé, de polyploïdes à 6, 8, 10 paires de chromosomes ou plus.

Dans le second cas, il s'agit de la non-séparation de chromosomes appariés impliqués dans la formation des gamètes (monosomie, trisomie) ou la fécondation d'un ovule par deux spermatozoïdes (dispermie ou embryon triploïde).

Leurs exemples typiques ont déjà été donnés plus d'une fois - il s'agit du syndrome de Shereshevsky-Turner (45, XX), du syndrome de Klinefelter (47, XXY), de la trisomie régulière du syndrome de Down (47, XX, +21).

Le plus grand laboratoire de génétique des États-Unis, Reprogenetics, en collaboration avec d'éminents scientifiques chinois, un certain nombre d'instituts new-yorkais et de centres médicaux spécialisés dans le domaine du DPI, a publié les résultats de nouvelles études affirmant que des mutations peuvent être détectées dans embryons après fécondation in vitro (FIV).

Pour mener l’étude, une petite biopsie (épargnante), d’environ 10 cellules embryonnaires seulement, est suffisante, tandis que la plupart des nouvelles mutations (De Novo) qui provoquent un pourcentage disproportionnellement élevé de maladies génétiques peuvent être détectées grâce au DPI. Le caractère unique de la méthode réside dans le développement d’un procédé nouveau et original permettant de cribler un génome entier étendu.

Les nouvelles mutations (De Novo) se produisent uniquement dans les cellules germinales et dans les embryons après la fécondation. Généralement, ces mutations ne sont pas présentes dans le sang des parents, et même un dépistage complet des parents porteurs ne les détectera pas. Le DPI standard ne peut pas détecter ces mutations car les tests ne sont pas assez sensibles ou se concentrent uniquement sur des régions spécifiques très étroites du génome.

« Ces résultats constituent une étape importante dans le développement du dépistage du génome entier visant à trouver les embryons les plus sains pendant le DPI », déclare Santiago Munné, Ph.D., fondateur et directeur de Reprogenetics et fondateur de Recombine. "Cette nouvelle approche peut détecter presque tous les changements génomiques et éliminer ainsi le besoin de tests génétiques supplémentaires pendant la grossesse ou après la naissance, tout en garantissant que l'embryon le plus sain est sélectionné pour être transféré à la femme enceinte."

Il a également été scientifiquement prouvé que nouvelle méthode réduit le taux d'erreur de 100 fois (par rapport aux méthodes précédentes).

"Il est remarquable que de nouvelles mutations (de novo) puissent être détectées avec une sensibilité aussi élevée et des taux d'erreur exceptionnellement faibles en utilisant un petit nombre de cellules embryonnaires", déclare Brock Peters, Ph.D., scientifique principal de l'étude. « La méthode développée est efficace non seulement d’un point de vue médical, mais également d’un point de vue économique, et nous sommes impatients de poursuivre nos travaux de recherche dans ce domaine. »

De nouvelles mutations peuvent entraîner de graves troubles cérébraux congénitaux tels que l’autisme, les encéphalopathies épileptiques, la schizophrénie et autres. Étant donné que ces mutations sont propres au spermatozoïde et à l’ovule qui créent l’embryon, les tests génétiques des parents ne peuvent pas les détecter.

"Jusqu'à cinq pour cent des nouveau-nés souffrent d'une maladie causée par un défaut génétique", explique Alan Berkley, MD, professeur et directeur du département d'obstétrique et de gynécologie du centre de fertilité de l'université de New York. "Notre approche est globale et vise à identifier des embryons parfaitement sains. Cela peut grandement atténuer une partie du stress émotionnel et physique de la FIV, en particulier pour les couples à risque de transmettre des maladies génétiques."

L'article a été traduit spécifiquement pour le programme IVF School, sur la base de documents

La schizophrénie est l’une des maladies les plus mystérieuses et les plus complexes, à bien des égards. Il est difficile à diagnostiquer – il n’y a toujours pas de consensus quant à savoir s’il s’agit d’une maladie ou de plusieurs maladies similaires. C'est difficile à traiter - il n'existe désormais que des médicaments qui suppriment ce qu'on appelle. symptômes positifs (comme le délire), mais ils n'aident pas à ramener une personne à une vie bien remplie. La schizophrénie est difficile à étudier - aucun autre animal, à l'exception des humains, n'en souffre, il n'existe donc pratiquement aucun modèle pour l'étudier. La schizophrénie est très difficile à comprendre d'un point de vue génétique et évolutif - elle regorge de contradictions que les biologistes ne parviennent pas encore à résoudre. Cependant, la bonne nouvelle est que ces dernières années, les choses semblent enfin avoir évolué. Nous avons déjà évoqué l'histoire de la découverte de la schizophrénie et les premiers résultats de son étude par des méthodes neurophysiologiques. Cette fois, nous parlerons de la manière dont les scientifiques recherchent les causes génétiques de la maladie.

L'importance de ce travail ne réside même pas dans le fait que presque une personne sur cent sur la planète souffre de schizophrénie et que les progrès dans ce domaine devraient au moins simplifier radicalement le diagnostic - même s'il n'est pas possible de créer un bon remède immédiatement. L’importance de la recherche génétique est qu’elle modifie déjà notre compréhension des mécanismes fondamentaux de transmission de caractères complexes. Si les scientifiques parviennent à comprendre comment une maladie aussi complexe que la schizophrénie peut « se cacher » dans notre ADN, cela signifiera une avancée radicale dans la compréhension de l’organisation du génome. Et l’importance d’un tel travail ira bien au-delà de la psychiatrie clinique.

Tout d’abord, quelques faits bruts. La schizophrénie est une maladie mentale grave, chronique et invalidante qui touche généralement les personnes jeunes. Elle touche environ 50 millions de personnes dans le monde (un peu moins de 1 % de la population). La maladie s'accompagne d'apathie, d'un manque de volonté, souvent d'hallucinations, de délires, d'une désorganisation de la pensée et de la parole et de troubles moteurs. Les symptômes entraînent généralement un isolement social et une diminution de la productivité. Le risque accru de suicide chez les patients atteints de schizophrénie, ainsi que les maladies somatiques concomitantes, conduisent à une réduction globale de leur espérance de vie de 10 à 15 ans. De plus, les patients atteints de schizophrénie ont moins d'enfants : les hommes en ont en moyenne 75 pour cent, les femmes - 50 pour cent.

Le dernier demi-siècle a été marqué par des progrès rapides dans de nombreux domaines de la médecine, mais ces progrès n’ont guère affecté la prévention et le traitement de la schizophrénie. Cela est notamment dû au fait que nous n'avons toujours pas une idée claire de ce qui est exactement la perturbation des processus biologiques qui provoque le développement de la maladie. Ce manque de compréhension a conduit au fait que depuis l’apparition sur le marché du premier antipsychotique chlorpromazine (nom commercial : Aminazine) il y a plus de 60 ans, aucun changement qualitatif n’a eu lieu dans le traitement de la maladie. Tous les antipsychotiques actuellement existants approuvés pour le traitement de la schizophrénie (à la fois typiques, y compris la chlorpromazine, et atypiques) ont le même mécanisme d'action de base : ils réduisent l'activité des récepteurs dopaminergiques, ce qui élimine les hallucinations et les délires, mais, malheureusement, ont peu d'effet sur symptômes négatifs comme l'apathie, le manque de volonté, les troubles de la pensée, etc. Effets secondaires nous n'en parlons même pas. Une déception générale dans la recherche sur la schizophrénie est que les sociétés pharmaceutiques ont depuis longtemps réduit le financement du développement de médicaments antipsychotiques, alors même que le nombre d'essais cliniques continue de croître. Cependant, l'espoir de clarifier les causes de la schizophrénie est venu d'une direction plutôt inattendue : elle est associée à des progrès sans précédent en génétique moléculaire.

Responsabilité collective

Même les premiers chercheurs sur la schizophrénie ont remarqué que le risque de tomber malade est étroitement lié à la présence de proches malades. Des tentatives pour établir le mécanisme de transmission de la schizophrénie ont été faites presque immédiatement après la redécouverte des lois de Mendel, au tout début du 20e siècle. Cependant, contrairement à de nombreuses autres maladies, la schizophrénie ne rentrait pas dans le cadre de modèles mendéliens simples. Malgré la forte héritabilité, il n'a pas été possible de l'associer à un ou plusieurs gènes, c'est pourquoi au milieu du siècle, ce qu'on appelle. théories psychogènes du développement des maladies. En accord avec la psychanalyse, extrêmement populaire au milieu du siècle, ces théories expliquaient l’apparente héritabilité de la schizophrénie non pas par la génétique, mais par les caractéristiques de l’éducation et une atmosphère malsaine au sein de la famille. Il existait même un concept de « parents schizophrènes ».

Cependant, cette théorie, malgré sa popularité, n’a pas duré longtemps. Le dernier point sur la question de savoir si la schizophrénie est une maladie héréditaire a été posé par des études psychogénétiques menées déjà dans les années 60 et 70. Il s’agissait principalement d’études sur des jumeaux, ainsi que d’études sur des enfants adoptés. L'essence des études sur les jumeaux est de comparer les probabilités de manifestation d'un certain trait - dans ce cas, le développement d'une maladie - chez des jumeaux identiques et fraternels. Étant donné que la différence dans les effets de l'environnement sur les jumeaux ne dépend pas du fait qu'ils soient identiques ou fraternels, les différences dans ces probabilités doivent provenir principalement du fait que les vrais jumeaux sont génétiquement identiques et que les faux jumeaux n'ont, en moyenne, que la moitié les mêmes variantes génétiques.

Dans le cas de la schizophrénie, il s'est avéré que la concordance des vrais jumeaux est plus de 3 fois supérieure à la concordance des faux jumeaux : pour le premier elle est d'environ 50 pour cent, et pour le second elle est inférieure à 15 pour cent. Ces mots doivent être compris comme suit : si vous avez un frère jumeau identique souffrant de schizophrénie, vous tomberez vous-même malade avec une probabilité de 50 %. Si vous et votre frère êtes des jumeaux fraternels, le risque de tomber malade ne dépasse pas 15 %. Des calculs théoriques, qui tiennent également compte de la prévalence de la schizophrénie dans la population, estiment la contribution de l'héritabilité au développement de la maladie à 70-80 pour cent. En comparaison, la taille et l’indice de masse corporelle sont hérités à peu près de la même manière – des traits qui ont toujours été considérés comme étroitement liés à la génétique. D’ailleurs, comme il s’est avéré plus tard, la même héritabilité élevée est caractéristique de trois des quatre autres maladies mentales majeures : le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité, le trouble bipolaire et l’autisme.

Les résultats des études sur les jumeaux ont été pleinement confirmés lors de l'étude d'enfants nés de patients atteints de schizophrénie et adoptés dès la petite enfance par des parents adoptifs en bonne santé. Il s’est avéré que leur risque de développer la schizophrénie n’était pas réduit par rapport aux enfants élevés par leurs parents schizophrènes, ce qui indique clairement le rôle clé des gènes dans l’étiologie.

Et nous arrivons ici à l’une des caractéristiques les plus mystérieuses de la schizophrénie. Le fait est que s'il est si fortement héréditaire et affecte en même temps très négativement l'aptitude du porteur (rappelons que les patients atteints de schizophrénie laissent au moins deux fois moins de descendants que les personnes en bonne santé), alors comment parvient-il à persister dans le population pendant au moins ? Cette contradiction, autour de laquelle se déroule à bien des égards la principale lutte entre les différentes théories, est appelée le « paradoxe évolutionnaire de la schizophrénie ».

Jusqu'à récemment, les scientifiques ne savaient absolument pas quelles caractéristiques spécifiques du génome des patients atteints de schizophrénie prédéterminaient le développement de la maladie. Pendant des décennies, des débats houleux ont eu lieu, non même sur les gènes altérés chez les patients atteints de schizophrénie, mais sur ce qu'est « l'architecture » génétique générale de la maladie.

Cela signifie ce qui suit. Les génomes des individus sont très similaires les uns aux autres, différant en moyenne de moins de 0,1 pour cent des nucléotides. Certaines de ces caractéristiques génomiques distinctives sont assez répandues dans la population. Classiquement, s’ils surviennent chez plus d’un pour cent des personnes, ils peuvent être appelés variantes ou polymorphismes courants. On pense que ces variantes courantes sont apparues dans le génome humain il y a plus de 100 000 ans, avant même la première émigration d'ancêtres d'Afrique. les gens modernes, ils sont donc couramment présents dans la plupart des sous-populations humaines. Naturellement, pour exister dans une partie importante de la population pendant des milliers de générations, la plupart des polymorphismes ne devraient pas être trop nocifs pour leurs porteurs.

Cependant, dans le génome de chaque personne, il existe d'autres caractéristiques génétiques - plus jeunes et plus rares. La plupart d'entre eux n'apportent aucun avantage aux porteurs, leur fréquence dans la population, même si elles sont enregistrées, reste insignifiante. Beaucoup de ces traits (ou mutations) ont un effet négatif plus ou moins prononcé sur la condition physique, ils sont donc progressivement supprimés par la sélection négative. Au lieu de cela, à la suite d’un processus de mutation continu, d’autres nouvelles variantes nuisibles apparaissent. La fréquence combinée de l’une des nouvelles mutations ne dépasse presque jamais 0,1 pour cent, et ces variantes sont qualifiées de rares.

Ainsi, par architecture de la maladie, nous entendons quelles variantes génétiques - courantes ou rares, ayant un fort effet phénotypique ou n'augmentant que légèrement le risque de développer la maladie - déterminent son apparition. C’est autour de cette question que se déroulait jusqu’à récemment le principal débat sur la génétique de la schizophrénie.

Le seul fait incontestable établi par les méthodes de génétique moléculaire concernant la génétique de la schizophrénie au cours du dernier tiers du 20e siècle est son incroyable complexité. Aujourd’hui, il est évident que la prédisposition à la maladie est déterminée par des modifications intervenues dans des dizaines de gènes. De plus, toutes les « architectures génétiques » de la schizophrénie proposées à cette époque peuvent être regroupées en deux groupes : le modèle « maladie commune – variantes communes » (« maladie commune – variantes communes », CV) et le modèle « maladie commune – variantes rares ». modèle. - variantes rares", RV). Chacun des modèles a fourni ses propres explications du « paradoxe évolutionnaire de la schizophrénie ».

VR contre. CV

Selon le modèle CV, le substrat génétique de la schizophrénie est un certain ensemble de caractéristiques génétiques, un polygène, semblable à ce qui détermine l'héritage de traits quantitatifs tels que la taille ou le poids corporel. Un tel polygène est un ensemble de polymorphismes dont chacun n’affecte que peu la physiologie (ils sont dits « causals », car bien qu’ils ne soient pas seuls, ils conduisent au développement de la maladie). Maintenir les caractéristiques de la schizophrénie est tout à fait haut niveau incidence, il est nécessaire que ce polygène soit constitué de variantes communes - après tout, il est très difficile de rassembler de nombreuses variantes rares dans un seul génome. En conséquence, chaque personne possède des dizaines de variantes à risque dans son génome. Au total, toutes les options causales déterminent la prédisposition génétique (responsabilité) de chaque individu à la maladie. On suppose que pour des traits qualitatifs complexes tels que la schizophrénie, il existe une valeur seuil de susceptibilité et que seules les personnes dont la susceptibilité dépasse ce seuil développent la maladie.

Modèle de seuil de susceptibilité à la maladie. Montré distribution normale prédisposition tracée sur l’axe horizontal. Les personnes dont la sensibilité dépasse un certain seuil développent la maladie.

Un tel modèle polygénique de la schizophrénie a été proposé pour la première fois en 1967 par l'un des fondateurs de la génétique psychiatrique moderne, Irving Gottesman, qui a également contribué de manière significative à prouver la nature héréditaire de la maladie. Du point de vue des adeptes du modèle CV, la persistance d'une fréquence élevée de variantes causales de la schizophrénie dans une population sur plusieurs générations peut avoir plusieurs explications. Premièrement, chaque variante individuelle a un effet assez mineur sur le phénotype ; ces variantes « quasi-neutres » peuvent être invisibles à la sélection et rester courantes dans les populations. Cela est particulièrement vrai pour les populations ayant de faibles effectifs effectifs, où l'influence du hasard n'est pas moins importante que la pression de sélection - cela inclut la population de notre espèce.

D'autre part, des hypothèses ont été faites sur la présence dans le cas de la schizophrénie de ce qu'on appelle. sélection équilibrante, c’est-à-dire l’influence positive des « polymorphismes schizophréniques » sur les porteurs sains. Ce n'est pas si difficile à imaginer. On sait, par exemple, que les individus schizoïdes ayant une prédisposition génétique élevée à la schizophrénie (dont il existe de nombreux proches parents des patients) se caractérisent par un niveau accru de capacités créatives, ce qui peut légèrement augmenter leur adaptation (cela a déjà été démontré dans plusieurs ouvrages). La génétique des populations permet une situation dans laquelle l’effet positif des variantes causales chez les porteurs sains peut compenser les conséquences négatives pour les personnes qui présentent un trop grand nombre de ces « bonnes mutations », ce qui conduit au développement de la maladie.

Le deuxième modèle de base de l’architecture génétique de la schizophrénie est le modèle RV. Elle suggère que la schizophrénie est un concept collectif et que chaque cas individuel ou histoire familiale de la maladie est une maladie quasi mendélienne distincte, associée dans chaque cas individuel à des changements uniques dans le génome. Dans ce modèle, les variantes génétiques causales sont soumises à une très forte pression de sélection et sont éliminées assez rapidement de la population. Mais comme un petit nombre de nouvelles mutations surviennent à chaque génération, un certain équilibre s’établit entre la sélection et l’émergence de variants causals.

D'une part, le modèle RV peut expliquer pourquoi la schizophrénie est très bien héréditaire, mais ses gènes universels n'ont pas encore été trouvés : après tout, chaque famille hérite de ses propres mutations causales, et il n'y en a tout simplement pas de universelles. D’un autre côté, si l’on se laisse guider par ce modèle, il faut reconnaître que des mutations dans des centaines de gènes différents peuvent conduire au même phénotype. Après tout, la schizophrénie est une maladie courante et l’émergence de nouvelles mutations est rare. Par exemple, les données sur le séquençage des triplés père-mère-enfant montrent qu'à chaque génération, pour 6 milliards de nucléotides du génome diploïde, seules 70 nouvelles substitutions mononucléotidiques apparaissent, dont, en moyenne, seules quelques-unes peuvent théoriquement avoir un effet. sur le phénotype et les mutations d'autres types - un phénomène encore plus rare.

Cependant, certaines preuves empiriques soutiennent indirectement ce modèle de l’architecture génétique de la schizophrénie. Par exemple, au début des années 90, on a découvert qu’environ un pour cent de tous les patients atteints de schizophrénie présentaient une microdélétion dans l’une des régions du chromosome 22. Dans la grande majorité des cas, cette mutation n'est pas héritée des parents, mais se produit de novo au cours de la gamétogenèse. Une personne sur 2 000 naît avec cette microdélétion, qui provoque divers problèmes appelés syndrome de DiGeorge. Les personnes souffrant de ce syndrome se caractérisent par de graves troubles de la fonction cognitive et de l'immunité, souvent accompagnés d'hypocalcémie, ainsi que de problèmes cardiaques et rénaux. Un quart des personnes atteintes du syndrome de DiGeorge développent la schizophrénie. Il serait tentant de supposer que d’autres cas de schizophrénie s’expliquent par des troubles génétiques similaires aux conséquences catastrophiques.

Une autre observation empirique confirmant indirectement le rôle de novo Les mutations dans l'étiologie de la schizophrénie sont liées au risque de développer la maladie avec l'âge du père. Ainsi, selon certaines données, parmi ceux dont le père avait plus de 50 ans au moment de la naissance, il y aurait 3 fois plus de patients atteints de schizophrénie que parmi ceux dont le père avait moins de 30 ans. ont été avancés sur le lien entre l'âge du père et la survenue de de novo mutations. Un tel lien, par exemple, est établi depuis longtemps pour des cas sporadiques d'une autre maladie héréditaire (monogène) - l'achondroplasie. Cette corrélation a été récemment confirmée par les données de séquençage en triple mentionnées ci-dessus : le nombre de novo les mutations sont associées à l’âge du père, mais pas à l’âge de la mère. Selon les calculs des scientifiques, un enfant reçoit en moyenne 15 mutations de sa mère, quel que soit son âge, et de son père - 25 s'il a 20 ans, 55 s'il a 35 ans et plus de 85 s'il a plus de 85 ans. 50. C'est-à-dire le nombre de novo les mutations dans le génome de l'enfant augmentent de deux à chaque année de la vie du père.

Prises ensemble, ces données semblaient indiquer très clairement un rôle clé de novo mutations dans l’étiologie de la schizophrénie. Cependant, la situation s’est avérée en réalité beaucoup plus compliquée. Après la séparation des deux théories principales, la génétique de la schizophrénie a stagné pendant des décennies. Quasiment aucune donnée fiable et reproductible n’a été obtenue en faveur de l’un d’entre eux. Ni l'architecture génétique générale de la maladie, ni les variantes spécifiques qui influencent le risque de développer la maladie. Une forte hausse s'est produite au cours des 7 dernières années et est principalement due aux avancées technologiques.

À la recherche de gènes

Le séquençage du premier génome humain, l'amélioration ultérieure des technologies de séquençage, puis l'émergence et la généralisation du séquençage à haut débit ont permis d'obtenir enfin une compréhension plus ou moins complète de la structure de la variabilité génétique de la population humaine. Ces nouvelles informations ont immédiatement commencé à être utilisées pour une recherche à grande échelle des déterminants génétiques de la prédisposition à certaines maladies, dont la schizophrénie.

De telles études sont structurées à peu près ainsi. Tout d’abord, un échantillon de personnes malades non apparentées (cas) et un échantillon de taille à peu près égale d’individus en bonne santé non apparentés (témoins) sont collectés. Il est établi que toutes ces personnes possèdent certaines variantes génétiques – au cours des dix dernières années seulement, les chercheurs ont eu l’occasion de les déterminer au niveau de génomes entiers. La fréquence d'apparition de chacun des variants identifiés est ensuite comparée entre des groupes de malades et un groupe témoin. S'il est possible de trouver un enrichissement statistiquement significatif de l'une ou l'autre variante chez les porteurs, on parle d'association. Ainsi, parmi le grand nombre de variantes génétiques existantes, certaines sont associées au développement de la maladie.

Une grandeur importante caractérisant l'effet d'un variant associé à une maladie est l'OD (odds ratio), qui est défini comme le rapport des chances de contracter la maladie chez les porteurs d'un variant donné par rapport aux personnes qui ne l'ont pas. Si la valeur OD d'une variante est de 10, cela signifie ce qui suit. Si l’on prend un groupe aléatoire de porteurs du variant et un groupe égal de personnes qui n’ont pas ce variant, il s’avère que dans le premier groupe il y aura 10 fois plus de patients que dans le second. De plus, plus la DO est proche de un pour une variante donnée, plus l’échantillon est nécessaire pour confirmer de manière fiable que l’association existe réellement – ​​que cette variante génétique affecte réellement le développement de la maladie.

De tels travaux ont désormais permis de détecter dans tout le génome plus d'une douzaine de délétions et de duplications submicroscopiques associées à la schizophrénie (on les appelle CNV - variations du nombre de copies, l'une des CNV provoque le syndrome de DiGeorge déjà connu). Pour les CNV découvertes qui causent la schizophrénie, la DO varie de 4 à 60. Ce sont des valeurs élevées, mais en raison de leur extrême rareté, même ensemble, elles n'expliquent qu'une très petite partie de l'héritabilité de la schizophrénie dans la population. Qu’est-ce qui est responsable du développement de la maladie chez tout le monde ?

Après des tentatives relativement infructueuses pour trouver des CNV qui provoqueraient le développement de la maladie non pas dans quelques cas rares, mais dans une partie importante de la population, les partisans du modèle « mutationnel » ont placé de grands espoirs pour un autre type d'expérience. Ils comparent entre les patients atteints de schizophrénie et des témoins sains non pas la présence de réarrangements génétiques massifs, mais les séquences complètes de génomes ou d'exomes (des collections de toutes les séquences codantes pour les protéines). De telles données, obtenues grâce au séquençage à haut débit, permettent de trouver des caractéristiques génétiques rares et uniques qui ne peuvent être détectées par d'autres méthodes.

La réduction du coût du séquençage a permis ces dernières années de mener des expériences de ce type sur des échantillons assez importants - comprenant, dans des études récentes, plusieurs milliers de patients et autant de contrôles sains. Quel est le résultat? Hélas, jusqu'à présent, un seul gène a été découvert dans lequel des mutations rares sont associées de manière fiable à la schizophrénie - ce gène SETD1A, codant pour l'une des protéines importantes impliquées dans la régulation de la transcription. Comme pour le CNV, le problème est ici le même : des mutations dans le gène SETD1A ne peut expliquer une partie significative de l’héritabilité de la schizophrénie, car elles sont tout simplement très rares.

Relation entre la prévalence des variants génétiques associés (axe horizontal) et leur impact sur le risque de développer une schizophrénie (OR). Dans le graphique principal, les triangles rouges montrent certaines des CNV associées à la maladie découvertes à ce jour ; les cercles bleus montrent les SNP selon les données GWAS. L’encadré montre les zones de variantes génétiques rares et communes aux mêmes coordonnées.

Certains éléments indiquent qu'il existe d'autres variantes rares et uniques qui influencent la susceptibilité à la schizophrénie. Et un nouvel élargissement des échantillons dans le cadre d’expériences utilisant le séquençage devrait permettre d’en découvrir certains. Cependant, bien que l’étude de variantes rares puisse encore fournir des informations précieuses (ces informations seront particulièrement importantes pour le développement de modèles cellulaires et animaux de la schizophrénie), la plupart des scientifiques s’accordent désormais sur le fait que les variantes rares ne jouent qu’un rôle mineur dans la schizophrénie à héritabilité, et le modèle CV décrit bien mieux l’architecture génétique de la maladie. La confiance dans la validité du modèle CV est venue principalement avec le développement d’études telles que GWAS, que nous aborderons en détail dans la deuxième partie. En bref, des études de ce type ont révélé une variation génétique très courante qui explique une part importante de l’héritabilité de la schizophrénie qui serait prédite par le modèle CV.

Un autre soutien au modèle CV pour la schizophrénie est la relation entre le niveau de prédisposition génétique à la schizophrénie et les troubles dits du spectre de la schizophrénie. Même les premiers chercheurs sur la schizophrénie ont remarqué que parmi les proches des patients atteints de schizophrénie, il y a souvent non seulement d'autres patients atteints de schizophrénie, mais aussi des individus « excentriques » présentant des bizarreries de caractère et des symptômes similaires à ceux de la schizophrénie, mais moins prononcés. Par la suite, de telles observations ont conduit à l'idée qu'il existe tout un ensemble de maladies caractérisées par des perturbations plus ou moins prononcées de la perception de la réalité. Ce groupe de maladies est appelé trouble du spectre de la schizophrénie. En plus Formes variées La schizophrénie comprend les troubles délirants, les troubles de la personnalité schizotypique, paranoïaque et schizoïde, les troubles schizo-affectifs et certaines autres pathologies. Gottesman, proposant son modèle polygénique de la schizophrénie, a suggéré que les personnes présentant des valeurs de susceptibilité inférieures au seuil de la maladie peuvent développer d'autres pathologies du spectre de la schizophrénie et que la gravité de la maladie est en corrélation avec le niveau de susceptibilité.

Si cette hypothèse est correcte, il est logique de s’attendre à ce que les variantes génétiques associées à la schizophrénie s’enrichissent également chez les personnes souffrant de troubles du spectre schizophrénique. Pour évaluer la prédisposition génétique de chaque individu, une valeur particulière est utilisée, appelée score de risque polygénique. Le niveau de risque polygénique prend en compte la contribution totale de toutes les variantes de risque courantes dans le génome d'une personne donnée identifiées dans GWAS à la susceptibilité à la maladie. Il s'est avéré que, comme le prédit le modèle CV, les valeurs du niveau de risque polygénique sont en corrélation non seulement avec la schizophrénie elle-même (ce qui est trivial), mais également avec d'autres maladies du spectre de la schizophrénie, et des niveaux plus élevés de risque polygénique correspondent à des types de troubles graves.

Et pourtant, un problème demeure : le phénomène des « vieux pères ». Si la plupart des preuves empiriques soutiennent le modèle polygénique de la schizophrénie, comment pouvons-nous concilier avec lui l'association connue de longue date entre l'âge à la paternité et le risque pour les enfants de développer la schizophrénie ?

Une explication élégante de ce phénomène a été avancée en termes de modèle CV. On a supposé que la paternité tardive et la schizophrénie ne sont pas respectivement une cause et un effet, mais sont deux conséquences d'une cause commune, à savoir la prédisposition génétique des pères tardifs à la schizophrénie. D’une part, un niveau élevé de prédisposition à la schizophrénie peut être corrélé chez les hommes en bonne santé à une paternité plus tardive. D'un autre côté, il est évident que la forte prédisposition d'un père prédit une probabilité accrue que ses enfants développent la schizophrénie. Il s’avère que nous pouvons traiter de deux corrélations indépendantes, ce qui signifie que l’accumulation de mutations dans les précurseurs du sperme chez les hommes pourrait n’avoir pratiquement aucun effet sur le développement de la schizophrénie chez leurs descendants. Résultats de modélisation récents intégrant des données épidémiologiques ainsi que des données récentes de fréquence moléculaire de novo les mutations sont en bon accord avec précisément cette explication du phénomène des « vieux pères ».

Ainsi, à l’heure actuelle, nous pouvons considérer qu’il n’existe pratiquement aucun argument convaincant en faveur du modèle RV « mutationnel » de la schizophrénie. Cela signifie que la clé de l’étiologie de la maladie réside dans l’ensemble particulier de polymorphismes courants qui provoque la schizophrénie, conformément au modèle CV. La deuxième partie de notre récit sera consacrée à la manière dont les généticiens recherchent cet ensemble et à ce qu'ils ont déjà réussi à découvrir.