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2005-2006<br />
Notion <strong>de</strong> génétique comportementale<br />
Caryotype - Chromosome<br />
Hérédité<br />
O.DESCHAUX<br />
Laboratoire <strong>de</strong> Neurobiologie Comportementale<br />
Faculté <strong>de</strong>s Sciences Parc Valrose<br />
06108 Nice ce<strong>de</strong>x 2<br />
France<br />
Plan<br />
Exemples <strong>de</strong> maladie génétique<br />
L’ADN<br />
Cycle cellulaire<br />
Mitose - méiose<br />
Monohybridisme<br />
Dihybridisme<br />
Liée au sexe<br />
Gènes liés<br />
Références<br />
Neurosciences par Purves-Augustine-Fitzpatrick chez DeBoeck Université<br />
Psychobiologie par Rozenzweig-Leiman-Breedlove chez DeBoeck Université<br />
Des gènes au comportement par Plomin-Defries chez DeBoeck Université<br />
Introduction biologique à la psychologie<br />
Exemples <strong>de</strong> variabilité génétique
Rappels sur la cellule<br />
Eucaryote: cellule dont le noyau est individualisé.<br />
Le nombre <strong>de</strong> chromosomes est variable selon<br />
l'espèce:<br />
Chien………………….78<br />
Chat………………...…38<br />
Rat………..……………42<br />
Noyau <strong>de</strong> cellule somatique humaine<br />
22 paires i<strong>de</strong>ntiques<br />
= autosomes<br />
23 paires <strong>de</strong> chromosomes<br />
= 46 chromosomes<br />
1 paire XX ou XY<br />
= hétérochromosomes
Caryotype humain<br />
Le caryotype d'un individu est la représentation<br />
chromosomique complète d'un individu.<br />
Classement par paires, par ordre <strong>de</strong> taille décroissante et en<br />
fonction <strong>de</strong> la position du centromère.<br />
Les hétérochromosomes (ou gonosomes) sont les chromosomes<br />
sexuels.<br />
L'examen du caryotype permet <strong>de</strong> découvrir les anomalies<br />
chromosomiques.<br />
Le centromère (ou constriction primaire) :<br />
Région <strong>de</strong> rétrécissement au niveau <strong>de</strong> laquelle les 2 chromati<strong>de</strong>s ne sont pas séparées.<br />
Les bras :<br />
Le centromère divise chaque chromati<strong>de</strong> en 2 régions: les bras, qui peuvent être égaux (<strong>de</strong><br />
même longueur) ou inégaux.<br />
Les télomères :<br />
Extrémités <strong>de</strong>s chromati<strong>de</strong>s (il a y donc 4 télomères par chromosome métaphasique et 2 par<br />
chromosome anaphasique)<br />
Caryotype humain<br />
Le chromosome Le chromosome<br />
Centromère<br />
Bras<br />
Télomère
Différentes formes <strong>de</strong> chromosomes<br />
Chromosome métacentrique (A): le centromère divise la chromati<strong>de</strong> en 2 bras<br />
égaux (il est en position médiane)<br />
Chromosome B est appelé submétacentrique<br />
Chromosome acrocentrique (C) : le centromère divise la chromati<strong>de</strong> en 2 bras<br />
inégaux: un bras court P, un bras long Q<br />
Chromosome télocentrique (D) : le centromère se confond avec le télomère (le<br />
bras P est tellement réduit qu'on ne l'observe pas)<br />
Historique et Définitions<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Le phénotype, c'est l'apparence <strong>de</strong> l'individu, sa physiologie,<br />
son comportement.<br />
Le caractère est l'expression phénotypique du gène. Un caractère<br />
peut présenter différents aspects.<br />
Le génotype est l'ensemble <strong>de</strong>s gènes d'un individu.<br />
Les allèles sont les différents états du gène qui diffèrent au niveau<br />
<strong>de</strong> la composition chimique <strong>de</strong> la molécule d'ADN.<br />
le père fondateur <strong>de</strong> la génétique<br />
1843, Men<strong>de</strong>l est reçu au noviciat du monastère <strong>de</strong> Brno ; il sera<br />
ordonné prêtre en 1848. Entre à l’Université <strong>de</strong> Vienne en 1851<br />
Men<strong>de</strong>l installe un jardin expérimental et met sur pied le plan<br />
d’expériences visant à expliquer les lois <strong>de</strong> l’origine et <strong>de</strong> la<br />
formation <strong>de</strong>s hybri<strong>de</strong>s.<br />
Travaille sur <strong>de</strong>s pois comestibles présentant <strong>de</strong>s<br />
caractères dont chacun peut se retrouver sous<br />
<strong>de</strong>ux formes différentes, aisément i<strong>de</strong>ntifiables :<br />
forme et couleur <strong>de</strong> la graine, couleur <strong>de</strong><br />
l’enveloppe, forme et couleur <strong>de</strong> la gousse….<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Phénotype Génotype<br />
Caractère<br />
Couleur <strong>de</strong>s yeux<br />
bleu (b)<br />
Marron (M)<br />
Allèles<br />
b<br />
M<br />
l’un ou l’autre sur<br />
un même locus
Homozygote-Hétérozygote<br />
-M -M Homozygote<br />
X X<br />
Dominant<br />
-M -b<br />
X X<br />
Hétérozygote<br />
-b -b Homozygote<br />
X X Récessif<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Monohybridisme<br />
Marron<br />
Marron<br />
Bleu<br />
P (L) x (r) races pures L/L et r/r<br />
F1 100 % (L)<br />
F2 75 % (L) + 25 % (r)<br />
Petits pois Pisum sativum<br />
Biométrie<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Travaux <strong>de</strong><br />
G. Men<strong>de</strong>l<br />
Monohybridisme<br />
Races pures<br />
Statistiques
♀<br />
r<br />
r<br />
♂<br />
Monohybridisme<br />
L/L x r/r<br />
L L<br />
L/r<br />
(L)<br />
L/r<br />
(L)<br />
100 % (L)<br />
loi 1 <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />
L/r<br />
(L)<br />
L/r<br />
(L)<br />
Le croisement entre <strong>de</strong>ux variétés ne différant que par un seul<br />
caractère donne naissance à un génération F1 homogène,<br />
constituée d'hybri<strong>de</strong>s tous semblables entre eux et ressemblant à<br />
un type parental.<br />
loi 2 <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />
A la <strong>de</strong>uxième génération, les caractères parentaux récessifs<br />
réapparaissent inchangés d'où la notion <strong>de</strong> pureté <strong>de</strong>s facteurs<br />
héréditaires.<br />
P<br />
F1<br />
♀<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
L<br />
r<br />
♂<br />
(L) L/r x (L) L/r<br />
L r<br />
L/L<br />
(L)<br />
L/r<br />
(L)<br />
3/4 (L) + 1/4 (r)<br />
L/r<br />
(L)<br />
r/r<br />
(r)<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Rétro-croisement ou Backcross<br />
(L) x (r) races pures<br />
100 % (L) x (r)<br />
F2 50 % (L) + 50 % (r)
♀<br />
r<br />
r<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
♂<br />
Backcross<br />
(L) L/r x (r) r/r<br />
L r<br />
L/r<br />
(L)<br />
L/r<br />
(L)<br />
Les groupes sanguins<br />
r/r<br />
(r)<br />
r/r<br />
(r)<br />
Génotypes Phénotypes Fréquence*<br />
A/A, A/O et O/A A 45 %<br />
B/B, B/O et O/B B 9 %<br />
A/B et B/A AB 3 %<br />
O/O O 43 %<br />
* Population caucasoï<strong>de</strong><br />
1901 Landsteiner<br />
Les groupes sanguins<br />
A B O (H)<br />
Trois antigènes A, B et H sur les hématies<br />
Le locus situé sur le chromosome 9 humain<br />
Les allèles A et B sont codominants et l'allèle O est récessif<br />
(A) = (B) > (O)<br />
Détermination <strong>de</strong>s groupes sanguins<br />
Chaque sang est testé par <strong>de</strong>s<br />
anticorps anti-A et anti-B<br />
Présence d’antigènes A, pas d’antigènes<br />
B ⇒ groupe A<br />
Pas d’antigènes A, présence d’antigènes<br />
B ⇒ groupe B<br />
Présence d’antigènes A et d’antigènes B<br />
⇒ groupe AB<br />
Pas d’antigènes A, ni d’antigènes B ⇒<br />
groupe O
Les groupes sanguins : variations géographiques<br />
Ex Antigène-Anticorps<br />
Fréquence du groupe sanguin O<br />
(populations indigènes).<br />
Fréquence très élevée chez<br />
les amérindiens<br />
Fréquence la plus basse en<br />
Europe <strong>de</strong> l’est et en Asie<br />
Fréquence <strong>de</strong> l’allèle A<br />
(populations indigènes).<br />
Fréquence la plus élevée<br />
chez les européens, les<br />
aborigènes d’Australie et les<br />
populations du nord du Canada<br />
Fréquence très basse chez<br />
les indiens d’Amérique du Sud<br />
et d’Amérique centrale<br />
Groupe (O) Groupe (A) Groupe (B) Groupe (AB)<br />
H H<br />
A<br />
H<br />
B<br />
H<br />
B<br />
A<br />
Les groupes sanguins : variations géographiques<br />
Fréquence <strong>de</strong> l’allèle B (populations indigènes)<br />
L’allèle B est le moins fréquent <strong>de</strong>s allèles A,B,O<br />
Il est quasi-absent chez les amérindiens et les aborigènes d’Australie.<br />
Sa fréquence la plus élevée se trouve en Asie<br />
Les groupes sanguins<br />
Phénotypes Antigènes Génotypes<br />
(A) A A/A et A/O<br />
(B) B B/B et B/O<br />
(AB) A et B A/B<br />
(O) H O/O<br />
Du phénotype, on ne peut pas toujours déterminer le génotype
Les groupes sanguins<br />
Ce n’est pas une bonne métho<strong>de</strong> <strong>de</strong> recherche <strong>de</strong> paternité<br />
Mère (O) Enfant (O) Père (?)<br />
O/O O/O A/O ou B/O ou O/O<br />
1940 Wiener et Levine<br />
Le système Rhésus<br />
(A) ou (B) ou (O)<br />
Exemple <strong>de</strong> Monohybridisme, bras court du Chr 1<br />
2 phénotypes: (Rh + ) > (rh - )<br />
Chez les caucasoï<strong>de</strong>s, 85 % <strong>de</strong>s sujets sont (Rh) positif et<br />
15 % (Rh) négatif.<br />
(Rh + ) Rh + /Rh + ou Rh + /rh -<br />
(rh - ) rh - /rh -<br />
Les groupes sanguins<br />
Groupes sanguins Anticorps secrétés<br />
(A) anti-B<br />
(B) anti-A<br />
(AB) pas d'anticorps<br />
(O) anti-A et anti-B<br />
Les individus (O) sont <strong>de</strong>s donneurs universels.<br />
Les individus du groupe (AB) sont <strong>de</strong>s receveur universels.<br />
Le système Rhésus<br />
Anémie hémolytique du nourrisson<br />
Mère (rh - ) Père (Rh+)<br />
rh - /rh -<br />
Nécessite un immunisation <strong>de</strong> la mère (rh - ) contre (Rh +)<br />
Rh + / Rh + 100 % risque (Rh + )<br />
Rh + /rh- 50 % risque (Rh + )<br />
Danger pour le second enfant
Hérédité autosomique dominante<br />
Homme sain Femme saine<br />
Maladies du tissu conjonctif : maladie <strong>de</strong> Marfan<br />
Déficits sensoriels: surdités, maladies ophtalmologiques<br />
Maladies neurologiques: neurodégéneratives (maladie <strong>de</strong> Huntington, Chr 7)<br />
Neurofibromatose<br />
Hérédité autosomique dominante<br />
La transmission s’effectue sans saut <strong>de</strong> génération.<br />
Hérédité autosomique dominante<br />
Un individu atteint a forcément un parent atteint. Un individu<br />
sain n’a pas <strong>de</strong> risque <strong>de</strong> transmettre la maladie.<br />
(M) > (s)<br />
(M)<br />
M / M<br />
M / s<br />
(s)<br />
s / s<br />
Hérédité autosomique dominante<br />
Un individu atteint a 100 ou 50 % <strong>de</strong> risque <strong>de</strong> transmettre la<br />
maladie à ses enfants.<br />
(M)<br />
M / M<br />
100 % <strong>de</strong> risque<br />
(M)<br />
M / s<br />
50 % <strong>de</strong> risque
La neurofibromatose <strong>de</strong> type-l (NFM l)<br />
ou maladie <strong>de</strong> Recklinghausen<br />
Maladie génétique fréquente : elle touche <strong>de</strong> 1/3 000 à<br />
1/4 000 individus.<br />
Responsable <strong>de</strong> tumeurs <strong>de</strong> la peau et du tissu nerveux.<br />
Hérédité autosomique récessive<br />
•Mucoviscidose<br />
•Maladies <strong>de</strong> l'hémoglobine (thalassémies, drépanocytose)<br />
•Surdités, cécités<br />
•La plupart <strong>de</strong>s maladies métaboliques<br />
La neurofibromatose <strong>de</strong> type-l (NFM l)<br />
ou maladie <strong>de</strong> Recklinghausen<br />
Affection autosomique dominante dont le gène est localisé sur le bras long<br />
du chromosome 17.<br />
Co<strong>de</strong> pour une protéine cytoplasmique : la neurofibromine.<br />
La majorité <strong>de</strong>s individus affectés avaient un QI compris entre les scores<br />
bas et moyens.<br />
Hérédité autosomique récessive<br />
La transmission s’effectue souvent avec un saut <strong>de</strong> génération.<br />
Un individu atteint a 100 % <strong>de</strong> risque <strong>de</strong> donner le gène muté à<br />
chacun <strong>de</strong> ses enfants<br />
(m)<br />
m / m<br />
100 % <strong>de</strong> risque<br />
(S) > (m)<br />
(S)<br />
S / m<br />
50 % <strong>de</strong> risque<br />
(S)<br />
S / S<br />
0 % <strong>de</strong> risque
Hérédité autosomique récessive<br />
Un individu atteint peut avoir ses <strong>de</strong>ux parents sains. Ses<br />
parents sont dits: porteurs sains.<br />
P<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Dihybridisme<br />
(L)(J) x (r)(v) races pures<br />
F1 100 % (L)(J)<br />
F2 9/16 (L)(J) + 3/16 (L)(v) + 3/16 (r)(J)+ 1/16 (r)(v)<br />
P<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Dihybridisme<br />
Etu<strong>de</strong> <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux caractères portés par <strong>de</strong>s chromosomes différents<br />
Graines Lisses et à cotylédons Jaunes X Graines ridées et à cotylédons vert<br />
En sachant que: Lisse > ridé et Jaune > vert<br />
(L) > (r) et (J) > (v)<br />
L'HEREDITE MENDELIENNE<br />
Dihybridisme<br />
(L)(J) x (r)(v) races pures<br />
F1 100 % (L)(J)<br />
L/L J/J x r/r v/v<br />
L/r J/v
♀<br />
L, J<br />
L, v<br />
r, J<br />
r, v<br />
♂<br />
L, J L, v r, J r, v<br />
L/L J/J<br />
(L) (J)<br />
L/L J/v<br />
(L) (J)<br />
L/r J/J<br />
(L) (J)<br />
L/r J/v<br />
(L) (J)<br />
En F2<br />
L/L J/v<br />
(L) (J)<br />
L/L v/v<br />
(L) (v)<br />
L/r J/v<br />
(L) (J)<br />
L/r v/v<br />
(L) (v)<br />
L/r J/J<br />
(L) (J)<br />
L/r J/v<br />
(L) (J)<br />
r/r J/J<br />
(r) (J)<br />
r/r J/v<br />
(r) (J)<br />
Système HLA<br />
(Human Leucocytes Antigen).<br />
L/r J/v<br />
(L) (J)<br />
L/r v/v<br />
(L) (v)<br />
r/r J/v<br />
(r) (J)<br />
r/r v/v<br />
(r) (v)<br />
Plusieurs gènes (36) situés sur le bras court du chromosome 6.<br />
Nombreux allèles pour chaque gène<br />
6 milliards <strong>de</strong> combinaisons alléliques possibles<br />
Pratiquement impossible <strong>de</strong> trouver 2 individus i<strong>de</strong>ntiques à<br />
l'exception <strong>de</strong>s vrais jumeaux.<br />
Pour les greffes, ce sont les frères et sœurs qui sont susceptibles <strong>de</strong><br />
présenter le génome le plus proche du mala<strong>de</strong>.<br />
loi 3 <strong>de</strong> Men<strong>de</strong>l<br />
Le croisement entre <strong>de</strong>ux variétés (races pures) différant entre<br />
elles par <strong>de</strong>ux caractères conduit en F1 à <strong>de</strong>s hybri<strong>de</strong>s tous<br />
semblables entre eux et semblables à l'un <strong>de</strong>s parents porteur <strong>de</strong>s<br />
caractères dominants.<br />
En F2, se produit une disjonction <strong>de</strong>s caractères ou ségrégation<br />
indépendante <strong>de</strong>s caractères avec production <strong>de</strong> <strong>de</strong>ux nouvelles<br />
variétés résultant d'une recombinaison aléatoire <strong>de</strong>s caractères<br />
parentaux.<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Les travaux <strong>de</strong> Morgan<br />
Morgan a utilisé la Mouche du<br />
vinaigre ou Drosophile pour<br />
faire ses recherches.
L’ hérédité liée au sexe L’ hérédité liée au sexe<br />
Le premier mutant <strong>de</strong> Morgan était une Drosophile aux<br />
yeux blancs.<br />
Phénotype sauvage Phénotype mutant<br />
R b<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Morgan a ensuite laissé la F 1 se croiser.<br />
Le rapport phénotypique <strong>de</strong> la F 2 était 3/4 et 1/4.<br />
Mais!!! Les individus aux yeux blancs étaient tous <strong>de</strong>s<br />
mâles!!<br />
Morgan a croisé son mâle mutant aux yeux blancs avec<br />
une femelle homozygote pour les yeux rouges.<br />
F 1 : Tous avaient <strong>de</strong>s yeux rouges<br />
Donc, le type sauvage <strong>de</strong>vait être dominant par rapport au<br />
type mutant.<br />
♀<br />
♂<br />
X S<br />
X S<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Gène récessif porté sur X<br />
Xm Y<br />
Xs/Xm<br />
♀(S)<br />
Xs/Xm<br />
♀(S)<br />
Xs/ Y<br />
♂ (S)<br />
Xs/ Y<br />
♂(S)
Les chromosomes sexuels<br />
portent <strong>de</strong>s gènes <strong>de</strong> nombreux<br />
caractères qui ne sont pas<br />
sexuels.<br />
♀<br />
X S<br />
♂<br />
Xm<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Gène récessif porté sur X<br />
Xm Y<br />
Xs/Xm<br />
♀(S)<br />
Xm/Xm<br />
♀(m)<br />
Xs/ Y<br />
♂(S)<br />
Xm/ Y<br />
♂(m)<br />
♀<br />
X S<br />
♂<br />
Xm<br />
♀ ♂<br />
X S<br />
X M<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Gène récessif porté sur X<br />
Xs Y<br />
Xs/Xs<br />
♀(S)<br />
Xs/Xm<br />
♀(S)<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Xs/ Y<br />
♂(S)<br />
Xm/ Y<br />
♂(m)<br />
Gène dominant porté sur X<br />
Xs Y<br />
Xs/Xs<br />
♀(s)<br />
X M /Xs<br />
♀(M)<br />
Xs/ Y<br />
♂(s)<br />
X M / Y<br />
♂(M)
♀<br />
X<br />
X<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Gène récessif porté sur Y<br />
♂<br />
X Y m<br />
X/X<br />
♀(S)<br />
X/X<br />
♀(S)<br />
L’hémophilie<br />
L'hémophilie est une maladie<br />
hémorragique héréditaire due au<br />
déficit d'une protéine <strong>de</strong> coagulation.<br />
Cette maladie se transmet <strong>de</strong> façon<br />
héréditaire <strong>de</strong> père en fille et <strong>de</strong> mère<br />
en fils.<br />
X/ Y m<br />
♂(m)<br />
X/ Y m<br />
♂ (m)<br />
L'inci<strong>de</strong>nce en est <strong>de</strong> 1 à 2 pour 10 000 naissances mâles (environ<br />
5000 hémophiles en France).<br />
Gène situé sur l’extrémité du bras long du chromosome sexuel X<br />
♀<br />
X<br />
X<br />
♂<br />
Il existe <strong>de</strong>ux types d'hémophilie :<br />
L’ hérédité liée au sexe<br />
Gène dominant porté sur Y<br />
X Y M<br />
X/X<br />
♀(s)<br />
X/X<br />
♀(s)<br />
L’hémophilie<br />
X/ Y M<br />
♂(M)<br />
X/ Y M<br />
♂(M)<br />
- hémophilie A, la plus fréquente (85 % <strong>de</strong>s cas), due à un déficit<br />
en facteur VIII.<br />
- hémophilie B (15 % <strong>de</strong>s cas) due à un déficit en facteur IX.
L’hémophilie<br />
Le daltonisme<br />
Le daltonisme est un trouble héréditaire <strong>de</strong> la vision<br />
Absence totale <strong>de</strong> fonctionnement d’une catégorie <strong>de</strong> cônes.<br />
Cela touche 8% <strong>de</strong>s hommes et seulement 0.45% <strong>de</strong>s femmes<br />
Le sujet atteint ne distingue pas toutes les couleurs.<br />
Gènes portés sur X<br />
Selon le sens du croisement, on n ’obtient pas les mêmes résultats<br />
Male rouge x femelle blanche ≠ Male blanc x femelle rouge<br />
Il existe <strong>de</strong>s tests qui permettent <strong>de</strong> déceler ces anomalies <strong>de</strong> la<br />
vision : ce sont les 37 tests d’Ichihara, créés en 1917.<br />
En voici trois :
Le daltonisme<br />
Le gène du daltonisme est récessif et situé sur le chromosome<br />
sexuel X.<br />
- un homme sain a pour génotype X+/Y<br />
- un garçon daltonien a pour génotype Xd/Y<br />
- une femme saine a pour génotype X+/X+ ( elle ne peut pas<br />
dans ce cas transmettre la maladie )<br />
- une femme porteuse saine a pour génotype X+/Xd ( elle<br />
peut alors transmettre l’anomalie et avoir un fils daltonien )<br />
A<br />
b<br />
(A,B)<br />
A a<br />
B b<br />
A a<br />
b B<br />
a<br />
Gènes liés- Crossing over<br />
(a,b)<br />
a a<br />
B<br />
a<br />
B<br />
a<br />
b<br />
(a,B)<br />
b<br />
b<br />
a<br />
b<br />
A<br />
b<br />
a<br />
b<br />
(A,b)<br />
A<br />
B<br />
(A,B)<br />
A a<br />
B b<br />
Gènes liés- Pas <strong>de</strong> crossing over<br />
(a,b)<br />
a a<br />
a<br />
b<br />
A<br />
B<br />
(A,B)<br />
a<br />
b<br />
Distance entre gènes<br />
b<br />
a<br />
b<br />
b<br />
a<br />
b<br />
(a,b)<br />
Soit les gènes liés A B / a b, si on réalise le backcross suivant :<br />
A B / a b x a b / a b<br />
Descendance : (A B), (a b), (A b), (a B)<br />
Nombre d'individus: n1, n2 n3, n4<br />
Exemple numérique: 55 55 5 5<br />
D = ( Nbe <strong>de</strong> recombinants / Nbe total) x 100<br />
D = (10/120) x 100 = 12 CentiMorgan<br />
L'unité <strong>de</strong> 1 CM est égale à un taux <strong>de</strong> recombinaison <strong>de</strong> 1% entre 2 gènes.<br />
a<br />
b
Distance entre gènes Limites du calcul <strong>de</strong> la distance entre gènes<br />
Ex. Si la fréquence <strong>de</strong> recombinaison est:<br />
entre le gène A et B = 23%<br />
entre le gène A et C = 17%<br />
entre le gène B et C = 6%<br />
23 cM<br />
17 cM 6 cM<br />
A C B<br />
Epistasie et Hypostasie<br />
Deux gènes agissent sur le même caractère phénotypique<br />
Certains gènes peuvent masquer la manifestation d’autres gènes<br />
Gène modificateur Epistasique<br />
Gène dominé Hypostasique<br />
Sur <strong>de</strong> grands chromosomes, la distance calculée entre 2 gènes<br />
suffisamment éloignés n'est pas égale mais inférieure à la<br />
somme <strong>de</strong>s distances calculées entre les gènes intermédiaires.<br />
Cette discordance est due au fait qu'il peut se produire<br />
simultanément 2 crossing-over entre 2 gènes éloignés. Dans ce<br />
cas, les allèles peuvent conserver leur combinaison parentale<br />
Par conséquent, dès que la distance entre <strong>de</strong>ux gènes est égale<br />
ou supérieure à 12 centimorgans, il faut s'attendre à ce que<br />
l'estimation directe soit sous-estimée.<br />
Locus H:<br />
Locus I:<br />
Epistasie et Hypostasie<br />
Ex: groupes sanguins ABO (H)<br />
Allèle H dominant<br />
Allèle h récessif<br />
Allèle I-A dominant<br />
Allèle I-B dominant<br />
Allèle i récessif<br />
Synthèse Antigène <strong>de</strong> base H<br />
Pas synthèse Antigène <strong>de</strong> base H<br />
Groupe (A)<br />
Groupe (B)<br />
Groupe (O)<br />
Si h/h, le groupe sanguin sera (O), phénotype Bombay<br />
Groupe (AB)
Pléiotropie<br />
Un gène agit en même temps sur plusieurs caractères<br />
(morphologiques et fonctionnels)<br />
Un gène qui occupe un<br />
locus donné peut agir<br />
sur l’expression<br />
phénotypique d’un<br />
autre gène qui occupe<br />
un autre locus.<br />
Ex chez la Drosophile: la mutation club<br />
Cette mutation entraîne <strong>de</strong>s ailes chiffonnées, tête aplatie, petits<br />
yeux et une torsion latérale du thorax et <strong>de</strong> l’abdomen<br />
Ex chez l’Homme: syndrome <strong>de</strong> Meckel<br />
Syndrome polymalformatif: polydactylie, malformations organiques<br />
rénales….<br />
(C) > (n)<br />
Exemple <strong>de</strong> Pléiotropie<br />
Gris: présence obligatoire<br />
<strong>de</strong> C et N. C/? et N/ ?<br />
Marron: C/? et n/n<br />
Blanc: obligatoirement c/c<br />
L'anémie falciforme ou drépanocytose ou cyclémie<br />
est due à une mutation <strong>de</strong> l'hémoglobine HbA en HbS (l'aci<strong>de</strong><br />
glutamique en position 6 <strong>de</strong> la chaine β est remplacé par la<br />
valine), les <strong>de</strong>ux allèles sont codominants.<br />
mutation pléiotrope car:<br />
la synthèse d'une molécule<br />
d'hémoglobine différente.<br />
modification <strong>de</strong> la forme <strong>de</strong>s<br />
hématies qui prennent une forme<br />
dite "en faucille".
Exemple <strong>de</strong> Pléiotropie<br />
Les sujets HbS / HbS présentent une anémie grave, ce génotype<br />
est létal.<br />
Les sujets hétérozygotes HbS / HbA présentent un phénotype<br />
intermédiaire, l'anémie est moins prononcée, mais par contre, la<br />
malformation <strong>de</strong>s hématies entraîne une certaine résistance au<br />
paludisme.<br />
Les individus homozygotes HbA / HbA sont sensibles au<br />
paludisme, s’ils ne sont pas traités dès leur naissance ils meurent<br />
en bas âge.<br />
- Au niveau du gène<br />
Mutations génétiques<br />
- Au niveau <strong>de</strong> la structure du chromosome<br />
- Au niveau du nombre <strong>de</strong> chromosome<br />
Exemple <strong>de</strong> Pléiotropie<br />
Parents: HbS / HbA x HbS / HbA<br />
Descendants : HbS / HbS, HbS / HbA, HbA / HbA<br />
Duplications<br />
Inversions<br />
Délétions<br />
Isochromosomes<br />
Translocations<br />
1/4 létaux 1/2 1/4<br />
0 2/3 1/3<br />
proportions caractéristiques <strong>de</strong> la létalité.<br />
Mutations génétiques<br />
Au niveau <strong>de</strong> la structure du chromosome
Duplications<br />
Les duplications sont <strong>de</strong>s répétitions <strong>de</strong> segments chromosomiques<br />
<strong>de</strong> longueur variable.<br />
La translocation<br />
Transfert d’un segment <strong>de</strong> chromosome sur un autre chromosome<br />
non homologue.<br />
Si les 2 chromosomes non-homologues échangent leurs segments,<br />
on parle <strong>de</strong> translocation réciproque.<br />
Inversions<br />
Une inversion est un changement <strong>de</strong> structure impliquant une ou<br />
plusieurs lésions suivie d’une rotation <strong>de</strong> 180° d’un segment<br />
chromosomique.<br />
Inversion paracentrique lorsqu’elle n’implique pas le centromère<br />
Inversion péricentrique quand elle inclut le centromère.<br />
Les délétions<br />
Télomérique Interstitielle Anneau
Syndrome du " cri du chat " :<br />
délétion 5p-<br />
Fréquence : 1/50 000<br />
Chez le nourrisson<br />
Cri caractéristique: « miaulement »<br />
dû à un larynx hypophasique.<br />
Visage lunaire<br />
Débilité<br />
Chez le grand enfant<br />
Visage étroit<br />
QI < 20. Peuvent vivre jusqu’à<br />
l’age adulte<br />
Délétion<br />
Exemples <strong>de</strong> maladies génétiques<br />
Au niveau du nombre <strong>de</strong> chromosome<br />
Anomalies du nombre d’autosomes<br />
Anomalies du nombre <strong>de</strong> chromosomes sexuels<br />
Isochromosomes<br />
Les isochromosomes sont les chromosomes qui ont <strong>de</strong>ux fois le<br />
même bras.<br />
soit <strong>de</strong>ux bras longs - q, soit <strong>de</strong>ux bras courts - p.<br />
Aberration chromosomique<br />
Monosomie<br />
Peu d’informations car généralement létale<br />
<strong>Aucun</strong>e monosomie autosomique complète n’est compatible avec<br />
la vie (mais on connaît <strong>de</strong> nombreux syndromes associés à <strong>de</strong>s<br />
délétions partielles).<br />
Souvent confondue avec une délétion
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
1856 Dr John Langdon Down décrit le « mongolisme »<br />
Parle actuellement <strong>de</strong> trisomie 21 ou maladie <strong>de</strong> Down<br />
La + fréquente <strong>de</strong>s aberrations chromosomiques<br />
1/700 à 1/1000 naissances<br />
Risque <strong>de</strong> naissance augmente avec l’age <strong>de</strong>s parents<br />
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
1976: Jackson, North & Thomas<br />
Liste <strong>de</strong> 25 signes physiques et anatomiques<br />
- <strong>de</strong> 5 signes + <strong>de</strong> 13 signes<br />
personne normale personne atteinte<br />
Troubles du comportement<br />
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
Malformations <strong>de</strong>s membres et du tronc<br />
Retard psychomoteur QI = 55<br />
Non héréditaire car généralement pas <strong>de</strong> reproduction<br />
45 ans signe <strong>de</strong> démence type Alzheimer (présence bêta-amyloï<strong>de</strong>)
1959 Lejeune, Gautier et Turpin<br />
montre un chr 21 surnuméraire<br />
90 % <strong>de</strong>s cas: erreur <strong>de</strong><br />
distribution <strong>de</strong>s chr avant la<br />
fécondation<br />
Toutes les cellules du corps<br />
ont 3 chromosomes 21.<br />
Syndrome <strong>de</strong> Pateau<br />
1/5000 naissances<br />
pas <strong>de</strong> différence suivant le sexe<br />
survie très courte<br />
Syndrome malformatif<br />
évocateur : Microcéphalie -<br />
Microphtalmie - Gueule <strong>de</strong><br />
loup : bec <strong>de</strong> lièvre, fente<br />
palatine<br />
Hexadactylie<br />
Anomalies viscérales<br />
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
Trisomie 13<br />
Syndrome <strong>de</strong> Down<br />
5 %: mosaïsme: erreur <strong>de</strong> distribution durant la secon<strong>de</strong> division<br />
cellulaire.<br />
Cellules à 3 chr 21 et cellules à 2 chr 21<br />
5 %: translocation: souvent sur les paires 14-15 et 21-22<br />
Ex: un chr 14 auquel est accroche un chr 21<br />
3 « doses » <strong>de</strong> chr 21 mais un nombre normal <strong>de</strong> chr.<br />
Syndrome d'Edward<br />
1/8000 naissances - 4 filles / 1<br />
garçon<br />
Mortalité in utero +++.<br />
Survie courte<br />
Dysmorphie cranio-faciale<br />
Chevauchement <strong>de</strong>s doigts<br />
Pieds en piolet<br />
Malformations cardiaques<br />
Trisomie 18
Les individus trisomiques pour les chromosomes 13 et 18 ont<br />
<strong>de</strong>s anomalies si graves que l'enfant ne survit que quelques<br />
jours.<br />
On trouve également <strong>de</strong>s aneuploï<strong>de</strong>s pour les autres<br />
chromosomes, mais généralement uniquement chez les foetus,<br />
qui avortent spontanément.<br />
Formule: 45 Chr, dont X<br />
Femme stérile,<br />
Malformations viscérales,<br />
syndrome dysmorphique,<br />
problème endocrinien<br />
- Seule monosomie non létale<br />
- 0,4/% naissances <strong>de</strong> filles<br />
- 99% <strong>de</strong>s monosomies X<br />
avortent précocement<br />
Syndrome <strong>de</strong> Turner<br />
Exemples <strong>de</strong> pathologies liés à un nbe<br />
anormal <strong>de</strong> chromosomes sexuels.<br />
Syndrome <strong>de</strong> Turner<br />
Syndrome du super-homme<br />
Syndrome <strong>de</strong> Klinefelter<br />
Syndrome du triple X<br />
Epidémiologie: 1 / 1 000 garçons.<br />
Clinique:<br />
souvent non détecté:<br />
phénotype normaux; gran<strong>de</strong><br />
taille.<br />
la fertilité peut être réduite;<br />
<strong>de</strong>scendance normale.<br />
léger retard mental<br />
possible; impulsivité,<br />
violence et troubles<br />
caractériels fréquents<br />
Syndrome du superhomme XYY
Syndrome <strong>de</strong> Klinefelter<br />
1942, Klinefelter syndrome<br />
associant : gynécomastie,<br />
atrophie testiculaire, azoospermie<br />
donc mâle stérile<br />
1959, Jacobs et Strong donne la<br />
formule 47, XXY<br />
1 à 2 pour 1000 naissances<br />
masculines<br />
Problème d’élocution et <strong>de</strong><br />
compréhension du langage<br />
Exemples <strong>de</strong> maladies génétiques<br />
mutation d’un gène<br />
autosomique<br />
La phénylcétonurie (PCU)<br />
Syndrome <strong>de</strong> Prater-Willi<br />
Maladie <strong>de</strong> Huntington<br />
gonosomique<br />
Le syndrome <strong>de</strong> l'X fragile<br />
Le syndrome <strong>de</strong> Lesch-Nyhan<br />
La myopathie <strong>de</strong> Duchenne<br />
La neurofibromatose <strong>de</strong> type-l (NFMl)<br />
Syndrome du triple X<br />
1/500 à 1/1000 naissance féminine<br />
les <strong>de</strong>ux X supplémentaires sont inactivés<br />
femme fertile, gona<strong>de</strong>s et phénotypes normaux dans la<br />
majorité <strong>de</strong>s cas.<br />
1 nouveau né sur 10 000.<br />
La phénylcétonurie (PCU)<br />
Pathologie récessive à gène unique (chr 12)<br />
Retard mental et <strong>de</strong>s problèmes neurologiques en l'absence <strong>de</strong> traitement dès les<br />
premières semaines <strong>de</strong> vie.<br />
Absence d'une enzyme, la phénylalanine hydroxylase, qui convertit l'aci<strong>de</strong> aminé<br />
essentiel qu'est le phénylalanine en un autre aci<strong>de</strong> aminé, la tyrosine.
Maladie <strong>de</strong> Huntington<br />
1872 Dr George Huntington (<strong>de</strong>puis le grand père)<br />
Apparition graduelle <strong>de</strong> troubles comportementaux, cognitifs et comportementaux:<br />
Débute vers 40 – 60 ans, décès en 10 à 20 ans. Touche 1 personne<br />
sur 5000 en France<br />
Transmission autosomique dominante<br />
Maladie neurodégénérative, avec <strong>de</strong>struction du caudé et du putamen:<br />
- Altération <strong>de</strong> l’humeur<br />
- Détérioration <strong>de</strong> la mémoire<br />
- Mouvements brusques et brefs sans but apparent<br />
- Absence d’ataxie, <strong>de</strong> paralysie et <strong>de</strong> déficit <strong>de</strong>s fonctions sensorielles<br />
Syndrome <strong>de</strong> Pra<strong>de</strong>r-Willi<br />
un enfant sur 10 000 à 30 000 naissances environ<br />
anomalie du chromosome 15 (délétion 15 q11-q13)<br />
dès la naissance: hypotonie marquée et difficulté à téter<br />
A l'adolescence: attrait exagéré pour la nourriture, source d'une prise<br />
<strong>de</strong> poids importante et qui peut prendre une allure d'obésité.<br />
les troubles caractéristiques du SPW s'accentuent avec l'âge<br />
Présence non obligatoire d’un retard mental généralement modéré<br />
Hypo-développement <strong>de</strong>s organes sexuels.<br />
Maladie <strong>de</strong> Huntington<br />
Gène mutant IT5 (bras court du chr 4: 4p16.3)<br />
Segment instable d’ADN<br />
Répétition du triplet CAG codant pour la glutamine<br />
Individu normal: 15 à 34 répétitions<br />
Individu mala<strong>de</strong>: 42 à plus <strong>de</strong> 66 répétitions<br />
Plus la répétition est élevée, plus la maladie est sévère.
la chorée <strong>de</strong> Huntington<br />
Au 16e siècle, exécution <strong>de</strong> femmes accusées d’être possédées par le démon<br />
(probables victimes <strong>de</strong> la chorée <strong>de</strong> Huntington)<br />
Dans ces gran<strong>de</strong>s lames histologiques, l’atrophie du striatum est très facile à<br />
observer (gauche = patient, droit = témoin, * = noyau caudé.<br />
la chorée <strong>de</strong> Huntington<br />
La maladie <strong>de</strong> Huntington provoque la <strong>de</strong>struction <strong>de</strong>s neurones du noyau caudé et du<br />
putamen (= striatum). La <strong>de</strong>struction du noyau caudé provoque un élargissement du<br />
3e ventricule<br />
la chorée <strong>de</strong> Huntington<br />
Dans les conditions normales, les<br />
neurones du cortex fabriquent et<br />
envoient vers le striatum un facteur<br />
<strong>de</strong> survie. Ce facteur serait véhiculé<br />
par une protéine, la huntingtine.<br />
Chez les mala<strong>de</strong>s, la huntingtine est<br />
anormale et les neurones du striatum<br />
ne reçoivent plus le facteur <strong>de</strong> survie<br />
dont ils ont besoin : ils meurent.<br />
(travaux du groupe <strong>de</strong> Saudou à Orsay,<br />
2004)
la chorée <strong>de</strong> Huntington<br />
En orange : individus mala<strong>de</strong>s<br />
Le syndrome <strong>de</strong> l'X-fragile<br />
Ce syndrome est caractérisé par l'association <strong>de</strong> particularités<br />
physiques, comportementales et cognitives (retard apprentissage<br />
du langage, comportement autistique).<br />
Les particularités physiques incluent un aspect du visage,<br />
évolutif avec l'âge. Cette dysmorphie faciale est associée à une<br />
hyperlaxité ligamentaire, et, chez les garçons, à un macroorchidisme.<br />
Le syndrome <strong>de</strong> l'X fragile est la cause la plus fréquente <strong>de</strong><br />
retard mental héréditaire<br />
la chorée <strong>de</strong> Huntington<br />
Les traitements<br />
• C’est génétique,<br />
– donc traitement impossible, mais…<br />
– Dépistage<br />
• Conseil génétique familiale<br />
– Si un parent est atteint => 50% <strong>de</strong> risques<br />
• Dépistage présymptomatique ou anténatale par PCR ?<br />
– Nécessite une analyse poussée <strong>de</strong>s motivations<br />
» Et une capacité <strong>de</strong> prise en charge psychologique<br />
– Anténatal : Utile que en cas <strong>de</strong> volonté d’IVG en cas positif…<br />
• Traitement symptomatique<br />
– Atténuation <strong>de</strong>s mouvements involontaires : Antagonistes DA<br />
– Dépression et irritabilité : Anti-dépresseurs<br />
• Accompagnement <strong>de</strong> soutien<br />
– Kinésithérapie<br />
– Psychologie<br />
– Ergothérapie<br />
Le syndrome <strong>de</strong> l'X-fragile<br />
1 pour 4000 garçons et 1 pour 8000 filles.<br />
+ <strong>de</strong> 15 000 personnes atteintes en France<br />
La plupart <strong>de</strong>s garçons atteints ont un QI inférieur à 50, les filles<br />
<strong>de</strong> 70 à 85.<br />
mutation d'un gène FMR1 situé sur le bras long du chromosome X<br />
caractérisée par l'expansion d'une séquence CGG répétée. (individu<br />
normal 6 à 50 et mala<strong>de</strong> 50 à 200 répétitions)<br />
Arrêt <strong>de</strong> la synthèse d’une protéine impliquée dans le<br />
développement <strong>de</strong>s connections neuronales.<br />
Pas <strong>de</strong> traitement actuel
Le syndrome <strong>de</strong> Lesch-Nyhan<br />
maladie récessive liée à l'X. Les mères sont porteuses <strong>de</strong><br />
l’anomalie qu’elles transmettent seulement aux garçons.<br />
Un enfant sur 100 000<br />
Le déficit d’une enzyme en hypoxanthine-guaninephosphoribosyltransférase<br />
(HPRT).<br />
Forts taux d'urate dans le sérum et d'aci<strong>de</strong> urique dans l'urine<br />
retard mental et auto-mutilation compulsive<br />
Myopathie <strong>de</strong> Duchenne<br />
1860 par le docteur Duchenne, la dystrophie musculaire <strong>de</strong><br />
Duchenne (DMD) ou myopathie <strong>de</strong> Duchenne<br />
Très répandue 1 garçon sur 3500 à la naissance.<br />
Transmission récessive liée au chromosome X : seuls les garçons<br />
sont atteints et les femmes sont porteuses.<br />
Affecte l'ensemble <strong>de</strong>s muscles <strong>de</strong> l'organisme (muscles<br />
squelettiques, muscle cardiaque et muscles lisses).<br />
Le syndrome <strong>de</strong> Lesch-Nyhan<br />
Le SLN se manifeste entre 3 et 6 mois par une tendance à<br />
l'automutilation avec autophagie, par morsures au niveau <strong>de</strong>s<br />
lèvres, <strong>de</strong> la langue et <strong>de</strong>s doigts.<br />
Les enfants atteints ne peuvent malheureusement pas la réprimer et<br />
sont bien conscients <strong>de</strong> leur trouble. Il ne s'agit pas d'un trouble<br />
psychiatrique primitif mais d'une véritable atteinte cérébrale liée à<br />
la maladie.<br />
Myopathie <strong>de</strong> Duchenne<br />
Affaiblissement <strong>de</strong> la ceinture pelvienne (dès 2-3 ans). Le torse<br />
est rejeté en arrière, la démarche est dandinante avec une<br />
difficulté à monter les escaliers.<br />
Perte <strong>de</strong> la marche entre 10 et 13 ans. L'évolution vers une<br />
aggravation et une généralisation <strong>de</strong> l'atteinte musculaire, y<br />
compris <strong>de</strong>s muscles lisses et cardiaques.<br />
A partir <strong>de</strong> l'adolescence, l'assistance respiratoire <strong>de</strong>vient nécessaire.<br />
Absence d'une protéine <strong>de</strong>s fibres musculaires: la dystrophine<br />
qui est codée par le gène DMD. Ce gène a été i<strong>de</strong>ntifié en 1986,<br />
la dystrophine a été découverte en 1987.
liqui<strong>de</strong> amniotique<br />
utérus<br />
McGrawHill Companies Inc.<br />
Dépistage <strong>de</strong>s anomalies chromosomiques :<br />
l’amniocentèse<br />
seringue<br />
hypod.<br />
cellules<br />
foetales<br />
Réalisable à partir <strong>de</strong> la 14e<br />
semaine <strong>de</strong> la grossesse.<br />
Suite au prélèvement <strong>de</strong> 20-30<br />
ml <strong>de</strong> liqui<strong>de</strong>, les cellules<br />
recueillies sont mises en<br />
culture pendant 2 à 3 semaines<br />
afin d’augmenter leur nombre<br />
et <strong>de</strong> réaliser un caryotype.<br />
HÉRÉDITE MITOCHONDRIALE<br />
Il existe un ADN extra nucléaire dans nos cellules.<br />
ADN mitochondrial : ADN circulaire <strong>de</strong> 16 kb,<br />
37 gènes codant pour 13 protéines, <strong>de</strong>s ARN ribosomiques, et <strong>de</strong>s ARN <strong>de</strong> transfert<br />
Avec un co<strong>de</strong> différent du co<strong>de</strong> universel (!)<br />
Les mitochondries sont présentes dans l' ovocyte (en très grand nombre) :<br />
--> hérédité non mendélienne: hérédité purement maternelle.<br />
Il existe <strong>de</strong>s maladies héréditaires dues à <strong>de</strong>s gènes mitochondriaux défectueux:<br />
Atrophie optique <strong>de</strong> Leber - Myopathies mitochondriales - Syndrome <strong>de</strong><br />
Pearson ....