1 génétique cours 1 dcem1 brigitte benzacken ; cytogénétique ghu nord marion gérard ;...

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GénétiqueGénétique

Cours 1 DCEM1Brigitte Benzacken ; Cytogénétique GHU Nord

Marion Gérard ; Génétique Robert DebréBénédicte Gérard; Biologie Moléculaire RDebré

2

Génétique DCEM1 2008Génétique DCEM1 2008

Généralités : Modes de transmission

MucoviscidoseMyopathie de Duchenne

X Fragile

3

Maladie génétique... Maladie génétique...

Recouvre de nombreux aspects Chromosomique

Rappel: sur un chromosome, il y a entre 400 et 10 000 gènes !!

Mendélienne Rappel: il y a environ 4000 maladies mendéliennes

monogéniques répertoriées

Moléculaire Séquençage du génome terminé (90% euchromatine) Nombre de gènes estimés 26 000 à 31 000

4

Patrimoine génétiquePatrimoine génétique

Dans le noyau 46 chromosomes

Molécule d ’ADN replié très serrée !!! Filament long +++ Reployé en boucles resserrées, qui s’ouvrent au moment

de la réplication de l’ADN

Chromosomes visibles dans le noyau pendant la mitose

Initialement décondensés Puis compactés

5

6

7

Chromosomes et gènes...Chromosomes et gènes...

46 chromosomes 30 000 gènes

Pour un gène, deux allèles 1 hérité du père 1 hérité de la mère

1300 en moyenne par chromosome…

Bandes Sombres, riches en gènes

8

ADN reployé +++ADN reployé +++

9

MutationsMutations

Bases ATCG Séquence normale

CCCTTTTAAAGTGTGTCCCAAAA

Séquence mutée CCCTTTTAAAGTGAGTCCCAAAA

Protéine ne fonctionne plus...

10

En résuméEn résumé

46 chromosomes 30 000 gènes Plus de 1000 gènes par chromosomes

Pas la même résolution Étude des chromosomes (caryotype) Recherche de maladie génétique

11

Impact des maladies génétiquesImpact des maladies génétiques

Individus atteints Malformation majeure pour 2-3% de chaque grossesse

(d’où surveillance échographique en France) Fentes labiales ou labiopalatines 1/600 Malformation cardiaque 1/250 Défaut de fermeture du tube neural 1/500

Anomalies chromosomiques 0.7% Majorée par l ’âge maternel

Majorité d’enfants « normaux » !!, 96,3%

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Fardeau génétiqueFardeau génétique

Nous sommes tous des hétérozygotes !! Porteurs sains d’une ou plusieurs mutations

Selon les publications 1,4 à 4-5 gènes mutés par individu

Maladies rares 1/100 1/25 mucoviscidose 1/7 à 1/5 pour la Fièvre Méditerranéenne (Sous-groupe)

Risque pour la descendance estimé à 1% (toutes maladies génétiques confondues)

Éradiquer les mutations ? impossible ...

13

Hérédité récessiveHérédité récessive

Deux parents hétérozygotes sains Un gène normal, un gène muté

Transmission des deux gènes mutés à un enfant sur 4 Homozygote malade

14

Hérédité récessiveHérédité récessive

15

Hérédité récessiveHérédité récessive

16

Hérédité récessiveHérédité récessive

17

Exemples de maladies Exemples de maladies récessivesrécessives

Mucoviscidose Drépanocytose Hyperplasie congénitale des surrénales Phénylcétonurie

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Histoire cliniqueHistoire clinique

19

ATCD familiauxATCD familiaux

20

Exemple :Exemple :MucoviscidoseMucoviscidose

Maladie génétique fréquente Récessive 1/2500 naissances

1/25 hétérozygotes

Maladie respiratoire et digestive Gène CFTR

Chromosome 7, bras court, 27 Exons

21

Affection génétique à transmissionAutosomique récessive

1 enfant atteint sur 2500 naissancesporteur hétérozygote: 1 individu sur 25

fréquence variable selon les populations:Bretagne celtique: 1/1600

population d'Afrique du Nord: rarepopulation asiatique: exceptionnel

Mucoviscidose

22

5' 3'

1 2 3 4 5 6a 6b 7 8 9 10 11 12 13 14a 14b 15 16 17a 17b 18 19 20 21 22 23 24

COOH

NBF2

NBF1 domaine R

N

C

Domaine extracellulaire

Membrane plasmique

Cytoplasme

NH2

domaines NBF1 Domaine R domaines NBF2 transmembranaires transmembranaires

CFTR glycoprotéine transmembranaire

23

MUCOVISCIDOSE Enquête en France: 19 laboratoires: 3595 patients

7190 allèles6700 allèles mutés identifiés

300 mutations différentes (93,2%)

F508: 67,21% (Bretagne 81%, Nord 70%, Sud: 61%) G542X: 2,89%

N1303K: 2,05%1717-1G->A:,3,13%

2789+5G->A: 1%19 mutations: entre 0,1 et 1%

153 mutations ne sont retrouvées qu'une seule fois

HETEROGENEITE ALLELIQUE

24

Arbre généalogiqueArbre généalogiqueATCD mucoviscidoseATCD mucoviscidose

Enfant atteint demucoviscidose

Hétérozygotesobligatoires

1/21/4

1/8 1/25

1/8x1/25x1/4= 1/800

25

Modes de révélationModes de révélation

Prénatal Hyper-échogénéicité du grêle

1% (chromosomique, viral , vasculaire, mucov)

Péritonite méconiale Absence de vésicule bilaire

Néonatal Occlusion néonatale par iléus méconial

26

Adresser en consultation de Adresser en consultation de génétiquegénétique

Déterminer risque ou non Etude génétique proposée

Mutations connues ou non 31 mutations les plus fréquentes Couvre 80% des mutations (4/5)

Surveillance de grossesse Etude des deux parents Reste une incertitude faible

Risque résiduel 1/500 (1/125 x 1/4)

27

Arbre généalogiqueArbre généalogiqueATCD mucoviscidoseATCD mucoviscidose

1/125

1 x 1/125 x 1/4 = 1/500

?

28

Arbre généalogiqueArbre généalogiqueHémochromatoseHémochromatose

Maladehémochromatose(1/400)

1/2 1/10

1/2x1/10x1/4= 1/80

29

Maladie récessiveMaladie récessive

Pas de DPN Diagnostic clinique

Ferritine Dépistage des hétérozygotes ??

Non, sauf conseil génétique

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Hérédité dominanteHérédité dominante

Critères de reconnaissance, une personne atteinte, transmet à un

enfant sur 2

31

Hérédité dominanteHérédité dominante

32

Hérédité dominanteHérédité dominante

33

Exemples de maladies Exemples de maladies dominantesdominantes

Syndrome de Marfan Hypochondroplasie Maladie de Stickler

34

Hérédité MendélienneHérédité Mendélienne

Autosomique dominante Autosomique Récessive Dominante liée à l’X Récessive liée à l’X Holandrique (liée à l’Y)

35

Conductrice obligatoireConductrice obligatoire

Par définition Un frère et une fils atteints Deux fils atteints

Par extensionUn fils atteint ET une fille conductrice obligatoire

36

Transmission Récessive liée à l ’XTransmission Récessive liée à l ’X

Notion de conductrice obligatoire

M >>> F

Pas de transmission Père-Fils

Transmission verticale

37

Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X

Garçons atteints !!!!!

50 % des garçons atteints

50 % des filles conductrices

38

Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X

XY XXXX

XY XX

XY

39

Hérédité lié à l ’XHérédité lié à l ’X

40

Hérédité liée à l ’XHérédité liée à l ’X

Hémophilie Daltonisme Myopathie de Duchenne de Boulogne

41

3 types de transmissions liées à l ’X Dominant lié à l ’X létal chez le garçon dominant lié à l ’X avec paradoxe de Sherman Récessif lié à l ’X

Transmission en général par les filles si récessif Transmission par les pères si dominant non létal Jamais de transmission Père Fils

Hérédité Liée à l ’X (1)Hérédité Liée à l ’X (1)

42

Incontinentia pigmenti Mutation du gène NEMO (Xq28)

Hérédité DLX (2)Hérédité DLX (2)

43

Syndrome de l ’X fragile Amplification de triplet CGG (Xq28) Conseil génétique difficile

Hérédité DLX (3)Hérédité DLX (3)

100 CGG

180 450 400

18001500 1500 1200180 180

450

450450 550

Pré mutation 59-230

44

Myopathie de Duchenne de Boulogne 1/3500 Mutations dans le gène de la Dystrophine (Xp21)

Hérédité RLX (4)Hérédité RLX (4)

45

Cas des filles atteintesCas des filles atteintes

Monosomie X Biais d’inactivation Mutation sur l’allèle homologue

46

Conseil génétiqueConseil génétique

50 % des garçons atteints 50 % des filles conductrices

Pour les apparentés : risque modulé en fonction de la probabilité pour la mère d’être conductrice (Bayes, étude moléculaire)

47

Exemple :Exemple :Syndrome de l’X fragileSyndrome de l’X fragile

Naissance de Baptiste Troubles précoces de la relation mère-enfant Inquiétude parentale ++ > 9 mois Retard de marche Pas de langage à 21 mois

Naissance d ’Alexis Troubles précoces de la relation mère-enfant ...

48

49

Beaux garçons Grand front Grand PC

+ 1 DS à + 3 DS A la naissance, grand PC (35cm, 36cm, 37cm)

Trouble du contact Angoisse parentale Stéréotypies Évitement du regard Pas de langage

CliniqueClinique

50

Génétique X fragileGénétique X fragile

Gène FMR1 Chromosome X Cassure de l’extrémité q28 Expansion de triplets

Pré-mutation Mutation complète

Retard mental et traits psychotiques du garçon Retard plus modéré chez la fille

51

52

Mécanisme génétiqueMécanisme génétique Expansion instable

Triplet CGG, dans le premier exon, non traduit, du gène FMR1

Polymorphique 6 à 50 répétitions + AGG (séquence impure) Mutations complètes = 230 à > 1000 CGG, méthylation

anormale 100% RM garçon, 60% RM chez les filles

Prémutations = 60 à 200 CGG, non méthylés Males normaux transmetteurs, femmes vectrices

Fréquence des mosaïques somatiques

53

PrénatalPrénatal

Depuis l’élucidation moléculaire, possible Ponction de trophoblastes à 11 SA PCR

Allèles normaux et petites prémutations

Southern blot Analyse l’ADN Taille des fragments Méthylation

54

Dépistage précoce X fraDépistage précoce X fra

Éviter les récurrences DPN

Prise en charge précoce en CAMPS Lutter contre l’enfermement psychotique Guidance parentale

55

DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE DUCHENNE (DMD)

Fréquence: 1/3500 garçon né vivantquelque soit la population

Transmission: récessive liée à l’X

Physiopathologie:dégénérescence lente et inéluctable

des fibres musculaires

(1860)

56

DYSTROPHIE MUSCULAIRE DE BECKER (BMD)

Fréquence: 1/35000 garçon né vivant

Transmission: récessive liée à l’X

Forme plus tardive et d’évolution plus lente; elle ne devient invalidante qu’au cours de la vie adulte

Variation allélique et hétérogéneité clinique: DMD et BMD: 2 variantes phénotypiques d’une pathologie affectant un seul et même gène.

(1955)

57

LE GENE

Séquencé en 1987

Un très grand gène:- longueur: 2,4 Mb- 79 exons: taille moyenne des exons 180 pb

taille moyenne des introns 30 kb

Code pour une proteine: la Dystrophine (1988)- 3685 acides aminés- 427 kDaltons

58

Le gène de la Dystrophine: 2400 Kb

5 ' 3 '

1 79

Pm 3 4 6 17 19 43 508 12 13

44

454748

51

52 60

Les techniques:- Southern Blot (6 sondes cDNA)- PCR "multiplex" (18 exons)- Microsatellites (10; STR)- DGGE / PTT/ DHPLC

Les mutations:- Délétions: 60 - 65 % (2 hot spots)- Duplications: 10 %- Mutations ponctuelles: 30 %

Les problèmes:- Néomutations- Mosaiques germinales- Recombinaisons (12%)

59

60

Mme M. demande un Conseil Génétique Elle a 2 fils: Paul (10 ans) et Léo (8 ans) et une fille (6 ans). Léo présente des difficultés à la marche (chutes).Le diagnostic de myopathie de Duchenne évoqué cliniquement a été confirmé par la biopsie musculaire.

Mme M

LéoPaul

DéfinitionTraitement - GravitéMode de transmissionGène – Mutation(s)DPN

Lydie

61

Mme M

3DCD

Recherche d ’antécédents familiaux

LéoPaul

à 9 ansMyopathie?

Lydie

62

Conseil génétique au terme de la consultation

- risque génétique ?

Risque pour Mme M: conductrice ou non?

Risque pour Paul ?

Risque pour Lydie ?

- Conduite à Tenir

Discussion du risque génétique

Analyse moléculaire pour Léo: diagnostic direct+++

Analyse moléculaire pour ?

information de la famille maternelle

63

Léo Témoin normal

343

5013

647

6052

64

Léo Témoin normal

343

5013

647

6052

Délétion3 -> 43

65

3DCD à 9 ansMyopathie?

LéoPaul Lydie

Mme M.

Résultats de biologie moléculaire

Conduite à tenir?

Délétion 3->43

66

?

? ? 3DCD à 9 ansMyopathie?

LéoPaul Lydie

Délétion 3->43

Hier, appréciation du statut de conductrice par diagnostic indirectAujourd’hui, évaluation du statut de conductrice par diagnostic direct

?

67

?

? ?

?

LéoPaul Lydie

Mme D.

Diagnostic indirect: étude familiale, polymorphisme.

S50 S49S45S44Ex17Dys II

213311

213311

213311

222312

123212

123212

222312

123212

222deldel2

Mme M.

Mme A.

Conductrice ou non?Mme D?Mme M?Mme F?Mme A?

213311

Mme F.

?

68

N

d N

N

LéoPaul Lydie

Mme D.

S50 S49S45S44Ex17Dys II

213311

213311

213311

222312

123212

123212

222312

123212

222deldel2

Mme M.

Mme A.

213311

Mme F.

?

Diagnostic direct: PCR quantitative: S44 et Ex17

Mme M. est conductrice:néomutation survenuechez elle

69

Mme D. et son mari vous consultent. Ce couple envisage une grossesse et s ’inquièteen raison d ’ATCD de myopathie de Duchenne dans la famille de Mme D.: chez son frère et chez un oncle décédé à l ’âge de 15 ans

Conduite à tenir?

Mme D. Léon

70

Forme familiale de Myopathie de Duchenne

Mme D. a 50% de risque d ’être conductrice

Analyse moléculaire:

- recherche d’une délétion dans le gène DMD

chez Léon: PCR multiplex

- prévoir les prélèvements familiaux

pour étude indirecte le cas échéant

71

Pas de délétion

CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II

141112211

141112211

214321121

323211232

323211232

232313412

214321232

214321121

323211232

Conductrice ou non?III2?II4?

II

III

72

Conductrice ou non?II4?Non Conductrice

Pas de DPN ?!III2? Pas de réponse: RECOMBINAISON

Pas de délétion

CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II

141112211

141112211

214321121

323211232

323211232

232313412

214321232

214321121

323211232

II

III

73

Etant donné la recombinaison intra génique retrouvée chez III2,

le statut de conductrice ou non conductrice reste incertain

Un diagnostic direct (recherche de mutation ponctuelle)

doit être envisagé chez le cas index: Léon (III3)

Après plusieurs mois de recherche:mise en évidence d ’une mutation ponctuelle

dans l ’exon 45 (mutation non sens introduisant un codon stop)

74

M+

CATG15S50S49S45S44Ex17TG21Dys II

141112211

141112211

214321121

323211232

323211232

232313412

214321232

214321121

323211232

II

III M+

M+

Conductrice ou non?

II4?Non Conductrice Pas de DPN

III2? Conductrice DPN possible

N

75

34

HÉRÉDITÉ MITOCHONDRIALEHÉRÉDITÉ MITOCHONDRIALE

√ Les maladies mitochondriales résultent de défauts au niveau des

mitochondries (présentes dans toutes les cellules du corps à l’exception

des globules rouges).

√ Les cellules les plus affectées sont celles du cerveau, du cœur, du

foie, des muscles, du rein et du système respiratoire (les tissus ayant le

plus grand besoin énergétique).

√ En fonction des cellules qui sont affectées, les symptômes peuvent

être très différents.

76

35

Hérédité MitochondrialeHérédité Mitochondriale

√ Les mitochondries sont exclusivement d‘origine maternelle. Si

l’ensemble des mitochondries d’une cellule sont anormales, on parle

d’homoplasmie. Si seules quelques mitochondries sont anormales dans

une cellule, on parlera d’hétéroplasmie.

√ L’âge de déclenchement de la pathologie, sa sévérité et les

symptômes observés dépendent du pourcentage de mitochondries

anormales dans un tissu donné.

77

Hérédité mitochondrialeHérédité mitochondriale

78

79

80

81

Conseil génétique en pratiqueConseil génétique en pratique

82

83

84

Consultations de génétiqueConsultations de génétique

Interrogatoire Généalogie Examen Clinique Photographies avec le consentement des

patients Examens Complémentaires

85

ConsanguinitéConsanguinité

86

36A

B

D

C

E

F

G

87

37AD

AR

DLX

RLX

LY

Mito

Mito

88

Hérédité ChromosomiqueHérédité Chromosomique

Analyse dysmorphologiqueAnalyse dysmorphologique

89

90

MicrodélétionMicrodélétionEX: Syndrome de WilliamsEX: Syndrome de Williams

Mathieu 1 an Retard discret des acquisitions Cardiopathie

Sténose supravalvulaire de l ’aorte Sténose Artère pulmonaire

Hypercalcémie néonatale Dysmorphie spécifique

91

Génétique du syndrome de Génétique du syndrome de WilliamsWilliams

Hérédité Sporadique Rare dominance

Locus génétique Chromosome 7

Microdélétion 7q11 Hémizygotie au locus Elastine

Délétions Autres gènes de la région: LIM Kinase 1 …..

92

93

Syndromes acquisSyndromes acquis

Syndrome de l’alcoolisme fœtal

94

Autres « maladies héritées », Autres « maladies héritées », non génétiquesnon génétiques

Syndrome d’Alcoolisme fœtal Sous-diagnostiqué

10 à 20% des QI 50-80 ? 1/1000 naissances en France

Tableau malformatif RCIU précoce Malformations possibles

CIV, CIA Fentes labiales ou labiopalatines

95

Présentation cliniquePrésentation clinique

RCIU avec PC non conservé Dysmorphie faciale

Philtrum long, lisse et bombé Fentes palpébrales étroites …

Malformations Hypoplasie des phalanges distales CIA, CIV, fentes faciales