UIC I Génétique - Cours 2 GENETIQUE HUMAINE

UIC IGénétique - Cours 2

GENETIQUE HUMAINE

L’EUCHROMATINE ET l’HETEROCHROMATINE

Caracteristiques EUCHROMATINE HETEROCHROMATINE

Condensation Dispersee condensee (chromocentres)

Coloration Faible Intense

Le temps de la replication (la phazs S)

Precoce Tardive

Activite genetique

Active Inactive (ou faible)

Composition chimique

Predomine p.b. C - G; ADN nerepetitif; des proteines nonhistoniques

Predomine p.b. A - T; ADN repetitif; des proteines histoniques

Role morphologique

Constitue des bandes R positives (ou G negatives)

Constitue les bandes R negatives (ou G positives)

• la CHROMATINE = ADN + proteines

• Exclusive dans noyau

• 2 types morpho-fonctionelles:

• EUCHROMATINE

active genetique

dispersee

• HETEROCHROMATINE

inactive genetique

condensee

(chromocentres)

L’EUCHROMATINE ET L’HETEROCHROMATINE

L’HETEROCHROMATINE :

Constitutive – presence constante en structure du chromosomes :

les bandes G, bandes C (cen, Yq, p A, CS)

facultative – different en cellulee / organismes differents

(l’hetrochromatinisation une forme de reglage genique) ex., la chromatine sexuelle

LA CHROMATINE SEXUELLE

La CHROMATINE SEXUELLE :un chromocentre de HCRTavec caracteristiques morphologiques precises,permets l’identification le numero des chromosomes

sexuells- l’identification de sexe genetique (XX sau XY)- les anomalies des chromosomes sexuells

(XO, XXX, XXY). A la femme: la chromatine X (le corpuscul du Barr) Aux males: la chromatine Y (le corpuscul F)

L’ORIGINE DE LA CHROMATINE SEXUELLE

La chromatine X :resulte par l’inactivation d’un chromosome X (a la femme XX) → le corpuscul du Barr

L’hypotese Lyon (1961):1- l’inactivation du chromosome X est total a chaque sexe

→ un seul chromosome X activ.(correct = partiel →ils sont des genes actives sur les 2 chromosomes X)

2- se produit precoce (in utero) et est definitive (parfois reversibile)

3- se produit par hasard (XM ou XP) et independents en chaque cellule (parfois correle avec la structure de chromosome X)

Numero des c. Barr = la somme des chromosomes X inactives

(numero des chromosomes X = nr. c. Barr + 1)

DIAGNOSTIQUEDIAGNOSTIQUE Femme Femme Homme Homme

Nr. C. BarrNr. C. Barr 00 11 22 00 11 22

SexSexee geneti genetiqueque((dans dans intersexintersexualiteualite))

XXXX XYXY

Des sDes snomalinomalieses de num de numeerro o des des cchhromoromossomomes es sexusexueellles (desles (desddyysgenesgenesiessies gonadi gonadiquesques

XOXO XXXXXX XXYXXYXXYYXXYY

XXXYXXXY

LA CHROMATINE SEXUELLE

LA CHROMATINE Y :

represent l’heterochromatine de 2/3 parts distales de bras long de chromosome Y

(se colore avec flurochromes – ex., quinacrine – et est visiblea la microscope avec UV comme un corpuscul fluorescent -corpuscul F)exclusive aux hommesNr. corpuscule F = nr. cromosomes Y les hommes XYY ont 2 corpuscules F

LA STRUCTURE SUPRAMOLECULAIRE DE LA CHROMATINE

L’analyse de la chromatine a la microscope electronique a indique un systeme complex de compactage de la molecule de l’ADN

→ des fibres de chromatine

avec dimensions differentes Formees par ADN, histones et proteines nonhistoniques.

Le nucléosome (10nm)

Un segement d’ADN (146pb) Spirale : 1 tour ¾ autour d’un « noyau » histonique, cylindrique (8molec)

→ un NUCLEOSOME Les nucléosomes voisins → liés par un segment d’ADN lineaire

(60pb) → le FILAMENT avec NUCLEOSOMES (“collier des perles"). Le filament avec nucleosomes – est stabilise par la histone H1, qui

lie deux nucleosome voisins. Un taux de "compactage" 10:1

U.M.F IAŞI

2) Le solenoide (30nm)

Le filament avec nucleosomes se spirale en solenoide (30 nm)

Taux de "compactage" de filament avec nucleosomes 5:1

• Le solenoide (30 nm) se plie en boucles laterales atachees au “squelette” des proteines nonhistoniques → 300nm

• Une boucle (un domain chrs) –~75Kb – quelque genes = unite fonctionel (de transcription et de replication).

• Taux de "compactage" 10:1

3) La fibre de chromatine pliee en boucles laterales (300 nm)

Le chromosome metaphasique (300 nm)

En prophase les fibres de chromatine se condensent (20:1) → la chromatide (700 nm) d’un chromosome

Les chromosomes – grade maximal de condensation en metaphase de la division

ADNADN NucleosomeNucleosome solenoidesolenoide la la fibre defibre de LA LA CCHHROMATIDROMATIDEE CHROMATINE CHROMATINE ← ← D’ D’UNUN PLIEE EPLIEE EN BN BOOUCLEUCLESS

CCHHROMOROMOSSOMOME E

INTERINTERPHPHAASESE DIVIDIVISIONSION

Chaque chromatide a Chaque chromatide a une seule molecule d’ADNune seule molecule d’ADN organisee en plusieurs organisee en plusieurs structures succesivesstructures succesives,, compacteecompactee ~~ 10.000 fois necessaire pour: 10.000 fois necessaire pour:

• Le placement ordone des molecules de l’ADN en noyauLe placement ordone des molecules de l’ADN en noyau• La distribution correcte du materiaux genetique en divisionLa distribution correcte du materiaux genetique en division

U.M.F IAŞI

Les boucles de la fibre de chromatine se fixent irreguliere aux squelette proteique: Des zones condensees = les chromomeres Des zones moins compactes

Par la condensation de la chromatide en prophase, les chromomeres s’unissent et formente des bandes condensees et colorees (bandes G + = l’heterochromatine) qui alternent avec des bandes moins condensees et colorees(bandes R + = l’euchromatine).

Chaque chromosome a une structure interne

heterogene

caracteristique

(qui permets l’identification precise)

U.M.F IAŞI

LES CHROMOSOMES

CCHHROMOSOMESROMOSOMES = organites nuclea = organites nucleaiires qui fixent des res qui fixent des colorants basiques colorants basiques

(gr. “chroma = couleur” + “soma = corp”)(gr. “chroma = couleur” + “soma = corp”)

FonctionsFonctions::Le transport + distributionLe transport + distribution du du materimaterielel genetique genetique en en

division → la stabilite des procesus hereditaires.division → la stabilite des procesus hereditaires.AssAssuurent la rent la recombinaison genetiquerecombinaison genetique en meioseen meiose

La morphologie des chromosomes humainsdes elements communs a tous chromosomes

11-- Les Les CHROMATIDES CHROMATIDES - Crs = - Crs = bichromatidien bichromatidien ← apres la replication;← apres la replication;- Les chromatides d’un chromosome sont identiques (“soeurs”)Les chromatides d’un chromosome sont identiques (“soeurs”) ≡ 1 molecule d’ADN ≡ 1 molecule d’ADN

+ Proteine+ Proteiness

2- Le CENTROMERE Le lieu de attachement des chromatides soeurs (par la proteine ISS) unique → constriction primaire Divise les chromatides en 2 bras “p” et “q” A une position fixe – determinee par une sequence d’ADN repetitif (ADN satellite)

identique a tous les chromosomes) + ADN specifique a chaque chromosome; Des chromosomes

Metacentrique, Submetacentrique Acrocentrique

U.M.F IAŞI

Elements communs a tous chromosomes

2- Le CENTROMERE

Role essentiel pour la SEGREGATION des chromosomes pendant la division cellulaire:

A l’ADN centromerique se fixent des proteines CENP = kinetochores → lieu d’atachement aux filaments de fuseau mitotique → qui tractent les chromatides vers les poles (en anaphase)

M T

Elements communs a tous chromosomes

3- Les TELOMERES = des structures specialisees, formees par ADN repetitif + proteines, qui “couvrent” et protegent les extremites des chromosomes.

Fonctions: Maintiennent l’ integrite structurelle; Assurent la replication complete; positionnent les chromosomes dans le noyau

Elements particuliers des chromosomes

(1) Les SATELLITES = des formations d’heterochromatine attaches aux bras courts des chromosomes acrocentriques (excepté Y) = des variantes normales

(2) Des CONSTRICTION SECONDAIRES = des blocs d’heterochromatine situes sur quelques chromosomes (1q, 9q, 16q) – pres de centromere = variantes normales

(3) Des SITES FRAGILES = des lacunes moins colorees sur les chromatides des quelques chromosomes. La majorite = variantes normales; l’exception fra Xq27 associe avec une forme de retard mentale = Sdr. X fragile (RMLX-1:4000 nn)

U.M.F IAŞI

Elements specifique a chaque chromosome: les BANDES

Utilisant different traitements chimiques nous obtenons une serie continue de bandes longitudinales colorees qui alternent avec des bandes moins colorees

Les bandes refletent la structure heterogene des chromosomes

Chaque chomosome a un model caracteristique de bandes → l’identification precise.

LES TECHNIQUES D’ANALYSE CHROMOSOMIQUE

a) Le principes des methodes

1- Obtention de cellules en division: Des cultures cellulaires: lymphocytes, fibroblastes, cellules foetales

(← amniocentese);

• - 0,5 ml du sang peripherique (recolte steril, sur heparine) → milieu de culture avec phytohemaglutinine (stimule des divisions) → 72 heures

Des tissus qui se divisent activement: moelle osseuse

(← ponction medullaire), trophoblaste (← placentocentese)

2- Obtention de cellulee en metaphase: bloque la division avec colchicine

3- Obtention de preparations cellulaire: hypotonisation, fixation, etalement sur lamelle, coloration ± techniques de marquage en bandes

4- L’analyse des preparation → caryotype

LES TECHNIQUES D’ANALYSE CHROMOSOMIQUE

• LES TECHNIQUES DE GENERATION I (1956)

- des chromosomes uniformement colores

- identification imprecise

• LES TECHNIQUES DE GENERATION II (1970)

- le marquage en bandes G ou R sur chromosomes metaphasiques (400 bandes)

- identification precise

TECHNIQUES D’ANALYSE CHROMOSOMIQUE

• DES TECHNIQUES DE GENERATION III (1977)

- techniques de haute resolution sur chromosomes

pro-métaphasiques (550 bandes) ou

prophasiques (850 bandes)

- une bande = 3-5 Mb

• DES TECHNIQUES DE GENERATION IV (1991)

- cytogenetique moleculaire

- FISH metaphasique

- identification tres precise des translocations chromosomiques et microdeletions

- FISH interphasique

FF fluorescencefluorescence

II inin

SS situsitu

HH hybridization

Hybridasation fluorescent in situ

Technique moleculaire pour detection des anomalies chromosomiques

Technique moleculaire pour localisation des sequences geniques

• Hybridation (formation des liaisons de hydrogene) entre une sonde specifique d’ADN (marquee fluorescente) et la sequence complementaire presente dans un segment chromosomique

→ la lois de la complémentarité des bases nytrogenique:

• A-T

• C-G

LE PRINCIPE DE LA TECHNIQUE FISH

La technique FISH

• Sonde et ADN cible• Le marquage de la sonde indirect et direct• La dénaturation de la sonde et ADN cible• L’hybridation entre sonde et l’ADN cible• La fixation de fluorophore a l’haptène (marquage indirecte)

Exemple de sondes

Sonde de l’ADN répétitif :

b) Sonde centromerique (cellule interphasique)

c) Sondes telomeriques (cellule metaphasique)

a) Sondes specifiques de locus (preparation prometaphasique)

d) Sonde panchromosomique (preparation prometaphasique)

• DES SENSIBILITE ET SPECIFICITE GRANDES• LE TEMPS COURT DE LA METHODE• LA POSSIBILITE D’ANALYSE DES CELLULES EN DIVISION OU

INTERPASE• LA RESOLUTION GRANDE (sondes jusqu’aux 40 kb)

LE COUT AUGMENTE DES SONDES ET REACTIVES LE COUT AUGMENTE DES APPAREILS LE DEGRE ELEVEE DE TECHNICITE

LES AVANTAGES

LES INCONVENIENTS