I – Réarrangements ou Mutations de grande taille II - Mutations de petite taille

III – Mutations dynamiques : expansions de triplets

IV - Epimutations

Anomalies du génomeMécanismes des maladies héréditaires

I – Réarrangements de grande taille

A) Délétion

B) Duplication C) Inversion

D) Conversion

E) Insertion

Recombinaisons égales

- 30 à 40 par méïose- échanges d’allèles : variabilité génétique- les recombinaisons sont plus fréquentes entre gènes éloignés - estimation de la distance génétique entre deux gènes exprimée en centimorgans cM 1 cM = 1000Kb

Recombinaisons inégales

- entraîne des délétions - entraîne des insertions ou duplications

B

B

A

A

B

B

A A

Délétions - Duplications

Souvent observé au sein de familles de gènesregroupés en groupes = « clusters »Exemple : gènes de la famille -globine (16p13.3) et -thalassémies.

Phénomènes peu fréquents = 5%

Sauf Chromosome X 5% à 95%Ex : gène de la dystrophine (myopathie de Duchenne)

CNV : copy number variation

C) Inversion

Changement d’orientation d’un segment d’ADN.

D) Conversion génique

Transfert unidirectionnel d’information génétiqued’un chromosome à l’autre

A

A

B

B

A

A

B

B

BAA

Exemples : Maladie de Gaucher de type I, hyperplasiecongénitale des surrénales

récepteur

donneur

E) Insertion

Introduction d’une séquence (transposon ou séquencevirale) dans un gène.

La mutation par insertion résulte de plusieursmécanismes complexes (recombinaison inégale,translocation, conversion génique, « boucleschromatiniennes »).

Séquences courtes SINE Alugène NF1 : neurofibromatose

Séquences longues LINE L1 transposon

gène Facteur VIII : hémophilie

II – MUTATIONS DE PETITE TAILLE

- Modification de l’ADN sous l’effet d’agents physiques ouchimiques – absence de réparation - Erreurs de fidélité de l’ADN polymérase lors de la replication

- Dépurination

-Désamination notam. des cytosines méthylées(metC T sur le brin sens et G A sur l’antisens)

Transition : purine purinepyrimidine pyrimidine

Transversion : purine pyrimidine

I 1 – Mutations ponctuelles

Neutre hors séquence codanteAA1 AA1

Faux-sens AA1 AA2

Non-sens ou Stop AA1 STOP (TAA, TAG, TGA)

MUTATIONFAUX -SENS

p.Glu6Val

MUTATION STOP ou non-sens

Nomenclature G542X p.Gly542X

MUTATION DANS UN CODON STOP

UAA/UAG/UGA codon avec sens

Allongement de la chaîne peptidique

I 1– Mutations ponctuelles

Neutre AA1 AA1Faux-sens AA1 AA2Non-sens ou Stop AA1 STOP

I2 – Délétions insertion d’un nucléotide

Décalage du cadre de lecture

ARN obtenu à partir d’un ADN normal

ARN obtenu à partir d’un ADN présentant une insertion

I 1– Mutations ponctuelles

Neutre AA1 AA1Faux-sens AA1 AA2Non-sens ou Stop AA1 STOP

I2 – Délétions insertion d’un nucléotide

I3 – Délétion d’un codon

I 1– Mutations ponctuelles

Neutre AA1 AA1

Faux-sens AA1 AA2

Non-sens ou Stop AA1 STOP

I 2 – Délétions insertion d’un nucléotide

I 3 – Délétion d’un codon

I 4 – Mutations au niveau d’un site d’épissage

I 4 – Mutations au niveau d’un site d’épissage

5’ GTT CTT GGA GAA GGT GTACTTGGATCCTGAAAG GAG GTG AAG 3’

EXON INTRON EXON

GT : site donneurAG : site accepteur

5’ GTT CTT GGA GAA GGT TTA CTT GGA TCC TGA AAG GAG GTG AAG 3’

val leu gly glu gly glu val lys

val leu gly glu gly leu leu gly ser stop lys glu val lys

- au niveau d’un site d’épissage- au niveau des séquences ISE (intronic splicing enhancer) et ESE (exonic splicing enhancer)

= 15% des anomalies responsables de maladies génétiques

- saut d’exon (exon skipping) protéine tronquée (50% des cas) - activation d’un site cryptique d’épissage - création d’un « pseudo-exon » dans un intron - rétention d’un intron dans l’ARNm mature

I – Réarrangements ou Mutations de grande taille II - Mutations de petite taille

III – Mutations dynamiques : expansions de triplets

IV - Epimutations

III – Amplifications ou expansions de triplets

Maladie Nature du triplet

Nombre de normal

triplets pathologique

Sd X fragile (CGG)n n=6-54 N > 200

Sd de Kennedy (CAG)n N=14-32 N > 40

Dystrophie myotoniquede Steinert (CTG)n N=5-37 N > 50

Chorée de Huntington (CAG)n N=6-35 N > 37

SCA1 (CAG)n N=6-39 N > 40

Retard mental FRAXE (CGG)n N=4-39 N > 200

Sd de Jacobson (CGG)n N=11 N > 100

DRPLA (CAG)n N=3-36 N > 49

SCA3 (CAG)n N=13-44 N > 60

Ataxie de Friedreich (GAA)n N=6-29 N > 200

SCA7 (CAG)n N=7-35 N > 37

SCA2 (CAG)n N=13-32 N > 33

SCA6 (CAG)n N=4-18 N > 21

Classification des maladies à amplification de triplets

A- Les maladies à expansion de triplets non codants

- expansions de grande taille - instabilité élevée - phénotype : atteinte multisystémique de nombreux organes

- les manifestations cliniques sont variables dans une même familledu fait d’une hétérogénéité somatique

- la nature de la séquence répétée est variable suivant les pathologiesCGG, CTG, CAA

- les mécanismes pathogéniques diffèrent selon les pathologies et dépendent des conséquences de la perte de fonction du produit du gène

Exemple : syndrome du X fragile

Amplification de triplets CGG dans la région 5’UTR du gène FMR1

sujet N 5 à 50 CGG

sujet prémuté 59 à 200 CGG

sujet muté > 200 CGG + hyperméthylation entraînant une diminution d’expression

du produit du gène et une perte de fonction

50 à 59 zone grise

Le gène FMR1 est porté par le chromosome X

Les garçons sont principalement touchés

(CGG)50

EcoRI EcoRI

(CGG)500

EcoRI EcoRI

EagI

EagI

sonde

sonde

FMR1

FMR1

N N PM PM MT MT

Coupure EcoRI + EagI

5,2 kb

2,8 kb

MUTE

NORMALX INACTIF

NORMAL X ACTIF

PREMUTEX ACTIF

PREMUTEX INACTIF

B – Maladies à expansion de triplets « codants »

Exemple : Chorée de Huntington

- 8 maladies neurodégénératives, toutes caractérisées par une expansion modérée d’une répétition CAG codant pour une Glutamine

- Signes cliniques apparaissent vers la quarantaine et évoluent vers un tableau de neurodégénérescence sévère

- ces maladies sont dues à un mécanisme de « gain de fonction » lié à l’expression anormale de la région polyglutamine des protéines en cause

IV – Amplifications ou expansions de triplets

Maladie Nature du triplet

Nombre de normal

triplets pathologique

Sd X fragile (CGG)n n=6-54 N > 200

Sd de Kennedy (CAG)n N=14-32 N > 40

Dystrophie myotoniquede Steinert (CTG)n N=5-37 N > 50

Chorée de Huntington (CAG)n N=6-35 N > 37

SCA1 (CAG)n N=6-39 N > 40

Retard mental FRAXE (CGG)n N=4-39 N > 200

Sd de Jacobson (CGG)n N=11 N > 100

DRPLA (CAG)n N=3-36 N > 49

SCA3 (CAG)n N=13-44 N > 60

Ataxie de Friedreich (GAA)n N=6-29 N > 200

SCA7 (CAG)n N=7-35 N > 37

SCA2 (CAG)n N=13-32 N > 33

SCA6 (CAG)n N=4-18 N > 21

CHOREE de HUNTINGTON

- Maladie neurodégénérative de transmission autosomique dominante

- Fréquence 1 / 20000

Mouvements involontaires associés à des troubles cognitifs et psychiatriques. Perte des neurones cérébraux (IRM) essentiellement du striatum ( putamen ou noyau caudé) et de certaines couches cortexDébut : 40 – 50 ans (pénétrance variable en fonction de l’âge)

- Répétition de (CAG) dans l’exon 1 de l’Huntingtine

- N =30 à 35 CAG- Quand N > 35 chorée de Huntington

- Souvent hérité du père

IV – EPIMUTATIONS (Pathologie de l’épigénétique)

Anomalies de méthylation

Anomalies de remodelage chromatinien

Exemple :Syndrome ICF (immunodeficiency, centromericinstability and facial anomalies) :Régions d’hétérochromatine (chr.1/16) hypométhyléesà cause d’une mutation d’une DNA méthylase

Anomalies de l’empreinte génomiqueExemple : Syndrome de Beckwith-Wiedemann

PraderWilli Angelman