UIC I Génétique - Cours 2 GENETIQUE HUMAINE

1. UIC IGénétique - Cours 2GENETIQUE HUMAINE

2. L’EUCHROMATINE ET l’HETEROCHROMATINE • la CHROMATINE = ADN + proteines • Exclusive dans noyau • 2 types morpho-fonctionelles: • EUCHROMATINE • active genetique • dispersee • HETEROCHROMATINE • inactive genetique • condensee • (chromocentres)

3. 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

4. LA CHROMATINE SEXUELLE La CHROMATINE SEXUELLE : un chromocentre de HCRT avec 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)

5. 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 (XMou XP) et independents en chaque cellule(parfois correle avec la structure de chromosome X)

6. Numero des c. Barr = la somme des chromosomes X inactives(numero des chromosomes X = nr. c. Barr + 1)

7. 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 visible a la microscope avec UV comme un corpuscul fluorescent - corpuscul F) exclusive aux hommes Nr. corpuscule F = nr. cromosomes Y les hommes XYY ont 2 corpuscules F

8. LA STRUCTURE SUPRAMOLECULAIRE DE LA CHROMATINE L’analysede la chromatine ala microscope electroniquea indique un systemecomplex de compactage de la molecule de l’ADN → des fibres de chromatine avec dimensions differentes Formees par ADN, histoneset proteines nonhistoniques.

9. 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)→leFILAMENT avec NUCLEOSOMES (“collier desperles"). 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

10. 2) Le solenoide (30nm) Le filament avec nucleosomes se spirale en solenoide (30 nm) Taux de "compactage" de filament avec nucleosomes5:1 3) La fibre de chromatine pliee en boucles laterales (300 nm) • 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

11. 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

12. ADNNucleosomesolenoidela fibre de LA CHROMATIDE CHROMATINE ← D’UN PLIEE EN BOUCLES CHROMOSOME INTERPHASEDIVISION Chaque chromatide a une seule molecule d’ADN organisee en plusieurs structures succesives, compactee~ 10.000 fois necessaire pour: Le placement ordone des molecules de l’ADN en noyau La distribution correcte du materiaux genetique en division U.M.F IAŞI

13. 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’unissentet formente des bandes condensees et colorees (bandes G + = l’heterochromatine) qui alternent avec des bandes moins condensees et colorees (bandes R + = l’euchromatine).

14. Chaque chromosome a une structure interne heterogene caracteristique (qui permets l’identification precise) U.M.F IAŞI

15. LES CHROMOSOMES CHROMOSOMES = organites nucleaires qui fixent des colorants basiques (gr. “chroma = couleur” + “soma = corp”) Fonctions: Le transport + distribution du materiel genetique en division → la stabilite des procesus hereditaires. Assurent la recombinaison genetiqueen meiose

16. La morphologie des chromosomes humainsdes elements communs a tous chromosomes 1- Les CHROMATIDES - Crs = bichromatidien ← apres la replication; Les chromatides d’un chromosome sont identiques (“soeurs”) ≡ 1 molecule d’ADN + Proteines 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

17. 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

18. 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; positionnentles chromosomes dans le noyau

19. Elements particuliers des chromosomes 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

20. 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.

21. 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

22. 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

23. TECHNIQUES D’ANALYSE CHROMOSOMIQUE DES TECHNIQUES DE GENERATION III (1977) - techniques de haute resolution surchromosomes 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 chromosomiqueset microdeletions - FISH interphasique

24. F fluorescence Iin S situ Hhybridization Hybridasation fluorescent in situ Technique moleculaire pour detection des anomalies chromosomiques Technique moleculaire pour localisation des sequences geniques

25. LE PRINCIPE DE LA TECHNIQUE FISH • 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 complémentaritédes basesnytrogenique: • A-T • C-G

26. 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)

27. 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)

28. DES SENSIBILITE ET SPECIFICITE GRANDES LE TEMPS COURT DE LA METHODE LA POSSIBILITE D’ANALYSE DES CELLULES EN DIVISIONOU INTERPASE LA RESOLUTIONGRANDE (sondes jusqu’aux 40 kb) LES AVANTAGES LES INCONVENIENTS • LE COUTAUGMENTE DES SONDESET REACTIVES • LE COUTAUGMENTE DES APPAREILS • LE DEGRE ELEVEE DE TECHNICITE