PÔLE « TRANSMISSION DE LA VIE, HEREDITE »
CELLULES, CHROMOSOMES, GENES
Pré-requis
Chapitre I Chromosome et caryotype
Chapitre 2 Hérédité humaine
Chapitre 3 Génétique moléculaire : expression de l’information génétique
Chapitre 4 Cycle cellulaire
Chapitre 5 Processus tumoral et cancer
Pré-requis : Ultra-structure cellule animale.
• 1 = réticulum endoplasmique lisse• 2 = 1 centriole (2 centrioles forment
le centrosome)• 3 = nucléole• 4 = chromatine• 5 = enveloppe nucléaire• 6 = pore nucléaire• 7 = noyau• 8 = lysosome• 9 = appareil de golgi• 10 = cytosol• 11 = ribosomes• 12 = membrane plasmique• 13 = cytosquelette• 14 = réticulum endoplasmique
granuleux• 15 = mitochondrie
Les organites cytoplasmiques décrits jouent un ou plusieurs rôles précis dans la cellule. Compléter le tableau suivant :
Les centrioles
L’ultra-structure du noyau.Nommer l’élément nucléaire qui correspond à chaque
description suivante :
Relier chaque élément nucléaire de la colonne de gauche à son rôle dans la colonne de droite. Attention il y a un intrus.
Prérequis : Organisation de la cellule animaleSYNTHESE
CYTOPLASME :• Hyaloplasme ou cytosol• Organites
– Ribosomes : réalisent la traduction, c’est-à-dire la synthèse des protéines à partir des ARN messagers.
– REL : permet le métabolisme des lipides.– Appareil de golgi : lieu de transformation des lipides en
glycolipides et des protéines en glycoprotéines.– Mitochondrie : lieu de synthèse de l’ATP.– Cytosquelette : donne la forme et la rigidité à la cellule, intervient
dans le déplacement des organites et dans la division cellulaire.– Lysosome : contient des enzymes capables de dégrader les
organites cytoplasmiques endommagés.– Centrosome : participent à la division cellulaire.
NOYAU :• Chromatine : support de l’information génétique• Nucléole : site de production des ARN des ribosomes
Chapitre I Chromosome et caryotype
• I 1 CARYOTYPE– I 1.1 Technique du caryotype en cytogénétique
classique (= étude des chromosomes).– I 1.2 Caryotype humain normal– I 1.3 Aberrations chromosomiques (ou anomalies
chromosomiques).• I 1.3.1 Les anomalies concernant le nombre de
chromosomes.• I 1.3.2 Les anomalies de structure des chromosomes.
– I 1.4 Indications du caryotype
• I2 STRUCTURE ET ULTRASTRUCTURE DU CHROMOSOME
• I3 LE GENOME ET LES GENES
Définition du CARYOTYPE
• LE CARYOTYPE est l’équipement chromosomique (nombre et forme des chromosomes) caractéristique d’une espèce.
Chapitre I Chromosome et caryotypeRÉALISATION D’UN CARYOTYPE• Culture cellulaire
présentant des cellules en division ou mitose
• Synchronisation et blocage des mitoses en métaphase par le colchicine permet de visualiser les chromosomes
• Dispersion des chromosomes par éclatement des cellules soumises à une solution isotonique
• Fixation et coloration des chromosomes
• Observation et classification des chromosomes par paire en fonction de leur taille et de leurs bandes.
CHAPITRE I CHROMOSOME ET CARYOTYPEI1 CARYOTYPE
SYNTHESELE CARYOTYPE : est l’équipement chromosomique (nombre et forme des
chromosomes) caractéristique d’une espèce.
I1.1 TECHNIQUE DU CARYOTYPE EN CYTOGENETIQUE CLASSIQUE :
o Réaliser une culture cellulaire de cellules nucléées :
- chez l’adulte : globules blancs
- chez le fœtus : cellules fœtales prélevées dans le liquide amniotique
o Bloquer les divisions cellulaires en métaphase par ajout de colchicine
o Colorer, observer les Chr.
o Classer les Chr par paires d’après leur taille (du plus grand au plus petit), la position de leur centromère et de leurs bandes colorées.
Chromosomes métaphasiques humains
Observation au microscopie électronique à balayage Schéma d’un chromosome
métaphasique
Constriction primaire
CARYOTYPE HUMAIN NORMAL
Les cellules somatiques sont diploïdes : 2n = 46 présentent 23 paires de chromosomes homologues.
• 22 paires d’autosomes
• 1 paire de chrx sexuels ou gonosomes X et Y
Formule chromosomique :
Chez l’homme : 46, XY. Chez la femme : 46, XX
LES TECHNIQUES DE CYTOGENETIQUE MOLECULAIRE, utilisent des sondes ADN combinant des marqueurs
fluorescents, permettent d’obtenir une coloration spécifique pour chaque paire de chromosomes et une identification précise
du contenu de chaque chrx.
CHAPITRE I CHROMOSOME ET CARYOTYPESYNTHESE
I1.2 CARYOTYPE HUMAIN NORMAL :
o Cellules somatiques diploïdes : 46 chromosomes soit 23 paires : 22 paires d’autosomes + 1 paire de Chr sexuels ou gonosomes
Formule chromosomique d’1 homme = 46, XY
Formule chromosomique d’1 femme = 46, XX
o Cellules germinales (spermatozoïdes ou ovocytes) haploïdes : 23 chromosomes.
Formule chromosomique d’1 gamète masculin = 23, X ou 23, Y
Formule chromosomique d’un gamète féminin = 23, X
MOTS CLES
• CELLULE SOMATIQUE (du corps) : 46 Chr
• CELLULE GERMINALE (= spermatozoïde ou ovocyte) : 23 Chr
• FORMULE CHROMOSOMIQUE
• AUTOSOMES
• GONOSOMES
I 1.3 Aberrations chromosomiques ou anomalies chromosomiques
Accidents affectant la structure des chromosomes suite à des cassures survenant au cours des méioses permettant la formation des gamètes.
• Les délétions
• Les translocations
• Les inversions
Accidents affectant le nombre de chromosomes suite : à des non-disjonctions chromosomiques au cours des méioses de formation des gamètes.
à des non-disjonctions des chromatides ou pertes de chromosomes durant les mitoses de formation de l’œuf.
• Trisomie = 47 chrx
• Monosomie = 45 chrx
21
I 1.3.1 Aberrations chromosomiques concernant le nombre de chromosome
• Polyploïdies : triploïdies (3n = 69)
tétraploïdies (4n = 92)
responsables d’avortements
spontanés : embryons non viables.
• Aneuploïdies : anomalies portant sur un seul chromosome. trisomies : caryotype présente 1 chrx surnuméraire
soit 47 chrx
Monosomie : caryotype présente 1 chrx de moins soit 45 chrx
Syndrome de Down ou trisomie 21 • Caryotype standard d’un enfant présentant
une trisomie 21 libre et homogène (95% des trisomies 21) :
Caryotype standard d’un syndrome de Klinefelter
(environ 1 homme sur 1000) : formule chromosomique = 47,XXY
I 1.3.2 Les anomalies de structure des chromosomes sont dues à des cassures des chrx au cours de la formation des gamètes
• DélétionsPerte de matériel génétique
• Translocations• Inversions
Pas de perte dematériel génétique
Trisomie 21 par translocation.
La disparition des bras courts de l’1 des chrx 14 est sans conséquence, car elle porte sur une région de chrx codant pour des ARN ribosomiques, retrouvée sur plusieurs chrx.
I 1.4 Indications du caryotype : diagnostic prénatal80% des prescriptions de caryotype concernent le diagnostic de
trisomie 21
• Syndrome de Down ou trisomie 21 regroupe différents symptômes :
– Dysmorphie au niveau de la tête, des membres (mains larges aux doigts courts avec 1 seul pli palmaire)
– Malformations cardiaques (50% des cas)
– Encéphalopathie : retard psychomoteur
I1.3 Aberrations chromosomiques (ou anomalies chromosomiques)
SYNTHESE I 1.3.1 LES ANOMALIES CONCERNANT LE NOMBRE DE CHR.
Elles portent sur 1 seul Chr : ce sont des aneuploïdies. Elles sont dues à une non-disjonction des Chr au cours de la formation des gamètes parentaux (méiose).
• Trisomie : le caryotype présente 47 Chr soit 1 chromosome surnuméraire (1 Chr de trop)
Trisomie 21 ou syndrome de Down = 47, XX + 21 ou 47, XY + 21Syndrome de Klinefelter = 47, XXYSyndrome de Jacob = 47, XYY
• Monosomie : le caryotype présente 45 Chr soit 1 chromosome de moins.Syndrome de Turner = monosomie X : 45, X
I 1.3.2 LES ANOMALIES CONCERNANT LA STRUCTURE DES CHR. Elles sont dues à des cassures de Chr qui apparaissent au cours de la formation des gamètes parentaux (méiose).– Délétions– Translocations– inversions
MOTS CLES
• Anomalies de nombre :
o Syndrome de Down (trisomie 21),
o Syndrome de Klinefelter,
o Syndrome de Turner.
• Anomalies de structure :
o Délétions
o Translocations
o Inversions
Dépistage prénatal de la trisomie 21• Dépistage systématique des grossesses à risque quelque soit l’âge de la
mère :– Dosages d’hormones dans le sang maternel entre la 14ème et la 17ème
semaine d’aménorrhée. : • gonadotrophine chorionique = hCG , • alpha foetoprotéine • œstriol libre
Test fiable dans 70% des cas.– Échographie : recherche de la clarté nucale à la 10ème semaine.
Dépistage prénatal de la trisomie 21• Caryotype du fœtus si la mère est âgée de plus
de 38 ans. Les cellules fœtales sont prélevées par amniocentèse entre la 16ème et la 17ème
semaines de grossesse.
I 1.4 Indications du caryotype
SYNTHESE
Le caryotype est surtout prescrit dans le cadre d’un diagnostic prénatal.
Essentiellement pour le diagnostic de trisomie 21, chez les femmes de plus de 38 ans et pour toutes les grossesses dépistées à risque suite aux dosages sanguins d’hormones et à l’échographie de la 12ème semaine.
I2 STRUCTURE ET ULTRASTRUCTURE DU CHROMOSOME
• Différents états du matériel génétique au cours de la vie d’une cellule eucaryote.
a : chromatine (MET x 37500)
b : chromosome métaphasique (MET x 8200)
LA CHROMATINE EST CONSTITUEE DE NUCLEOFILAMENTS OU FILAMENTS NUCLEOSOMIQUES
• Chaque filament de chromatine ou nucléo filament est
constitué : 1 longue chaîne d’ADN
Protéines = histones
Nucléosome = amas de 8 histones+ ADN
EUCHROMATINE = chromatine peu condensée qui présente une activité transcriptionnelle.
HETEROCHROMATINE = chromatine condensée (structures solénoïdes) inactive au niveau transcriptionnel.
I2 STRUCTURE DU CHROMOSOMESYNTHESE• Un Chr est constitué de chromatine à l’état condensé.• La chromatine est un assemblage d’ADN et de protéines,
les histones . Cet assemblage constitue un filament de chromatine ou nucléofilament, appelé aussi le collier de perles.
• ADN + 8 histones = 1 nucléosome (une perle du collier).• Au moment de la mitose la chromatine se condense en
Chr, visible au microscope optique, constitué de 2 chromatides identiques
Télomères
centromère1 chromatide
1 bras
ADN = ACIDE DESOXYRIBONUCLEIQUEpolymère de nucléotides
Chaque nucléotide est lui-même formé de 3 composants :– Une base azotée : 4 types de bases azotées forment un
nucléotide, l’adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T).
– Un sucre : le désoxyribose.
– Un groupement phosphate.
I2 ULTRASTRUCTURE DU CHROMOSOME
SYNTHESE ADN :• chaîne bicaténaire• Polymère de nucléotides.
P = acide phosphorique ou phosphateS = glucide = désoxyribose 1 nucléotideB = base azotée,4 bases :
A = adénine T = thymine C = cytosine G = guanine5’ P_ S _ P _ S _ P _ S 3’
B B Bliaisons hydrogène
B B B
3’ S _ P _ S _ P _ S _ P 5’
Complémentarité des bases : A T C G
MOTS CLES
• ADN = polymère de nucléotides
• 1 Nucléotide = o acide phosphorique ou phosphate
odésoxyribose
o4 bases azotées : A = adénine T = thymine C = cytosine G = guanine
I3 LE GENOME ET LES GENESAllèles : différentes formes (versions) d’un même gène. (modification
de la séquence des nucléotides)
I3 LE GENOME ET LES GENESSYNTHESE
• Les chromosomes portent les gènes.
• Gène : unité d’information génétique, correspondant à une séquence d’ADN d’un Chr, codant pour la synthèse d’une protéine ou un peptide.
• Génome : totalité des gènes contenue dans une cellule.
• Locus : emplacement d’un gène sur un chromosome.
• Allèles : différentes formes d’un même gène, et occupant le même locus sur les Chr homologues.
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