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
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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
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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)
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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
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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)
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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
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