Mutations chromosomiques

Définition de la mutation chromosomique

L'ADN n'est pas stagnant ; il change, aidant les organismes à s'adapter à leur environnement externe ou interne, ou leur nuisant. L'ADN, et les chromosomes dans lesquels il est organisé, changent par le biais de mutations. Lesmutations chromosomiques peuvent être spontanées ou résulter d'événements tels que des erreurs dans la réplication de l'ADN, des erreurs dans la réparation de l'ADN, l'exposition à des agents mutagènes ou des erreurs au cours de la mitose ou de la méiose.

La structure des chromosomes peut changer de différentes manières, que ce soit par la perte, le gain ou le réarrangement d'une ou plusieurs sections de chromosomes. Les modifications de la structure ou du nombre de chromosomes peuvent se produire par différents mécanismes.

Types de mutations chromosomiques - changements structurels

Les quatre principaux types de mutations chromosomiques sont les mutations par délétion, inversion, duplication, et translocation. La figure 1 présente ces mutations.

Figure 1 : mutations de délétion, de duplication, d'inversion et de translocation.

Mutation chromosomique par délétion

Dans une mutation chromosomiquepar délétion, il y a une cassure dans le chromosome et le segment qui se détache est perdu, il ne fait donc plus partie du chromosome. La taille du segment perdu varie et celui-ci peut provenir de n'importe quelle partie du chromosome.¹

Mutation chromosomique d'inversion

Dans une mutation chromosomique d'inversion, un segment du chromosome se brise en deux endroits et est inversé (tourné de 180 degrés), puis réinséré à sa place d'origine dans le chromosome.² Après l'inversion, les gènes et le matériel génétique de la région affectée se trouvent dans l'ordre inverse. Certains gènes peuvent être interrompus, selon l'endroit où les deux cassures se produisent.

Mutation chromosomique par duplication

Dans une mutation chromosomique deduplication, un segment du chromosome est copié plusieurs fois. Un type spécifique de mutation chromosomique de duplication est l'expansion de répétition. Le génome humain comporte de nombreuses répétitions en tandem, c'est-à-dire des séquences de plusieurs paires de bases nucléotidiques qui se répètent l'une après l'autre.³ Dans une expansion de répétition, le nombre de séquences répétées est augmenté .

Translocation mutation chromosomique

Dans une mutation chromosomique detranslocation , un segment d'un chromosome se détache et s'attache à un autre chromosome.¹ Aucun matériel génétique n'est perdu ou gagné, mais l'emplacement du matériel génétique change. Les mutations par translocation peuvent être réciproques ou non réciproques. Dans le cas d'une translocation réciproque, il y a un échange bidirectionnel d'informations génétiques entre deux chromosomes ; en fait, deux chromosomes échangent des segments. Dans une translocation non réciproque, un segment passe d'un chromosome à l'autre et il y a un transfert de matériel génétique à sens unique.

Types de mutations chromosomiques - changements de nombre

Certaines mutations chromosomiques entraînent une modification du nombre de chromosomes dans une cellule, appelée aneuploïdie. Des copies de chromosomes, ou des paires ou ensembles de chromosomes, peuvent être perdues ou des copies supplémentaires gagnées dans une cellule. La perte d'une copie d'un chromosome entraîne unemonosomie, tandis qu'une copie supplémentaire d'un chromosome entraîne une trisomie. L'aneuploïdie est le résultat d'une nondisjonction. Chez l'homme, la probabilité d'une nondisjonction augmente avec l'âge.⁴

Un type spécifique d'aneuploïdie est la polyploïdie.

Diagnostiquer les anomalies chromosomiques

Le caryotype est utilisé pour diagnostiquer les anomalies chromosomiques. Un caryotype est un test de laboratoire utilisé pour visualiser les chromosomes et fournit des informations sur la taille, la forme, le nombre et la structure des chromosomes. Les chromosomes sont colorés et disposés par paires selon leur longueur, pour permettre une meilleure visualisation et une meilleure analyse. Le caryotype peut être utilisé pour identifier l'aneuploïdie ainsi que les changements structurels des chromosomes (figure 2).

Effets des mutations chromosomiques et exemples

Les mutations chromosomiques peuvent être graves. Les conséquences potentielles de ces mutations vont de nulles ou minimes à graves. Les mutations chromosomiques ont souvent des conséquences graves, y compris la mort de l'organisme affecté. L'aneuploïdie des chromosomes autosomiques est généralement mortelle.⁴ Les anomalies chromosomiques fœtales, en particulier l'aneuploïdie, sont responsables de la moitié des fausses couches.⁵ La monosomie et la trisomie des grands chromosomes sont mortelles, mais la trisomie des petits chromosomes (par exemple, 13, 15, 18, 21 ou 22) donne une progéniture qui peut survivre de quelques semaines à quelques ^années4, bien que la progéniture présente des anomalies.

Les effets des modifications structurelles des chromosomes, et leur gravité, dépendent du type de modification, des gènes touchés et du nombre de gènes ou de la quantité de matériel génétique affecté.

Le syndrome de Down

Lesyndrome de Down, ou trisomie 21, survient lorsqu'un individu possède une copie supplémentaire du chromosome 21. Le matériel génétique supplémentaire perturbe le développement normal, ce qui entraîne les problèmes physiques et les déficiences intellectuelles associés au syndrome de ^Down7. Le syndrome de Down se caractérise notamment par une déficience intellectuelle, des traits faciaux tels que des yeux bridés, un risque accru de démence et une ^espérance de vie plus faible7. Plus rarement, le syndrome de Down peut également survenir lorsqu'une section du chromosome 21 est transloquée sur un autre chromosome. Le patient possède alors deux copies du chromosome 21 complet, mais aussi une section supplémentaire de ce chromosome présente sur un chromosome différent. C'est-à-dire qu'il y a une triple copie d'une section particulière du chromosome 21.

Syndrome du cri-du-chat

Lecri-du-chat, qui signifie en français "cri du chat", est le résultat de la délétion de l'extrémité du bras court du chromosome 5.⁸ Le nom du syndrome est dû au cri que les nourrissons poussent souvent, un cri aigu qui ressemble à celui d'un chat.^{8 Le} syndrome se caractérise par une déficience intellectuelle, des retards de développement et des traits faciaux particuliers, les plus grandes délétions étant associées à une déficience et à des retards plus sévères.⁸

Le syndrome de Klinfelter

Lesyndrome de Klinefelter est le résultat d'une aneuploïdie du chromosome sexuel X chez les hommes. Le syndrome de Klinefelter se produit lorsque les hommes ont un chromosome X supplémentaire, pour un total de 47 chromosomes. Ainsi, au lieu d'être 46,XY, les hommes sont 47,XXY. Les copies supplémentaires de gènes affectent le développement physique et intellectuel, y compris le développement sexuel.⁹ Le syndrome se caractérise par l'infertilité et d'autres caractéristiques dont la gravité varie.⁹ Ces caractéristiques comprennent la grande taille, un faible tonus musculaire, des problèmes de coordination, des troubles de l'apprentissage et des difficultés de communication.⁹

Le syndrome de Turner

Lesyndrome de Turner résulte de lamonosomie du chromosome X. Les femmes atteintes du syndrome de Turner n'ont qu'une copie du chromosome X au lieu de deux (45,X au lieu de 46,XX), ou n'ont qu'une partie du deuxième chromosome X.¹⁰ La perte des gènes du chromosome X entraîne une petite taille, des anomalies du squelette, des ovaires qui fonctionnent moins ou pas du tout, ce qui entraîne la stérilité, et d'autres caractéristiques du syndrome de Turner.¹⁰