Caryotype

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I- Introduction :

La cytogénétique est la discipline médicale qui étudie les anomalies chromosomiques au cours des maladies génétiques constitutionnelles et des cancers. Le dénombrement correct des chromosomes humains établi seulement en 1956 a marqué son départ. L’introduction des techniques de bandes chromosomiques, puis des techniques d’hybridation in situ et maintenant des micropuces génomiques a permis un développement considérable de la cytogénétique qui est devenue un élément important dans l’approche diagnostique, dans l’évaluation du pronostic et du risque de récurrence de ces différentes pathologies.

II- Définition :

Le terme caryotype désigne l’analyse numérique et structurale le l’ensemble des chromosomes d’une cellule ou d’un individus .11 est spécifique d’une espece donnée.

III- Réalisation du caryotype :

Le caryotype humain se réalise dans des laboratoires de cytogénétique à partir de différents tissus ;

A- Prélèvement :

Dépend de l’indication du caryotype.

1- En prénatal :

On prélevé selon l’âge de la grossesse :

  • Des villosités choriales (choriocentèse) ;entre la 8eme et la 10eme semaine d’amenorrhée (SA).
  • Du liquide amniotique (amniocentèse) entre la 15eme et I7eme SA.
  • Du sang foetal (cordocentèse) vers la 20eme SA

2- En post natal :

Le caryotype est déterminé sur des lymphocytes sanguins prélevés par ponction veineuse.

B- La technique :

Le caryotype se réalise sur des cellules nuclées capables de se diviser in vitro : “principe des techniques de culture cellulaire”

La technique classique est la suivante :

  • Prélèvement de sang veineux ( des lymphocytes).
  • Mise en culture dans un milieu contenant un agent mitogène la phytohémagglutinine.cette étape nécessite une aseptie rigoureuse car certain micro-organismes peuvent altérés la culture cellulaire. Il faut tenir également compte du milieu de culture, du PH, de la T°, afin d’obtenir une culture optimale.
  • Incubation 48 à 72 heures (temps nécessaire pour avoir assez de cellues en cours de division).
  • Blocage des divisions en métaphase (stade ou les chromosomes sont condensés au maximum) par la colchicine qui empeche la formation du fuseau achromatique et le blocage des centromères.
  • Réalisation d’un choc hypotonique à l’aide d’une solution diluée qui provoque le gonflement et la lyse des lymphocytes libérant ainsi les chromosomes métaphasiques
  • Fixation des chromosomes
  • Étalement sur lame.
  • Marquage des chromosomes (banding) et leur coloration ( coloration standard et les marquages G, R,Q,T,…
  • Lecture des lames au microscope.
  • Classement des chromosomes .

IV- Classification des chromosomes :

Le caryotype humain comporte 46 chromosomes repartis en 23 paires,22 paire sont identiques chez l’homme et chez la femme et sont nommées autosomes, la paire restante est représentée par les chromosomes sexuels nommés gonosomes qui sont :
– Les chromosomes XX chez la femme.
– Les chromosomes XY chez l’homme.

La classification de ces chromosomes repose sur deux critères qui sont:

  • La longueur relative des chromosomes qui permet de les classer en trois groupes :
  • petit
  • moyen
  • grand
  • L’indice centromérique qu’on note le

Ic = P(longueur du bras court) / P+ q (longueur totale du chromosome)

En fonction de cet indice on a :
Ic environ égal à 0,5 : on parlera de chromosome métacentrique
0,25 < le < 0,5 : on parlera de submétacentrique.
Ic < 0, 10 : on parlera d’acrocentrique.

De ces faits on classe les chromosomes en sept groupes par ordre de taille décroissante de 1 à 22 :

  • groupe A : grands métacentriques (1,3) et submétacentrique( 2)
  • groupe B : grands submétacentriques ( 4,5 )
  • groupe C : moyens métacentriques et submétacentriques ( 6,7, 8,9,10,11, 12, X )
  • groupe D : grands acrocentriques ( 13, 14, 15 )
  • groupe E : petits métacentriques ou submétacentriques ( 16,17,18 )
  • groupe F : touts petits métacentriques ( 19, 20 )
  • groupe G : petits acrocentriques ( 21,22, Y )
Les chromosomes sont numérotés et rangés par taille décroissante

Des techniques de marquage récentes identifient chaque paire chromosomique par une alternance de bandes claires et sombres ;ces bandes sont répertoriées dans une Nomenclature internationale.Chaque bras chromosomique est divisé selon sa taille en 1 à 4 régions,chaque région en bandes et sous bandes numérotées du centromère au télomère exp 6 p21,2;designe la deuxième sous bande de la première bande de la région 2 du bras court du chromosome 6 et se prononce:

La numérotation des bandes

Six p deux-un point-deux.

  • Plusieurs techniques de marquage sont utilisées:

1- Bandes G (dénaturation enzymatique) :

Les lames sur lesquelles sont fixés les chromosomes sont trempées dans de la trypsine;il y’a dénaturation de certaines parties du chromosome qui deviennent presque blanches alors que les parties non dénaturées restent noires.les bandes sombres correspondent aux séquences d’ADN riches en A-T pauvre en gènes actifs.

2- Bandes R (reverses):le marquage est obtenu par dénaturation thermique.

Les bandes obtenues sont l’inverse de celles obtenues avec la trypsine.Les bandes sombres correspondent aux séquences d’ADN riches en G-C ,riche en gènes actifs.

Bandes G et R

3- Bandes C (coloration au sulfate de baryum) :

Permettent de visualiser l’hétérochromatine des régions centromériques et du chromosome y.

4- Bandes T(dénaturation thermique poussée) :

Permettent de visualiser les télomères .Après dénaturation , les chromosomes sont classés et analysés.Le classement des paires de chromosomes aboutit au caryotype de l’individu dont il est possible de déduire la formule chromosomique selon une nomenclature bien définie :

Il est indiqué successivement,le nombre total de chromosomes ;suivi d’une virgule,les chromosomes sexuels ; une autre virgule et l’anomalie chromosomique quand elle existe. Expie:
– Caryotype masculin normal :46,XY cad 46 chromosomes/cellule dont un chromosome X et un chromosome Y.
– Trisomie 21 : 47,XY,+21 cad 47 chromosomes /cellule dont un chromosome X et un chromosome Y,plus un chromosome 21 surnuméraire.
– Translocation: 46,XX,t(l;18) cad 46 chromosomes /cellule dont deux chromosomes X et une translocation entre le chromosome 1 et le chromosome 18.

V- Indications du caryotype :

A- EN PÉRIODE PRÉNATALE :

– Age maternel élevé (> 38 ans).
– Anomalie chromosomique de structure de l’un des parents.
– Antécédent pour le couple de grossesse avec caryotype anormal.
– Signes d’appel échographique

B- EN PÉRIODE POST-NATALE :

1- A la naissance :

– Devant un tableau clinique evocateur d’anomalie chromosomique connue.
– En face d’un syndrome polymalformatif difficile à diagnostiquer.
– Lors d’une ambiguité sexuelle,

2- Chez l’enfant et l’adolescent :

devant:
– Des troubles du développement sexuel et de la croissance.
– Un retard mental et des troubles du comportement. c-Chez l’adulte
– Parents ou famille d’enfant porteur d’une anomalie de structure chromosomique.
– Couple ayant eu plusieurs fausses couches.
– Antécédents personnels ou familiaux de mort foetale ou de malformation réccurente.
– Bilan avant assistance médicale à la procréation.

C- LES INDICATIONS DU CARYOTYPE EN CANCÉROLOGIE :

L’indication majeure du caryotype est le diagnostic de certaines pathologies cancéreuse en particulier les hémopathies malignes .11 peut avoir également un intérêt pronostic et constitué un marqueur de l’évolution tumorale.

VI- Les anomalies du caryotype :

A- Anomalies du nombre :

1- Les aneuploidies :

Elles se traduisent par une modification du nombre total des chromosomes .Les plus fréquentes sont les trisomies et les monosomies.

a- Les trisomies :

Se sont les anomalies chromosomiques les plus communes dans l’espèce humaine,elles sont définies par la présence d’un chromosome en trois exam plaire Je caryotype comporte alors 47 chromosomes .Touts les chromosomes peuvent être touchés et la plupart des trisomies occasionnent des avortements précoces,néaumoins , les porteurs de trisomies gonosomiques (47,XXX;47,XXY;47,XYY) ou de trisomie 21 sont viable a long terme.

b- Les monosomies :

Absence d’un chromosome.La seule monosomie viable est la monosomie X ou syndrome de Turner.

2- Les polyploidies :

Le nombre de chromosomes est un multiple du lot haploide (23)

– 3x lot haploide=69 chromosomes =Triploidie.
– 4x lot haploide=92 chromosomes=tétraploidie

Dans l’espèce humaine , ces anomalies sont rarement viables et il est possible de les détecter dans certaines cellule cancéreuses.

B- Les anomalies de structure :

1- La translocation :

On distingue deux types :

  • Translocation réciproque
  • Translocation robertsonienne

a- Translocation réciproque :

Résulte de l’échange d’un fragment chromosomique entre deux chromosomes non homologues,cette translocation donne naissance à deux dérivés.

Translocation réciproque

b- Translocation robertsonienne :

C’est la fusion de deux chromosomes acrocentriques au niveau de leur centromère.Le caryotype montre un nombre de chromosomes inférieur ou égal à 45 bien qu’il n’y ait pas de diminution du nombre de chromosomes.

la translocation robertsonienne la plus fréquente est la t(13,21)

Translocation robertsonienne

2- Les délétions :

C’est la perte d’un fragment de chromosome.l’expression phénotypique dépend de la taille et de la richesse en gènes du segment délété .11 existe deux types:

a- Terminale :

À l’extrémité d ’ un chromosome.

Délétion terminale

b- Interstitielle :

À l’interieur d’un bras du chromosome .les télomères sont respectés.

Délétion interstitielle

3- La duplication :

Une partie de chromosome est en double exemplaire .cela revient a une trisomie partielle.l’expression phénotypique dépend du segment dupliqué.

Duplication

4- L’inversion :

C’est la rotation de 180° d’un fragment de chromosome issu de deux cassures sur un même chromosome. On distingue deux types

a- Inversion péricentrique :

Les deux points de cassure sont sur deux bras différents du chromosome;l’inversion intéresse donc le centromère.

Inversion péricentrique

b- Inversion paracentrique :

Les deux points de cassure sont sur le même bras chromosomique, l’inversion ne concerne pas le centromère

Inversion paracentrique

5- Le chromosome en anneau :

C’est le résultat de deux délétions términales survenant sur un même chromosome l’une sur le bras p l’autre sur le bras q aboutissant à la soudure des extrémités du segment centrique et la perte des segments délétés.

Chromosome en anneau

6- L’isochromosome :

C’est un chromosome formé de deux bras identiques.Au lieu d’avoir un bras court et un bras longje chromosome a deux bras courts ou deux bras longs.L’isochromosome le plus frequent est l’isochromosome du bras long du chromosome X

Isochromosomes

Remarque :

Les anomalies sont dites homogènes lorsque toutes les cellules nuclées de l’individu ont la même formule chromosomique.

– Les anomalies sont dites en mosaïques lorsque chez le même individu coexistent au moins deux populations cellulaires de formules chromosomiques différentes .Du point de vue nomenclature ;les différentes populations cellulaires sont indiquées l’une après l’autre et séparées par une barre diagonale.

Exp:46,XX/47,XX ,+21

Cours du Dr Hannachi – Faculté de Constantine

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