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Trisomies, monosomies
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Vocabulaire
Trisomies, monosomies
Sommaire
La méioseLa trisomie 21 ou syndrome de DownAnomalies de méiose maternelle et trisomie 21La trisomie 18Le syndrome de KlinefelterPlusieurs combinaisons de trisomies sur les chromosomes sexuelsLe syndrome de TurnerAnomalies de méiose maternelle pour les gonosomesAnomalies de méiose paternelle pour les gonosomesLa méiose est constituée de deux divisions cellulaires successives. Elle est précédée d’une phase de réplication : ainsi les chromosomes sont doubles constitués de deux chromatides identiques.
La première division de la méiose est composée des quatre phases de toute division cellulaire mais elle présente des particularités importantes : elle consiste à séparer les paires de chromosomes appelés bivalents (parce qu’il y a 2 chromosomes homologues) ou tétrades (parce qu’au total il y a 4 chromatides homologues). La première division sépare les paires de chromosomes ou bivalents et réduit donc de moitié le nombre de chromosomes.
On parle de division réductionnelle qui donne deux cellules à n chromosomes doubles.
Les étapes normales de la méiose chez l’Homme
Meiose med overkryssing (svg2) par PatríciaR, CCO, via Wikimédia Commons,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MajorEventsInMeiosis_variant_pt.svg
Propriété
Lors de cette division il y a donc un brassage des chromosomes de part et d’autre de l’équateur de la cellule, on parle de brassage inter-chromosomique. Si celui-ci se passe mal, il peut conduire à une anomalie de distribution des chromosomes dans les gamètes et donc à une anomalie du nombre de chromosomes dans la cellule-œuf.
Lors de la méiose en prophase de première division, des échanges de portions de chromatides se produisent entre les chromosomes homologues d’une même paire, au moment où ils sont étroitement accolés.
Ce phénomène est le crossing-over : des allèles d’un chromosome peuvent alors être échangés avec les allèles portés par le chromosome homologue. Si ces échanges ne sont pas équilibrés ou si au lieu de se réaliser entre chromosomes homologues il se réalise entre chromosomes de paires différentes alors cela aura des conséquences sur le génome.
Caryotype humain sexe féminin
Mapa genético o cariograma.jpeg, utilisateur Piolinfax , via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0-migré,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mapa_gen%C3%A9tico_o_cariograma.jpeg
Si nous possédons 23 paires de chromosomes c’est parce que nous en avons reçu un de chaque sorte de chacun de nos parents. Si l’un des gamètes ne contient pas 23 chromosomes mais un nombre différent alors la cellule-œuf présentera une aberration chromosomique se traduisant forcément au niveau du phénotype par des anomalies de caractères si le caryotype de la cellule-œuf amène à un fœtus viable.
Ce type d’anomalies touche toutes les paires de chromosomes. Dans la plupart des cas ces anomalies sont éliminées car les embryons formés ne sont pas viables : on parle d’avortement spontané. La non-viabilité des caryotypes anormaux apparaît alors comme un mécanisme majeur assurant la stabilité du caryotype de l’espèce.
La trisomie 21, une anomalie de nombre de l’autosome 21
Présentation
Propriété
La trisomie 21 est une forme viable d’anomalie de nombre et touche 1 enfant sur 800.
Appelé également syndrome de Down, les signes cliniques sont très nets. On observe un retard cognitif associé à des modifications morphologiques particulières : tête petite et ronde avec un visage plutôt aplati et une nuque plate, yeux écartés et fentes des paupières obliques, un cou court et large, mains et pieds trapus.
Exemple
Pablo Pineda est un acteur espagnol atteint du syndrome de Down. Il a été le premier Européen trisomique à avoir obtenu son diplôme universitaire.
Pablo Pineda, acteur atteint du syndrome de Down
Pinedap.JPG, par Drivaspacheco Daniel Rivas Pacheco, via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pinedap.JPG
Dans 92,3 % des cas, la trisomie 21 est due à la présence de trois chromosomes 21 indépendants. Elle est donc due à une mauvaise fabrication des gamètes chez l’un des deux parents de l’enfant atteint.
Caryotype montrant une trisomie 21
NHGRI caryotype humain masculin.png, par UCSC human chromosome colours.pngvia Wikimédia Commons, domaine publique,
modifié par Sandra Rivière https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NHGRI_human_male_karyotype.png
Origine
La cause la plus courante de cette trisomie (soit 61.7% des cas) est une mauvaise répartition des chromosomes homologues lors de la première division de méiose maternelle ce qui produit soit un ovocyte présentant un chromosome supplémentaire soit un ovocyte à qui il manque 1 chromosome. Dans cette anomalie de première division, il y a absence de séparation des chromosomes homologues de la paire 21. De ce fait, la première cellule fille possédera une paire de chromosomes doubles numéro 21 alors que la deuxième cellule fille n’en possédera aucun.
Origines possibles de la trisomie 21 liée à une malformation des gamètes
Propriété
La fabrication des ovocytes (ovogénèse) est une méiose particulière car si elle partage équitablement les chromosomes, la division dans l’espace n’est pas équitable concernant le volume cytoplasmique.
La première division donnera, à partir d’une cellule appelée ovocyte I, une cellule-fille de volume quasiment normal appelée ovocyte II et une cellule-fille de taille très réduite appelée « globule polaire » et destinée à disparaître.
L’ovocyte II amorcera la deuxième division de méiose mais restera bloqué en métaphase II jusqu’ à la fécondation. Une fois celle-ci effectuée, la deuxième division se terminera.
La cellule obtenue est donc un ovule mature possédant déjà le noyau du spermatozoïde. C’est alors seulement que la caryogamie, la fusion des noyaux, s’effectuera pour donner une cellule- œuf.
Ovogénèse chez la femme
Schéma général de l'ovogénèse.gif, par Homme en noir, propre travail, via Wikimedia commons, CC-BY-SA-4.0,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sch%C3%A9ma_g%C3%A9n%C3%A9ral_de_l%27ovog%C3%A9n%C3%A8se.gif
Dans le cas où la paire de chromosomes 21 a été distribuée dans l’ovocyte II, après la deuxième division, la cellule-fille obtenue (l’ovule) donnera, suite à la caryogamie, une cellule-œuf présentant une trisomie 21.
Trisomie due à une non disjonction dans la méiose maternelle 1
Trisomie due à la non-disjonction dans la méiose maternelle 1.png par Wpeissner Wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trisomy_due_to_nondisjunction_in_maternal_meiosis_1.png
Si la paire de chromosomes 21 a été distribuée dans le globule polaire, alors l’ovocyte II ne possède aucun chromosome 21 et la cellule-oeuf qui en descendra présentera une monosonie 21.
Dans 15,3 % des cas, l’anomalie de division se passe en deuxième division de méiose maternelle.
Propriété
Dans ce cas la première division se réalise correctement et la paire de chromosomes doubles n°21 est séparée.
Lors de la deuxième division, l’ovocyte II subira une anomalie de distribution : les chromatides sœurs du chromosome double 21 seront bien séparées mais non distribuées de part et d’autre de l’équateur. Ainsi si les deux chromatides restent dans la cellule destinée à être fécondée (l’ovule), celle-ci engendrera une cellule-œuf présentant une trisomie 21.
Si les deux chromatides 21 sont orientées vers le globule polaire n°2 alors la cellule destinée être fécondée (l’ovule) sera à l’origine d’une cellule-œuf présentant une monosonie 21.
Mécanismes possibles de l’origine de la trisomie d’origine maternelle
Remarque
On retrouve ces mêmes anomalies de division chez le père mais dans des proportions beaucoup moins importantes à savoir 11,8 % pour les anomalies de première division et 11,2 % pour les anomalies de deuxième division.
Pour les cas restants de trisomie 21, cette dernière est due à la présence de deux chromosomes 21 indépendants et d’un chromosome 21 fusionné avec un autre chromosome comme le chromosome 13.
Propriété
Même s’il n’y a pas trois chromosomes 21 visibles au caryotype, l’information du chromosome 21 est présente en trois exemplaires car on la retrouve sur le chromosome 13. L’origine en est une translocation (un déplacement de matériel génétique) du chromosome 21 sur le chromosome 13 au moment de la méiose.
Translocation du chromosome 21
Translocacion robertsoniana.png, par UPO649 1112 mreycor1 via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Translocacion_robertsoniana.png
Une autre trisomie autosomale viable
Propriété
La trisomie 18 touche 1 naissance sur 8000 et l’espérance de vie de l’enfant est de 18 à 25 mois. Elle est caractérisée par un retard de croissance, une petite tête de forme anormale avec le nez retroussé et une petite bouche, de nombreuses anomalies des membres. 95% des fœtus touchés meurent in utéro.
Caryotype d’une personne atteinte de trisomie 18
45, X.jpg, par Le chat ~ commonswiki via Wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0-migré, modifié par Sandra Rivière,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:45,X.jpg
Des anomalies de nombre des chromosomes sexuels
Concernant les chromosomes sexuels appelés aussi gonosomes, ces trisomies sont viables : elles présentent des conséquences importantes mais non létales.
Caryotype d’une personne atteinte du syndrome de Klinefelter
ADN du syndrome de Klinefelter XXY.jpg, par Le chat ~ commonswiki, via Wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0-migré,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klinefelter%27s_Syndrome_XXY_DNA.jpg
Caractéristiques physiques d’une personne atteinte du syndrome de Klinefelter
syndrome de Klinefelter.jpg, http://www.thirdage.com/files/cond/klinefelters-syndrome.jpg, CC-BY-SA-3.0, via Wikimédia
Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Klinefelter%27s_syndrome.jpg
Exemple
On peut citer par exemple la trisomie XXY appelée syndrome de Klinefelter qui touche un enfant sur 5000.
Propriété
La présence du chromosome X supplémentaire perturbe la mise en route de l’appareil reproducteur mâle et donc la mise en place des caractères sexuels secondaires. Les garçons atteints sont stériles et présentent une silhouette longiligne, une poitrine de type légèrement féminin ainsi qu’une absence de pilosité. Les caractères sexuels secondaires sont normalement mis en place sous l’influence de l’hormone masculine appelée testostérone. Les testicules étant petits et inactifs, cette hormone n’est pas produite ce qui est à l’origine d’une absence de puberté. Un traitement est possible et consiste en l’injection régulière de testostérone afin de pallier au déficit de fonctionnement des testicules.
Comme pour la trisomie 21, la cellule-œuf provient de l’union d’un gamète normal et d’un gamète possédant 2 chromosomes sexuels : soit X + XY soit XX + Y.
Sur le schéma ci-dessous, c'est une méiose anormale chez le père qui donne XY + X = XXY.
Origine du syndrome de Klinefelter
syndrome XXY M.svg, XXY_syndrome.svg : Cuillère en argent, travail dérivé: Adert , CC-BY-SA-3.0,2.5,2.0,1.0, via
Wikimédia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:XXY_syndrome_M.svg
Exemple
Dans le cas de la trisomie XYY individu ne présente pas d’anomalies morphologiques.
La trisomie XXX donne des femmes normales mais de très grande taille.
La monosomie Y n’est pas viable. En effet, le chromosome X possède entre autres, les gènes responsables de la mise en place de l’appareil reproducteur embryonnaire. Le chromosome Y possède le gène SRY responsable de la différenciation de l’appareil reproducteur embryonnaire en appareil reproducteur mâle. Ce gène est donc inopérant en l’absence de X. de plus, le chromosome X possède des gènes intervenant dans le fonctionnement du corps humain : son absence n’est donc pas compatible avec la vie.
La monosomie X ou syndrome de Turner touche 1 fille sur 500. Elle est viable mais rare car les embryons atteints sont fragiles et 98 % des grossesses débouchent sur une fausse couche précoce.
Remarque
Cette monosomie occasionne un retard de croissance ; des problèmes de fertilité ; l’apparition de lymphœdèmes, des anomalies de type cardiovasculaires, rénales, osseuses, O.R.L. et endocriniennes. La suspicion de ce syndrome peut arriver pendant la grossesse mais il est plus souvent détecté soit dans l’enfance soit dans l’adolescence lorsque les règles ne surviennent pas. Il n’existe pas de traitement au syndrome de Turner. Il est possible tout au plus de pallier au déficit de croissance par injection d’hormones de croissance.
Caryotype d’une femme atteinte du syndrome de Turner
45, X.jpg, par Le chat ~ commonswiki via Wikimedia commons, CC-BY-SA-3.0-migré,
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:45,X.jpg
Anomalies de méiose maternelle pour les gonosomes
Anomalies de méiose paternelle pour les gonosomes
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