It was generally thought that genes were almost always present in two copies in a genome.

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Martial Morency
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2 COPY NUMBER VARIATION (CNV) It was generally thought that genes were almost always present in two copies in a genome. However, recent discoveries have revealed that large segments of DNA, ranging in size from thousands to millions of DNA bases, can vary in copy-number. Such copy number variations (or CNVs) can encompass genes leading to dosage imbalances. For example, genes that were thought to always occur in two copies per genome have now been found to sometimes be present in one, three, or more than three copies The current studies reveal that CNVs comprise at least three times the total nucleotide content of SNPs.. 12% of the human genome is copy number variable About 2900 genes, or 10% of those known, are encompassed by these CNVs Some CNVs found in the general population can be millions of bases in size, affecting numerous genes, yet they have no observable consequence. To date, approximately 3000 CNVs have been described About 100 CNVs were detected in each genome examined with the average size being 250,000 bases Around 89% is shared among the diverse human populations studied

4 Chromatine dense Recent duplication architecture of the human genome. The organization of segmental duplications that are >90 percent sequence identical and >1 kb in length is shown as red bars overlaid on the human genome. Approximately 5 6 percent of the human genome consists of duplicated segments, the majority of which cluster into ~390 duplication hubs. The complex mosaic architecture of one of these duplication hubs in 2p11 is shown in more detail (blue arrow). The ~750 kb consists of 17 gene-rich segments that were duplicatively transposed from the euchromatin to this pericentromeric region million years ago. Euchromatic colonization of the region abruptly ceased 10 million years ago. Credits: Julie Horvath and Jeffrey Bailey

7 Exemple: Illumina/Solexa

8 Génome mitochondrial Toutes les cellules contiennent environ 8000 copies de génome mitochondrial, cad environ 10 copies par mitochondrie pb 1 ARN r 12S 1 ARN r 16S 22 ARN t 13 ARN m

9 Methodes d études des polymorphismes Peuvent aussi servir pour la recherche de mutations ponctuelles dans les maladies monogéniques Et dans les cancers

10 (recherche de nouveaux SNPs ou de mutations (identification des allèles de SNPs ou de mutations connues)

11 Sequençage microsatellite

12 Amorces

13 Chromosome CACACACACACA (CA) n variable (locus polymorphe) Fragments d ADN amplifiés Électrophorèse Grands Petits 6 allèles détectés

14 Ségrégation des allèles d un microsatellite dans Une famille CA 18 CA CA 6 CA

15 Génotypage d un microsartellite par PCR avec une amorce marquée au P 32 Gel polyacrylamide

17 multilocus

18 Médecine légale

22 Carte génétique des Microsatellites les plus Informatifs du chromosome 7 humain

23 L informativité NI

28 SNP

30 SEQUENCAGE

32 Restriction Fragment Length Polymorphism

33 Allèle 1: ne digère pas Allèle 2: digère PCR-RFLP Si polymorphisme dans site Par exemple: CTGCAG Pst1 coupe GACGTC Ou ATGCAG Pst1 ne coupe pas TACGTC Allele 1 Allele

35 Allele specific oligonucleotide - PCR

36 ASO-PCR Allele Specific oligo

37 Dans 2 réactions séparées Appariement complet Misappariement La ligation ne se fera que s il n y a pas de misappariement

41 Puce Affymetrix Taille des spots : ~20µm Densité : spots/cm2 Sondes : Oligonucléotides courts (20-25 bases) Cibles : ARNc avec marquage fluorescent (biotine)

44 Affymetrix SNP Mapping SNP GeneChips 10K 50K (x2 = 100K) 250K (x2 = 500K) Biotin end-labelling

45 Détection de novo des SNP Représentation schématique d'une portion de puce à ADN. L'ADN analysé est marqué par un fluorochrome (ou de la biotine). Ici, seules deux formes de sondes ont été représentées :TCGGAG ou TCAGAG. Le sujet qui a fourni l'adn ne porte que la forme G et pas A, il est homozygote G/G. Une seule des deux sondes représentées fluoresce. L'individu possède donc la même forme pour la position explorée sur chacun de ses chromosomes homologues, il est homozygote.

46 Microarray SNP Genotyping ACT GGT CAT probes ACT GTT CAT G/G A/A G/A ACTG?TCAT ACTG?TCAT ACTG?TCAT Patient 1 Patient 2 Patient 3 targets

47 On analyse les 2 brins

52 Fin 2eme cours

54 Puces à ADN: Avantages et inconvénients Avantages: Technologie haut-débit Balayage du génome complet Permet la découverte de relations génotypephénotype Inconvénients: La séquence des gènes doit être disponible Coûteuse Exigente techniquement La quantité et le type de données produites requièrent une expertise et un investissement informatique importants

55 Plus de 4000 maladies différentes dont certaines sont très fréquentes et d autres rapportées dans une ou quelques familles seulement. Répertoriées dans OMIM : CLASSIFICATION DES MALADIES GENETIQUES 1 Maladies chromosomiques: A nomalies de nombre ou de structure des chromosomes. Retrouvées chez environ 1% des nouveau-nés. Présentes dans 50% des avortements spontanées. 2 Maladies monogéniques : maladies Mendéliennes. Mutation dans un gène donné. Responsables de 5 à 10% des admissions en service hospitalier de pédiatrie et de 5 à 10% de la mortalité infantile. 3 Maladies mutifactorielles ou polygéniques Dues à l 'interaction de p lusieurs gènes, dont certains peuvent avoir un effet majeur et d'autres un effet mineur, et de facteurs environnementaux. 4 Maladies génétiques des cellules somatiques L'anomalie génétique n'est présente que dans certaines cellules somatiques. Le prototype de cette famille est le cancer.

56 Anomalies de nombre Les modifications de nombre les plus fréquentes: aneuploïdies (non disjonction des chr homologues pendant la meïose ou des chromatides sœurs pendant la mitose. - trisomies des autosomes et mosomies - trisomies et autres polysomies des chr sexuels Triploïdie Trisomie Monosomie Mosaïcisme 69, XXX 69, XXY 69,YYX 47, XX, +21 mongolisme ou syndrome de Down 45, X monosomie du chr X ou syndrome de Turner 47, XXX / 46, XX (trisomie en mosaïque ou chimère) Retard mental toujours Si Y absent ---> sujet féminin 47, XXY syndrome de Klinefelter, masculin 48, XYY, homme normal

57 Anomalies de structures Délétion interstitielle Translocation équilibrée Inversion

58 Dans certaines leucémies

59 Délétion sur le chromosome 4 46, XX, del ( 4 ) ( p 16 ter ) Translocation réciproque et équilibrée entre le chromosome 1 et le chromosome 9 46, XX, t ( 1 ; 9 ) ( q 11 ; q 11 )

60 Les maladies monogéniques ( ou encore Maladies Mendéliennes) sont le résultat d'une mutation dans un seul gène. Un individu peut être porteur d'un seul allèle muté (et d un allèle sauvage) (=hétérozygote) ou de 2 allèles mutés (=homozygote ou hétérozygote composite) Quatre modes de transmission sont possibles: - Autosomique ou liée au chromosome X - Expression dominante ou récessive

61 - Autosomique ou liée au X - Si le gène est sur un des autosomes (1 à 22) = autosomique - Si sur le cromosome X = liée au X - Mode dominant ou récessif - Si un seul allèle muté suffit à l expression de la maladie, elle est dite dominante Exemple : chorée de Huntington - Si les deux allèles doivent être mutés, elle est récessive Exemple : anémie falciforme mucoviscidose

66 HEREDITE MITOCHONDRIALE Dans chaque cellule mitochondries; dans chaqu e mitochondrie (mt) 5-10 chromosomes. Taux de m utation du DNA mt 20 fois > DN A nucléaire. Transmission mtdna uniquement maternelle. Seules les femmes transmettent les maladies mitochondriales et passent la mutation à tous leurs enfants indépendamment du sexe.

67 Transmission mitochondriale

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