Que se passe-t-il dans un laboratoire de génétique?

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1 12 appliquer à des échantillons conservés (par exemple, si les premiers tests n ont abouti à aucun résultat), si le patient y consent. De cette façon, les patients et les médecins peuvent être sûrs que les tests les plus récents ont été réalisés. Les laboratoires peuvent utiliser des échantillons anonymisés pour développer de nouveaux tests, ou les partager dans le cadre de procédures de contrôle de qualité, à moins que le patient ait manifesté sa volonté de ne pas vouloir que son échantillon soit utilisé à ces fins. Comme n importe quel autre échantillon, l ADN fait partie du dossier médical du patient et de ce fait, soumis au secret médical. Ceci signifie qu il ne peut être accessible qu à des professionnels de santé. Que se passe-t-il dans un laboratoire de génétique? Certaines personnes sont inquiètes de savoir si les services de police peuvent avoir accès à leur ADN. Il s agit d une demande très rare. Si la police veut avoir accès à un échantillon d ADN conservé dans un laboratoire de génétique médicale (comme pour n importe quel autre élément du dossier médical), elle ne peut l obtenir que par ordre du juge. Cette brochure a été développée avec le concours du Dr Ian M Frayling, Institut de Génétique Médicale, Hôpital Universitaire de Galles, Cardiff, Royaume Uni ; Dr Domenico Coviello, Laboratoire de Génétique Médicale, Fondation IRCS, Milan, Italie et le Genetic Interest Group. Traduction française : Orphanet Août Ce travail a été produit par EuroGentest, un Réseau d Excellence financé par le contrat du plan FP6 de la Commission Européenne Illustrations: Rebecca J. Kent rebecca@rebeccajkent.com Information pour les patients et les familles

2 2 Que se passe-t-il dans un laboratoire de génétique? Les informations de cette brochure décrivent le parcours d un échantillon lorsqu il est envoyé au laboratoire de génétique. Les principaux points abordés sont : les différentes méthodes utilisées pour réaliser un test génétique pourquoi certains tests prennent du temps alors que d autres sont faits rapidement pourquoi dans certains cas le laboratoire ne parvient à aucun résultat Pour des informations détaillées sur les raisons de faire un test génétique, veuillez consulter la brochure «Qu est-ce qu un test génétique?» Qu est-ce qu un test génétique? La plupart des tests génétiques examinent l ADN, la substance chimique présente dans nos cellules qui donne les instructions à notre corps pour qu il grandisse, se développe et fonctionne correctement. L ADN est une chaîne de messages codés organisés en instructions spécifiques appelées les gènes. Les humains possèdent gènes différents, disposés dans des structures en forme de bâtonnets appelées les chromosomes. Nous héritons les chromosomes de nos parents, 23 de notre mère et 23 de notre père ; nous avons donc d e u x e n s e m b l e s d e 2 3 chromosomes : on dit «23 paires». Le matériel génétique peut être représenté comme un livre de vie, où l ADN constituerait les lettres, les gènes seraient les mots et les chromosomes, les chapitres. 11 mauvaise qualité, cela peut faire que le test génétique soit deux ou trois fois plus long. Dans certains cas, l analyse peut s avérer impossible car il n y a pas une quantité suffisante d ADN. Peuvent les résultats être faux? A cause des conséquences que les résultats des tests génétiques peuvent avoir sur la vie d un individu et de sa famille, ils sont réalisés avec le plus grand soin. De nombreuses étapes sont exécutées afin de s assurer que le résultat est correct (bien que des machines soient utilisées à différents moments du test, les résultats sont toujours vérifiés par un scientifique). Très souvent, les scientifiques effectuent un autre test pour vérifier le premier résultat. Il existe des procédures qui garantissent que deux échantillons n ont pas été confondus. De plus, beaucoup de laboratoires se soumettent à des contrôles de qualité (EQA) qui garantissent qu ils réalisent des test génétiques de bonne qualité et fiables. Que devient mon échantillon une fois que le test a été réalisé? A moins que le patient ait demandé à ce que son échantillon soit jeté après le test, le laboratoire conserve l ADN, et peut conserver des échantillons de chromosomes. Les laboratoires seront toujours prêts à vous dire ce qui est devenu votre échantillon, et les personnes peuvent à tout moment demander que leur échantillon soit détruit ou leur soit restitué. Il n est jamais réalisé d autres tests pour d autres maladies sans le consentement du patient. Comme de nouvelles techniques sont régulièrement développées, les laboratoires peuvent les

3 10 rapidement. Aussi, si une mutation ne peut pas être trouvée aujourd hui, il se peut que de nouvelles techniques permettent de la retrouver à l avenir. Pourquoi certains tests prennent beaucoup de temps alors que d autres sont faits rapidement? Si le laboratoire sait exactement quelle mutation il doit chercher, parce qu un autre membre de la famille présente la même affection, ou parce que le laboratoire sait à quel endroit du gène il doit chercher, la tache est beaucoup plus facile. Le test prendra alors une semaine ou deux. Figure 1: Gènes, chromosomes et ADN 3 Cependant, si aucune mutation n a encore été identifiée dans la famille, ou s il existe plusieurs gènes connus pour être responsables de cette affection, ce sera plus laborieux d obtenir un résultat. Au lieu de se focaliser sur une région d un gène, le laboratoire devra analyser le gène en entier ou parfois plus d un gène. C est un processus qui peut être long, et durer plusieurs mois. Ceci dépendra de plusieurs facteurs, tels que la taille du gène et les capacités techniques du laboratoire. Par exemple, dans le cas de la dystrophie musculaire de Duchenne, la maladie est causée par des mutations du gène de la dystrophine, un des plus longs gènes connus. Il existe des milliers de mutations possibles, et l identification de la mutation responsable dans une famille peut s avérer longue et laborieuse. A l opposé, dans le cas de la maladie de Huntington, les mutations du gène de la huntingtine surviennent toujours dans la même petite région du gène. Les scientifiques savent donc exactement où chercher, ce qui se révèle beaucoup plus facile et rapide. La qualité de l ADN est également importante. Parfois, les laboratoires sont amenés à étudier l ADN d un membre décédé de la famille afin de pouvoir identifier la mutation en cause dans une affection. Si l ADN de cette personne décédée est de Les modifications qui surviennent dans les gènes ou les chromosomes sont appelées mutations. C est comme si on changeait l orthographe ou une série de mots dans une phrase. Les mutations sont très fréquentes et nous en possédons tous un certain nombre. L effet d une mutation peut être favorable ou défavorable, ou bien la mutation peut n avoir aucun effet. Ceci dépend des facteurs de l environnement, du hasard, ou de mutations dans d autres gènes. Les mutations peuvent être à l origine de problèmes de santé s ils empêchent un gène ou un chromosome de communiquer les instructions nécessaires au bon fonctionnement de l organisme. Dans ces cas, les tests génétiques cherchent à trouver les mutations d un gène ou d un chromosome en particulier. Les tests sont réalisés sur des échantillons de sang ou d un autre tissu. (Dans certains cas il est possible de prendre un peu de salive pour obtenir de l ADN. Cependant, il est

4 4 nécessaire d avoir une quantité suffisante d ADN de bonne qualité pour réaliser un test génétique, c est pourquoi on préfère un échantillon de sang). L échantillon est pris sur le patient et envoyé au laboratoire où les gènes ou les chromosomes seront analysés. Les consultations de génétique ont généralement leur propre laboratoire. Cependant, comme il existe beaucoup de tests génétiques différents pour des maladies différentes, un même laboratoire ne peut pas les réaliser tous. C est souvent le cas pour les maladies génétiques les plus rares. Dans ces cas, l échantillon peut être envoyé à un autre laboratoire spécialisé dans le test particulier que le médecin souhaite voir réalisé. Il est important de savoir qu un test génétique ne peut renseigner que sur la maladie pour laquelle il a été demandé. Il n existe pas de test qui servirait à déceler toutes les maladies génétiques. Le but d un test réalisé par un laboratoire de génétique médicale est de fournir des informations sur l état de santé d une personne ou d une famille. Les consultations de génétique ne demandent pas des tests dans un autre but, tel qu une recherche de paternité, bien que, dans certains cas, les résultats d un test génétique révèlent ce type d information. Les laboratoires de génétique Il y a deux principaux types de laboratoires de génétique. L un étudie les gènes, l autre les chromosomes. 1) Cytogénétique Lorsqu un médecin suspecte qu une maladie est due à un problème sur un chromosome, il demande à un laboratoire de cytogénétique d étudier les 9 patient et son histoire familiale et demandera à ce que les mutations en cause dans la mucoviscidose soient recherchées. Si le laboratoire trouve ces mutations, alors il pourra affirmer que le patient est atteint d une mucoviscidose. Dans certains cas, un enfant souffre d une maladie mais aucun de ses parents n en est atteint. Dans ce cas il est probable que la mutation ait survenu pour la première fois lors de la conception du bébé. On parle alors de mutation de novo (du Latin) ou de mutation fraîche, ou encore de néo-mutation Dans certains cas le laboratoire ne peut pas établir si une mutation est à l origine d une maladie ou pas. La raison en est que la modification de l ADN est très légère. Ces mutations sont appelées «variants non classifiés». Recevoir ce résultat peut être très frustrant pour les personnes concernées. Cependant il est extrêmement important que le laboratoire n affirme pas qu une mutation est délétère alors qu elle ne l est pas car cela pourrait aboutir à poser un diagnostic erroné. Les laboratoires peuvent-ils toujours trouver des mutations? Dans certaines situations un test a été demandé pour trouver la cause d une maladie, mais aucune mutation n est trouvée. Il y a plusieurs raisons à cela : Parfois un test génétique cherchera les mutations les plus fréquentes à l origine d une affection donnée. Si le patient présente une mutation peu fréquente, le laboratoire peut ne pas la trouver. Les scientifiques n ont pas encore identifié toutes les mutations qui causent les maladies génétiques. Le patient peut ne pas avoir la maladie suspectée, et les médecins ne sont donc pas en train d étudier le bon gène. Il est important de savoir que et les tests génétiques et notre connaissance de la génétique sont en train de progresser

5 8 panneau de gauche montre une séquence normale d ADN tandis que le panneau de droite montre la séquence provenant d un patient. Dans la séquence normale, chaque lettre forme un seul pic. Dans la séquence de droite, on peut voir que l ADN de ce patient présente deux pics au même endroit : un G (trait noir) et un C (trait bleu). Cela signifie qu il y a une mutation à cet endroit, sur l une des paires de chromosomes. Comment le laboratoire reconnaît qu une mutation est délétère? 5 chromosomes du patient. Les échantillons peuvent être obtenus à partir du sang, de la peau ou du matériel obtenu par amniocentèse ou par biopsie du trophoblaste. Tout d abord, les cellules sont cultivées afin qu elles «poussent». Puis, elles sont placées sur des lames adaptées au microscope et les chromosomes sont colorés afin qu ils soient plus faciles à observer. Figure 2: Comment les chromosomes apparaissent au microscope C est une question très importante. Dans les laboratoires de génétique on dit souvent que «n importe qui peut trouver une mutation mais pas n importe qui peut l interpréter». Les mutations peuvent avoir différents degrés de signification et savoir quel effet aura une mutation donnée nécessite beaucoup d expertise de la maladie et du gène ou du chromosome en cause, ainsi qu une grande attention portée aux détails. Donc : comment un laboratoire fait pour savoir si une mutation est bonne, mauvaise ou sans effet? Tout d abord, il est primordial qu un expert, tel qu un généticien clinicien, ait examiné le patient, sa famille et leur histoire familiale, ainsi que parfois, les résultats d autres examens réalisés. Tout ceci donne au généticien des indices sur quel gène ou chromosome devraient être investigués. Si par exemple, le généticien pense que le patient peut être atteint de mucoviscidose parce qu il présente des manifestations de cette affection, et que d autres membres de la famille en sont également atteints, il prendra un échantillon de sang du patient et l enverra au laboratoire pour examen. Il f o u r n i r a a u l a b o r a t o i r e t o u t e l information pertinente concernant le Le cytogénéticien va tout d abord compter le nombre de chromosomes. Certaines maladies sont provoquées par la présence de chromosomes de trop. Un des exemples les plus connus est la trisomie 21. Les personnes atteintes de cette affection possèdent un chromosome supplémentaire dans leurs cellules. Le cytogénéticien va également regarder la structure des chromosomes. Des modifications de la structure des chromosomes surviennent lorsque le matériel chromosomique d une personne se casse et se réorganise d une certaine manière. Ceci peut provoquer l ajout ou la perte de matériel

6 6 chromosomique. Ces remaniements peuvent être si petits qu ils peuvent être difficiles à trouver. Parfois une technique particulière appelée Hybridation par fluorescence in situ (ou FISH, acronyme de l anglais Fluorescence In-Situ Hybridisation) est employée pour détecter des remaniements trop petits pour être vus au microscope ou pour vérifier une petite altération qui avait été vue au microscope. Figure 3 : Les chromosomes ordonnés par numéro : le caryotype 7 laboratoire de génétique moléculaire d étudier l ADN d un gène particulier. Les instructions portées par l ADN sont contenues dans un code écrit avec quatre lettres : A, C, G et T. Le laboratoire de génétique moléculaire peut examiner la séquence précise du code d un gène particulier pour voir s il contient des erreurs «d orthographe». Un simple gène peut cependant contenir plus de lettres dans son code ADN. Le savoirfaire d un généticien moléculaire réside dans sa capacité à lire le code et à trouver les erreurs. Si le résultat de ces erreurs est que le gène ne peut plus communiquer les bonnes instructions à l organisme, une maladie génétique peut survenir. Contrairement aux chromosomes, l ADN ne peut pas être observé au microscope. Le généticien moléculaire extrait l ADN des cellules, et utilise cet ADN pour effectuer des réactions chimiques spécifiques qui permettront de lire le code du gène en question. Plusieurs techniques différentes sont utilisées pour détecter des mutations. La vérification des séquences d ADN est une des méthodes couramment réalisées. Figure 4: Séquençage ADN: trouvez la différence! Un test de cytogénétique peut être long. Le laboratoire doit d abord faire pousser les cellules, ce qui prend au moins une semaine. Une autre semaine est parfois nécessaire pour préparer les lames et analyser les chromosomes un par un au microscope. 2) Génétique moléculaire Lorsque le médecin suspecte une maladie génétique dont la cause est une altération (mutation) d un gène, il demandera à un Séquence normale Séquence du patient Voici un court extrait du code provenant d un gène. Si vous regardez l image en couleur, vous observerez que chacune des lettres du code ADN est affichée dans une couleur différente. Le