I. TOUITOU (Mise ligne 15/10/08 LIPCOM-RM) Faculté de Médecine Montpellier-Nîmes

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1 er cycle PCEM MI5 Génétique moléculaire et clinique Année Universitaire Comment apprécier la composante héréditaire des maladies?. Excès de cas familiaux - Les études familiales - - La plupart des maladies: tendance familiale (mais non Mendeliennes) - Répartition familiale = facteurs héréditaires + environnement - Action conjointe des facteurs dans toutes les maladies - Ce qui diffère: la part respective de chacun de ces facteurs -. Prouver l excès de cas familiaux -. Montrer que cet excès = composante héréditaire -. Analyser cette composante héréditaire Récurrence familiale (concentration familiale) se mesure par le calcul du Risque Relatif Prévalence de la maladie chez les apparentés d un sujet malade / Prévalence dans la population p générale. Décroît en fonction du type d apparentés (er, eme, eme degré ) fentes labiales: -5% chez er degré; /000 population gle. Excès = composante héréditaire? Ex: Méthode des jumeaux: - Quel est le taux de concordance? ce? - MZ : discordance = environnement - DZ : discordance = environnement + héréditaire - DZ - MZ = héréditaire. Analyse de la composante héréditaire a. Modélisation: Analyse de ségrégation familiale - Permet de déterminer le mode héréditaire - Maladie mono, di ou polygénique? Multifactorielle? - Si monogénique: dominant ou récessif? - Si multifactorielle: un gène majeur? Schizophrénie: concordance MZ=5%; DZ=% - Méthode statistique informatisée - Nécessite la connaissance de la structure des familles NB: La concordance chez les MZ n est jamais totale! - La discordance = environnement en général - Ex d exception: maladies mitochondriales, liées à l X... Il existe une sous entité Mendélienne dans la maladie d Alzheimer (formes à début précoce). I. TOUITOU (Mise ligne 5/0/08 LIPCOM-RM)

2 er cycle PCEM MI5 Génétique moléculaire et clinique Année Universitaire Analyse de la composante héréditaire b. Localisation et identification des gènes LE PROGRAMME GENOME HUMAIN Human Genome Project - Outils: Programme génome humain Cartes génétique; physique; intégrée; d expression; Grand séquençage: totalité du génome en 00! - Matériel: ADN de familles «multiplexes» de malades: Monogéniques: clonage positionnel Polygéniques: gènes candidats BUT: Création d une infrastructure pour établir la séquence complète du Génome Humain. INTERET: Identification et inventaire des gènes humains Intérêt diagnostique voire thérapeutique pour les gènes responsables de maladies ETAPES:. 990: Cartographie: génétique puis physique. 99: Grand séquençage (fin: 00) CARTE GENETIQUE DEFINITION - Ordonnancement relatif de loci sur les chromosomes - Grâce à des marqueurs génétiques devant être polymorphes MARQUEURS GENETIQUES - Variations interindividuelles - Non pathologiques -Stables - Transmises (MENDEL) - > ou = % de la population Deux marqueurs sont distants de centimorgan (cm) si on observe entre eux recombinaison sur 00 méioses analysées CARTE GENETIQUE PLUSIEURS GÉNÉRATIONS DE MARQUEURS. RFLP (peu polymorphes). Microsatellites : Très informatifs: 70% ont un taux d hétérozygotie >0.7 - Recherche de gènes de maladies monogéniques. SNPs (Single Nucleotide Polymorphism) Peu informatifs mais analysables sur puces à ADN Recherche gènes de prédisposition (maladies multifactorielles) - Etudes de populations I. TOUITOU (Mise ligne 5/0/08 LIPCOM-RM)

3 er cycle PCEM MI5 Génétique moléculaire et clinique Année Universitaire CARTE PHYSIQUE DEFINITION - Ordonnancement réel des loci sur les chromosomes - Les distances entre les loci sont en pb ou kb - Gâ Grâce àd des marqueurs qui n'ont pas besoin d'être polymorphes CARTE INTEGREE: ANNOTATION Intégration des données de toutes les cartes, (et du grand séquençage) MARQUEURS PHYSIQUES Séquences connues uniques et amplifiables, identifiées par deux amorces Tags = Etiquettes STS (Sequence Tagged Sites) à partir d'adn génomique intra ou en général extra génique EST (Expressed Sequence Taggs) à partir de cdna. Carte génétique Carte physique Carte des gènes Carte intégrée Grand séquençage - PROJET PUBLIC (durée initiale prévue ) Basé sur la construction de cartes de préséquençage (sequence ready maps) Règles: - Précision: - taux d erreur <0 - - Au moins reads (au moins par brin) - Complétion - Pas de trou de cartographie - Pas de trou de séquençage - PROJET PRIVE (durée initiale prévue ) Craig Venter (TIGR) projet CELERA (financement privé+++) Whole genome shotgun sequencing: plus besoin de carte de préséquençage (cf drosophile). Grand séquençage Reformulation projet publique ETAPES: - Construction de cartes de préséquençage: juin Version de travail (Working draft publié février 00): 90% du génome non précis, non complet - Finition (00): 99,9% de précision et de complétion France = Genoscope Chromosome (80 MF du Ministère de la Recherche et de la technologie) (soit de l'ordre de,% du coût final pour,5% de la séquence). I. TOUITOU (Mise ligne 5/0/08 LIPCOM-RM)

4 er cycle PCEM MI5 Génétique moléculaire et clinique Année Universitaire Grand séquençage Premiers chromosomes terminés Dunham, I. et al. (999). The DNA sequence of human chromosome. Nature 0, Mb au lieu de 0 Mb attendus DÉCLARATION CONJOINTE DES CHEFS D'ÉTAT ET DE GOUVERNEMENT D'ALLEMAGNE, DE CHINE, DES ÉTATS-UNIS D'AMÉRIQUE, DE FRANCE, DU JAPON ET DU ROYAUME UNI CONCERNANT LE SÉQUENÇAGE COMPLET DU GÉNOME HUMAIN Paris, le avril 00 Hatorri, M., et al. (000). The DNA sequence of human chromosome. Nature 05, -9. Deloukas, P., et al. (00). The DNA sequence and comparative analysis of human chromosome 0. Nature, Weissenbach, chromosome, Nature, Janv 00 Séquence terminée: avril 00 Nous, Chefs d Etat et de Gouvernement de [ ], sommes fiers d annoncer que des chercheurs de nos six pays ont achevé l essentiel du séquençage de trois milliards de paires de base d ADN du génome humain, le livre d instructions moléculaires de la vie humaine. ] en ce mois et cette année du 50ème anniversaire de cette importante découverte de Watson et Crick Ce savoir est maintenant accessible au monde entier, librement et sans aucune restriction, par le biais de banques de données sur Internet. ] Leurs remarquables travaux figureront dans l histoire de l humanité, comme un exploit historique Nous invitons le monde entier à célébrer cet exploit scientifique qu est l achèvement du Projet Génome Humain et engageons les milieux scientifiques et médicaux à tirer maintenant parti de ces nouvelles découvertes pour alléger les souffrances humaines. Coût total:.7 milliards $ Comment trouver un gène? Cas de maladie monogénique: Clonage positionnel Comment trouver un gène? Cas de maladie monogénique: Clonage positionnel. Localisation du gène: Carte Génétique Recherche de liaison génétique entre des marqueurs génétiques (localisation connue) et la maladie par analyse de la transmission familiale Marqueur A Marqueur B Marqueur C Marqueur D Q: où est le gène? Identification du gène: Carte Physique et intégrée: - Rechercher les gènes proches des marqueurs liés - Y a t-il un gène déjà connu pouvant être candidat de part sa fonction? - Recherche de mutations dans les gènes candidats ou systématique de tous les gènes ciblés chez les individus malades. Analyse du gène - Etude du rôle normal du gène (régulations, relations structure-fonction...) - Etude du gène pathologique (corrélations phénotype-génotype?) I. TOUITOU (Mise ligne 5/0/08 LIPCOM-RM)

5 er cycle PCEM MI5 Génétique moléculaire et clinique Année Universitaire Les gènes chez l homme L après HGP - Répartition des gènes inégale: - Denses: chr9, chr7 - Peu denses: chr, chr, chr8 (seules trisomies viables) - Nombre gènes totaux: < Nb de gènes maladies monogéniques: dont >700 identifiés Autres génomes - Souris -Rat -Zebra fish - Fugu. 00: HAPlotype MAP: map.org/ Principe: étude de la distribution de 5 million (50%) de SNPs chez 70 donneurs [Nigeria, Japon, Chine et USA] Couverture moyenne: /00 pb But: études d association pour les maladies complexes : Phased haplotypes for JPT+CHB available 00: ENCyclopedia Of DNA Elements Principe: étude de tous les éléments fonctionnels du génome Projet pilote: % représentatif Collection ordonnée de gènes indépendants «un gène = une protéine» «réseau d interactions complexes dans lequel les gènes, avec les éléments régulateurs et d autres types des séquences d ADN qui ne codent pas des protéines, interagissent dans des voies qui se superposent les unes aux autres d une manière non encore totalement comprise» 007: phase de production, couverture de tout le génome Application au diagnostic Patient Signes cliniques, i paracliniques i et arbre généalogique é Suspicion d une maladie héréditaire +/- Consultation de génétique Confirmation: diagnostic génétique I. TOUITOU (Mise ligne 5/0/08 LIPCOM-RM)

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