Présentation de la discipline. Page 1 sur 22

FGSM3 – Formation générale aux sciences médicales niveau 3 MED601 – Génétique médicale

Pr M. Doco-Fenzy

S6- 18/01/2021 PREVOTEAU Pierrick et CARNOT Arsène

Correction : Constance DEPAQUIT

Cours 1 : DESCRIPTION D’UNE DYSMORPHIE

Définition des termes utilisés – Arbre généalogique – Prescription d’un test génétique Règles de bonnes pratiques – Législation

Note des ronéistes : 24h de cours magistraux + 6h de TD. Un exercice écrit nous sera demandé (on commence le S2 avec une bonne nouvelle), qui va nous permettre de réfléchir sur le sujet grâce à des bases de données qui nous seront données. Il devra être rentré impérativement IMPRIME. Dans toutes les spécialités, nous pouvons être amenés à être interrogés sur la génétique. Cet enseignement va nous donner les clés de la génétique et l’exercice va permettre de nous mettre dans le sujet.

La génétique humaine est un domaine en progrès constant et exponentiel.

Cours proposé par le collège enseignants et praticiens de génétique médicale :

I- Présentation de la discipline

3 composantes de la génétique :

- Génétique clinique : consultations (réalisation arbre généalogique, description dysmorphie, comportement, prescription de tests génétiques, et conseils génétiques…)

- Génétique chromosomique : cytogénétique et étude des chromosomes - Génétique moléculaire : composante biologique, mutations, ADN etc…

La génétique chromosomique et moléculaire se rapprochent pour les analyses au quotidien du patient.

La génétique médicale est gérée par la fédération française de génétique (FFGH), dont des associations et des sociétés savantes dont la CLF (association qui concerne les chromosomes), la FPGM (qui concerne la génétique moléculaire) et la FGC (qui concerne la génétique clinique). On pourra détailler les autres aussi les autres constituants avec notamment les personnes qui traitent de tumeurs solides et leur génétique. Sur la page de cette fédération, on peut retrouver des informations qui peuvent nous être utiles.

Il existe différentes filières qui concernent les différentes spécialités médicales comme anDDI-Rares (qui traite les syndromes malformatifs. Sur leur site internet, on peut retrouver énormément d’informations à destination du public, pour expliquer simplement aux patients les pathologies avec des rubriques pour les patients, les associations et les professionnels) ou défiScience (traite de la déficience intellectuelle). Les professionnels mais aussi les patients peuvent trouver des informations sur ces plateformes.

Il existe donc trois grandes composantes dans le domaine de la génétique.

- Les filières : traitent les pathologies, donnent des informations, organisent l’enseignement. Elles concernent toutes les spécialités.

- Les CRMR (centre de référence (ou de compétences) maladies rares) : partout dans le pays et traitent les maladies rares. Elle permet aux patients de rencontrer des professionnels spécialisés dans leurs maladies rares. On en compte 3 à Reims.

- 2 plateformes de génomique, ouvertes depuis janvier 2019 à Lyon (Auragen, Reims en dépend) et Paris (appelée Seqoia) : font du séquençage à haut débit d’ADN. C’est en train de réellement se mettre en route. Elles accueillent tous les jours des prélèvements mais leur débit de rendu des résultats n’est pas encore optimal.

Ceci concerne à la fois les cancers et le constitutionnel.

II- Rappels

1- De la cellule à l’ADN

Le corps humain comporte 100 000 milliards de cellules. Chaque cellule contient 2 mètres de filament d’ADN (dans le noyau), compacté dans 46 chromosomes. Il existe dans l’ADN des associations de bases AT et CG.

Chromosome : filament d’ADN compacté en double hélice.

• Les mitochondries contiennent aussi de l’ADN. Dans les études NGS de l’ADN nucléaire, on n’étudie pas l’ADN mitochondrial. Il faut faire une étude spécifique pour cibler cet ADN mitochondrial quand on en a besoin (pour étudier les maladies transmissibles via l’ADN mitochondrial, qui est à part)

• Notre génome est constitué de 3 200 milliards de bases. L’ADN est un alphabet à 4 lettres ATCG qui peut donner 23 000 phrases différentes.

2- Composition du génome humain :

Séquences répétées (un grand nombre de fois) 60%

Introns 25%

Régions régulatrices 5%

Autres régions non codantes 7%

Régions codantes 1,5% du génome

Pseudogènes 1,5%

Le génome humain est un ensemble de séquences répétées un grand nombre de fois.

Les séquences répétées :

Dans ces séquences répétées, on peut trouver des éléments reconnaissables dans un caryotypes (revu plus tard).

En dehors des régions codantes, il y a bcp d’autres régions, qui sont importantes en terme de taille, mais qui ne vont pas forcément être impliquées dans le phénotype.

La séquence codante d’un gène (aussi appelée la région codante) est la partie de l’ADN ou de l’ARN d’un gène, composée d’exons, traduite en protéines. Pendant longtemps, on s’est attaché essentiellement à ces séquences codantes, mais aujourd’hui, on regarde de plus de plus d’autres éléments autour de ces séquences codantes.

Explication du schéma : A l’échelle du noyau, on retrouve les chromosomes, ces « spaghettis de couleurs différentes », qui comportent des domaines de repliement de la chromatine. Ces domaines comportent un ou plusieurs gènes.

En « guise de rappel » : Notre génome est constitué de 3 200 milliards de bases (mégabases ou Mb).

- 2 lots de 23 chromosomes qui sont le support de l’hérédité.

- 3 milliards de caractères x2 - Des régions régulatrices

- Un alphabet à 4 lettres ATCG qui peut donner 23 000 phrases différentes (= les gènes qui ont un sens précis, ce qui permet de détecter ou d’identifier des pathologies). Les gènes commandent le fonctionnement de chaque cellule du corps et comportent des exons (48 Mb, donc une petite partie du génome) et des introns.

La notion de gène est en train de se modifier. Il s’agit d’une machinerie permettant d’obtenir in fine une protéine.

Il contient plusieurs parties (des régions promotrices aux régions terminales) qui vont donner plusieurs transcrits, dont certains peuvent être, ou non, impliqués dans des pathologies.

Pour décrire un chromosome, il faut savoir comment s’appelle le chromosome, la partie sur laquelle se situe l’information modifiée. Par exemple ici (schéma ci-contre), nous avons le chromosome 19 dans la partie q13 avec plusieurs gènes IFNL de types 3, 4, 2 et 1. Chacun de ces gènes comportent des exons et entre les exons, des introns. Il existe deux régions 3’UTR et 5’UTR, avec parfois des modifications de séquences qui peuvent être de simples polymorphismes ou des mutations (en lien avec des maladies).

Par exemple, il est possible de retrouver des

mutations à l’intérieur d’introns. (Avant on ne testait pas forcément les introns, donc on peut passer a coté de mutations potentiellement pathogènes). On cherche donc aujourd’hui à décrypter le génome dans son entier

Pour un chromosome donné, à un endroit donné (le locus), on peut avoir plusieurs gènes orientés de manière différente, transcrits de manière différente (sens de transcription variable). Certains gènes peuvent être intégrés dans un intron. Il est important de pouvoir identifier les ≠ gènes de savoir comment ils sont orientés et de connaître le sens de transcription. C’est important quand on a une anomalie de structure d’un chromosome.

On retrouve au niveau des gènes les structures dont on vient de parler (les exons, les introns, les régions 5’, 3’, les régions promotrices).

On retrouve à distance du gène : les enhancers et les insulateurs

Ce sont des séquences qui vont modifier l’expression des gènes (ça va permettre de fonctionner correctement ou d’être réprimé). La région intéressante n’est pas seulement la région transcrite, mais aussi ce qu’il y a autour.

(il faut penser que le gène ne va pas être en position rectiligne, mais il va être en boucle, avec une structure dynamique dans le chromosome). On découvre énormément de choses sur ces régions et quand on ne trouve pas de mutations dans le gène, il faut rechercher une anomalie dans ces régions en aval ou en amont.

Quelques chiffres sur les gènes :

• Il existe trois milliards de caractères différents

• 25 000 à 35 000 gènes seraient responsables de pathologies

• Les gènes représentent 48 Mbases sur lesquels portent la plupart des études génétiques.

• Un gène a une localisation donnée sur un chromosome (ou sur une paire de chromosome).

Remarques :

• Les séquences ATG et TGA régulent le début et la fin de la transcription.

• Les gènes peuvent également être traduit différemment d’une cellule à une autre. Par exemple, dans une cellule cancéreuse, on ne retrouvera pas la même organisation fonctionnelle que dans une cellule normale. Il faut en tenir compte quand on va analyser ces gènes.

• Les gènes ne sont pas orientés tous dans le même sens

• On peut avoir un gène à l’intérieur d’un même gène

3) Les séquences répétées

Elles permettent de maintenir le chromosome dans sa normalité. Elles sont présentes mais non vues quand on séquence les exons.

Il existe de nombreuses séquences répétées sur les chromosomes :

- Sur les acrocentriques (13, 14, 15, 21 et 22). On retrouve des petits bras qui sont composés d’ADN répété non codant.

- Sur les centromères des chromosomes 1, 9, 16 - Sur le chromosome Y (sur le bras q)

- Sur des petits chromosomes non visibles avec une technique qui permet de l’étude des chromosomes à partir de l’ADN et pas à partir des chromosomes en bâtons.

On peut les repérer en faisant un marquage NOR (voir page 3) avec des séquences répétées un très grand nombre de fois, qui sont ces séquences NOR organisées autour du nucléole. Elles sont non pathogènes et peuvent être déplacées. Ces marqueurs composés d’hétérochromatine ne seront pas vus par technique d’ACPA (revu plus tard) car ce sont des séquences répétées et que cette technique d’ACPA efface ces séquences répétées pour ne pas polluer le signal.

4)L’organisation 3D des chromosomes

Les chromosomes possèdent une organisation tridimensionnelle.

L’ADN est d’abord replié en nucléosomes, puis organisés sous la forme de domaines TAD (topology associated domains ou domaine d’association dans l’espace) au sein des chromosomes et des noyaux (avec des pores qui permettent de laisser passer des signaux pour la transcription des protéines).

Ces domaines peuvent être proches de la membrane cytoplasmique, proche du nucléole ou proche d’un autre domaine d’un autre chromosome. Des relations vont donc s’établir entre les chromosomes ou entre deux gènes d’une même cascade métabolique.

Sur ces domaines (en couleur sur le schéma ci-dessous), on retrouve des clusters de gènes actifs (les domaines sont alors très relâchés) ou inactifs (les domaines sont alors très resserrés) que ce soit pendant la phase de développement embryonnaire ou chez l’adulte pour le développement de cellules tumorales par exemple. On appelle ces domaines les TAD (représentés par une pyramide sur le schéma) qui sont des régions associées sur le plan fonctionnel. (vu par technique HIC, mais pas détaillé dans ce cours). Ces séquences qui sont proches fonctionnellement, peuvent être proches ou éloignées sur le plan de la localisation.

Chacune de ces parties vont être représentées sous la forme d’une pyramide que l’on identifie par des techniques qui mettent en évidence des relations entre les régions. Une grande pyramide signifie beaucoup de lien entre les deux régions. Une petite pyramide signifie peu de lien entre les deux régions.

Exemple : si on a une défaillance (ex : duplication ou une délétion, inversion…) dans le gène, on ne retrouvera pas les mêmes pyramides à l’examen car des régions vont se rapprocher ou s’éloigner à cause de l’anomalie.

Cela peut donc donner des pathologies différentes, comme des syndactilies (doigts ou orteils accrochés les uns aux autres) ou une pathologie cérébrale (peut toucher le SNC), ou même un cancer. Des pathologies peuvent apparaitre qu’à cause d’une modification de l’organisation du génome.

III- Génétique médicale : définitions

 Locus : position du gène ou d’une séquence sur une même paire de chromosomes (homologues), ou dans un groupe de liaison.

 Allèles : différentes formes que peut prendre un même gène ou une même séquence sur un même locus

Sujets homozygotes : 2 allèles identiques Sujets hétérozygotes : 2 allèles différents

 Transcription : 1^ère étape de transmission du code génétique (= synthèse d’ARNm à partir de l’ADN, épissage)

 Traduction : 2^e étape (= synthèse polypeptidique à partir d’ARNm, donc une séquence d’acides aminés)

On s’intéresse le plus aujourd’hui en génétique aux locus et aux allèles mais les études sur la transcription se développent en ce moment avec l’apparition de nouvelles techniques.

Chromosomes homologues : chromosomes issus d’une même paire chromosomique. En effet on a deux chromosomes 1, deux chromosomes 2… un chromosome de la paire est issu du papa et l’autre de la maman.

On y retrouve différents loci (pluriel de locus) G, R, S et T avec des formes différentes que sont les allèles, qui se mélangent au moment de la méiose. Deux chromatides sœurs permettent l’échange entre les deux chromosomes.

2) La variété des allèles

Allèles : différentes formes que peuvent prendre une même séquence sur un même locus.

Les différences entre les allèles peuvent être expliqués par : - Variation de nucléotides

- Nombre de nucléotides

- Nombre de copies d’un segment de chromosome

« Vous savez tous grâce à la Covid ce qu’est la PCR (mdrr surtout grâce à laurent andreoletti). Elle détecte des variations de nucléotides en amplifiant les séquences et le caryotype visualise les chromosomes et peut détecter des modifications de nombres de copies sur les chromosomes. »

Les technologies permettent de voir un grand nombre d’éléments sur le génome, mais après, il faut interpréter !

Régions VNTR : Régions qui ont un polymorphisme de nombre de répétitions en tandem.

Les variations du nombre de nucléotides :

• CNV : variation du nombre de copies (concerne des fragments de milliers de bases)

• SNP : polymorphisme de nucléotides unique (concerne un seul nucléotide) non pathogène.

• SNV : variation de nucléotides unique (concerne un seul nucléotide), peut être pathogène.

• VSI : Variation de signification inconnue (un ou plusieurs nucléotides dont les variations ne sont pas bien comprises)

Ces polymorphismes ont été initialement détectés par PCR qui a permis de repérer des individus de la même famille (par exemple des patients enlevés en Argentine pendant la guerre, pour vérifier si c’étaient bien les enfants de telle ou telle personne). On les utilise surtout sur les scènes de crime pour repérer un suspect.

Caractéristiques du CNV (Copy Number Variations) :

- Présent chez tous les individus dans nos cellules (c’est-à-dire que l’on n’a pas forcément le même nombre de copies du génome sur le chromosome de la maman et du papa).

- Duplications ou délétions de certains segments de chromosomes (donc les chromosomes ne sont pas tout à fait identiques)

- 60 000 CNV polymorphes connus - Jusqu’à 15-20% de notre génome

- Réparties sur toutes les paires de chromosomes

- Varient d’un individu à un autre, très important pour la survie de l’espèce

- Recèlent globalement des centaines de gènes codant et d’éléments régulateurs comme les enhancers - Des gènes des CNV semblent intervenir dans les interactions avec l’environnement (perception des

odeurs ou dans les défenses contre les infections). Ce sont ces éléments qui se sont répétés car ce sont des facteurs de survie.

- Confèrent une architecture dynamique du génome humain et permet des différences entre les êtres humains et les espèces animales, ou entre les êtres humains tout court en fonction de l’environnement dans lequel ils se sont développés.

3)Le polymorphisme

Le polymorphisme existe pour les hommes mais aussi dans le monde animal et végétal. Ces variations ne sont pas pathogènes et sont importantes pour la survie de l’espèce.

Le polymorphisme est le fait de ne pas avoir le même phénotype au sein d’une population avec des mêmes séquences génétiques.

Exemples :

• Deux jumelles ont le même patrimoine génétique mais par le biais d’un polymorphisme, elles n’ont pas la même couleur de peau.

• Cela existe également chez les plantes ou chez les animaux comme les escargots pour lesquels il existe plein de couleurs et de formes de coquilles différentes.

• On peut avoir une variation d’une seule base entre deux vrais jumeaux, qui fait qu’ils ne seront pas tout à fait identiques.

Cela est due au polymorphisme et aux variations génétiques car il y a constamment des erreurs lors des évènements génétiques. Ces modifications persisteront si elles ne sont pas corrigées.

Ce polymorphisme nous permet d’étudier les migrations des populations (utile dans la phylogénie : étudier de quels animaux ont descend par exemple) et la répartition des mutations pathogènes dans le monde par le biais de ce polymorphisme.

Polymorphisme et évolution :

Chez les primates, il y avait déjà de très anciennes évolutions, ce qui nous donne une très forte proximité génétique avec les singes au niveau de la taille, des traits du visage …

Toutes les modifications de phénotypes ne sont pas génétiques : elles peuvent également venir de l’environnement.

Homo sapiens, Homo habilis ou homo erectus ont des caractères très légèrement différents entre eux.

Les polymorphismes permettent de comprendre les migrations des populations.

Ils sont très spécifiques et permettent de reconnaître deux individus (notamment grâce aux VNTR) Nous sommes tous ≠, c’est normal, c’est ce qui nous a permis de survivre à l’échelle individuelle !

4)Phénotype et génotype

Génotype : constitution génétique d’un individu ou la configuration des acides nucléiques pour chaque caractère. Il correspond au patrimoine héréditaire non immuable qui peut se modifier au cours des générations avec des variations de séquences (CNV) avec des effets variables en fonctions de l’endroit où ils se disposent.

Phénotype : désigne les caractères observés et la manifestation apparente (pathologique ou pas) du génotype d’un individu. Le même génotype chez deux personnes peut donner un phénotype non pathologique et pathologique chez l’autre.

L’environnement jour un rôle dans la modification du phénotype (exemple : si vous restez devant votre ordinateur, vous observerez une obésité débutante, qui n’a rien à voir avec votre génotype)

- Ex : déficiences enzymatiques qui ne s’expriment qu’en présence de l’alimentation nocive. Si on retire cette alimentation, le phénotype ne s’exprimera pas.

Il faut donc bien différencier le génotype et le phénotype (= variable en fonction de l’environnement et du polymorphisme).

5) Epigénétique

Epigénétique : mécanismes modifiant de manière réversible, transmissible et adaptative l’expression des gènes sans en changer la séquence nucléotidique. (modifications de méthylation, d’acétylation …)

Facteurs épigénétiques

- Stress post-traumatique : modification du phénotype de la descendance

- Produits chimiques et médicaments (facteurs endocriniens ou le tabac qui provoque des effets sur les bébés des générations suivantes)

- Mode d’alimentation comme les restrictions alimentaires pendant les guerres … - Troubles psychiques

Exemple : les huitres qui ont deux, trois ou quatre lots de chromosomes vont avoir des phénotypes différents, par exemple elles seront plus ou moins grosses. Ceci peut être obtenu par la main de l’homme ou en laboratoire pour les huitres tétraploïdes. On joue avec la génétique dans les élevages en sélectionnant les populations pour avoir les caractères gustatifs, de résistance… que l’on souhaite obtenir.

On peut également avoir des modifications de génotype par remaniement chromosomique simplement par le fait que les animaux ont des chromosomes différents.

IV. Génétique médicale et transmission

En génétique médicale on peut retrouver :

• Maladies mendéliennes (monofactorielles) : un gène comporte un variant délétère, c’est une maladie mono-factorielle : c’est un critère nécessaire et suffisant. Cela représente 1% des naissances mais l’expression peut varier avec l’âge. L’expression peut varier avec l’âge.

• Anomalies chromosomiques : anomalies de nombre ou de structure, nécessaires et suffisante pour engendrer une maladie.

• Pathologies associant les anomalies chromosomiques et les maladies mendéliennes (de plus en plus)

• Pathologies multifactorielles : elles sont complexes mais on s’y intéresse de plus en plus aujourd’hui quand on ne trouve d’explications génétiques. 15% des individus. Ce sont des variations pathogènes Il faut toujours penser à intégrer avec la composante génétique l’environnement

C’est une approche multidisciplinaire : par exemple pour un enfant avec une dysmorphie oro-faciale, plusieurs domaines vont être concernés : les « -omiques » aidés par la bioinformatique.

- Génomique

- Transcriptomique (souvent on étudie via RT PCR)

- Protéomique (ex : quand on n’y arrive pas avec la génomique) Souvent on a besoin de plusieurs approches pour y arriver

V. Historique « ne pas retenir par cœur, mais c’est très important :°) »

• L’épopée génétique a démarré en 1965 avec Mendel. Les années 60 sont les plus importantes car elles ont marqué la découverte du caryotype par l’équipe française Autier-Lejeune et une équipe anglosaxone. Il y a eu la découverte en même temps de la trisomie 21 et du chromosome Philadelphie.

• La double hélice de Watson- Crick date de 1953.

• La découverte du séquençage avec la technique de Sanger 1977 a permis de visualiser des séquences d’ADN de grande taille.

• La découverte de la PCR en 1983 (en France en 1993) a marqué le début du développement du projet génome humain (HGP) qui dépend de grosses industries de séquençage jusqu’en 2003. Pendant cette période, de nombreuses publications sont faites dans Nature ou dans d’autres revues. La France participe à ce projet avec la découverte de la première cartographie des chromosomes.

• Le Projet Génome Humain date des années 2000 avec les nouveaux séquenceurs. Ce génome humain n’a été séquencé que plus tard car il a fallu séquencer beaucoup de patients d’ethnies différentes.

1994 : Première carte des chromosomes qui met en évidence les fameuses séquences polymorphes. On utilise les connaissances sur les levures ou les bactéries qui permettent d’utiliser des fragments humains multipliés dans ces levures/ bactéries pour amplifier le génome et mieux l’étudier. Le chromosome Y a été tardivement séquencé, car bien qu’étant le plus petit du génome, il est très complexe

L’évolution technique est assez lente de 1980 à 2005. Au départ on fait du séquençage sur des grandes plaques de gélose, puis on fait du séquençage sur des capillaires et maintenant on réalise la méthode NGS.

On assiste à une explosion des capacités de séquençage car on double tous les ans le nombre séquençages et on assiste à une diminution des couts. Par exemple aux USA, le séquençage d’un génome complet coute 1000$. Ce qui coute le plus cher en France, c’est interpréter.

L’évolution des séquenceurs :

Au début, c’était des grands ordinateurs de la taille d’une pièce et maintenant on peut séquencer un génome avec une petite boite qui tient dans une main de la taille de l’ordre d’une clé USB.

L’évolution des prélèvements :

On est passé à de gros fragments de tissus ou de tubes de sang qu’il fallait extraire en totalité a un coton tige ou à un très petit prélèvement.

On assiste maintenant à une explosion des progrès de séquençage et à une compétition des grandes entreprises pour avoir les marchés. On se rapproche un peu aujourd’hui du domaine du commerce et non de la science.

On représente les génomes sous la forme de Circos qui permettent de trouver des liens entre les différentes régions chromosomiques, des liens entre le génome humain et animal et des liens entre les différentes espèces comme des races de chiens.

Cette évolution a posé des problèmes éthiques (on y reviendra plus tard). Cette évolution est valable pour l’Homme, mais aussi pour les autres êtres vivants. On a beaucoup d’éléments en communs avec d’autres espèces donc les recherches sur ces espèces pouvent nous permettre de comprendre certaines patholgies humaines (mêmes gènes ou ressemblants par ex…..)

Le prix de ces techniques a chuté ces dernières années.

Enfin, avec la Covid-19, on a eu une explosion de ces solutions technologiques, puisqu’il a fallu faire très vite pour diffuser ces techniques (explosion de la PCR qui atteignent des rapidités d’exécution élevées)

Cette évolution concerne l’étude de l’Homme mais aussi de tous les êtres vivants, de l’ADN mais aussi de l’ARN.

Des pathologies génétiques chez les animaux peuvent être étudiées pour l’Homme en regardant les gènes communs et en faisant des tests thérapeutiques chez d’autres modèles animaux.

En résumé, en terme d’évolution on a eu une amélioration en termes de prix, en terme de nombre de séquences possibles par jours, de prélèvements, de connaissances sur les animaux et les plantes, de l’informatique. On élabore des traitements basés sur ces connaissances en génétique

VI. Consultation de génétique

Déroulement

- Motif de consultation - Arbre généalogique

- Interrogation sur les antécédents - Examen clinique

- Prescriptions des examens de génétiques suivant les règles de bonnes pratiques

1

La consultation de génétique se fait dans un contexte particulier et le plus souvent il y a une dimension familiale qui va faire penser au patient ou à son médecin qu’il y a un problème génétique sous-jacent à sa pathologie.

- Maladies rares (orphelines : prévalence <1/2000). Il n’y a pas toujours accès au cas index (patient malade/atteint dans une famille) pour faire le prélèvement.

- Histoire familiale connue ou pas (exemple : sujet porteur de neurofibromatose et ne connait pas ses parents car adopté)

- Parfois sujet tabou (exemple : la pathologie est familiale, on n’en a pas parlé, les informations n’ont pas été données à chacun)

- Possible sentiment de culpabilité, de révolte, d’angoisse

Donc il faut avoir une grande écoute et savoir que toutes les informations ne sont pas obtenues en une seule consultation. De plus, le patient ne va pas forcément nous parler des détails familiaux et on sera amené à interroger des membres de sa famille. On peut même être amenés à revenir sur les mêmes questions lors de plusieurs consultations pour obtenir les informations.

Soit c’est une histoire familiale et là c’est « simple » pour trouver. Soit on a un seul patient atteint dans la famille et il est difficile de faire les tests surtout si le patient est décédé, ce que les membres de la famille ont du mal parfois à comprendre.

2) Arbre généalogique

On va interroger les patients pour connaître la structure familiale ce qui est souvent perçu comme une intrusion mais il est difficile de faire sans.

Deux barres = consanguinité

Triangle = grossesse en cours

Avortement spontané, fausse couche fréquents

Celui qui vient en consultation est le propositus (=proposant) : on met une flèche au-dessus du membre en question pour distinguer ceux qu’on a vus du reste de la famille

A partir de l’arbre généalogique fini, on s’interroge sur le mode de transmission. Si la maladie est autosomique récessive (=la présence de deux allèles mutés du gène est nécessaire pour que la maladie se manifeste), on a par exemple deux enfants atteints qui sont homozygotes mais les parents sont porteurs sains de l’allèle donc hétérozygotes. Dans une maladie dominante (= la présence d'un seul allèle muté suffit pour que la maladie se manifeste), on a par exemple deux sujets de la même génération porteurs de la pathologie voire un troisième comme dans le cas d’une surdité : si deux patients sourds ont un enfant, ce dernier aura une pathologie dominante (sourd aussi). Pour une maladie dominante, il faut donc minimum un parent porteur et donc atteint de la pathologie. Mais, parfois, on ne sait pas si la transmission est de novo, dominante ou récessive. Par exemple, des surdités ou cécités peuvent être dominantes ou récessives.

 L’arbre permet d’essayer de se faire une opinion sur le mode de transmission dans la famille, et pour interpréter les données.

Ensuite, on pourra demander une étude génétique. Quand la pathologie est transmise par le chromosome X, on a les femmes qui transmettent, des garçons malades et les filles peuvent être malades parfois.

Comme ces notions évoluent constamment et que les cultures et origines des patients sont diverses, il faut bien expliquer les termes, expliquer les raisons de la démarche, reposer les questions. Il faut s’adapter, c’est pourquoi on peut utiliser parfois lorsque le patient ne parle pas français, Google translations et autres.

3) Rechercher les antécédents personnels et familiaux

Donc par l’interrogatoire, les connaissances de l’environnement, l’examen clinique, on va se faire une opinion et se décider si on fait une étude génétique.

4) But de la consultation

- Faire ou confirmer un diagnostic

- Informer (clinique, génétique, besoin d’un consentement pour l’étude des caractéristiques génétiques) et si la personne ne peut pas comprendre, on explique à sa tutelle ou à ses parents. On ne fait pas d’étude génétique juste parce qu’on a besoin d’un diagnostic.

- Présenter les possibilités de dépistage et prise en charge

- Evaluer les risques pour le consultant et ses proches : on ne se limite pas au patient mais on va

expliquer que la consultation peut dériver vers une information familiale. Et si absence de famille, c’est la loi, donc on passera par un médiateur.

La consultation de génétique est une consultation longue (45min) donc cela prend du temps.

La consultation fait partie intégrante de la prise en charge pluridisciplinaire d’un patient. C’est une occasion, en dehors de la consultation traditionnelle, d’évoquer les problèmes liés au risque de transmission de la maladie à la descendance. Encore une fois, elle concerne l’ensemble de la famille : c’est pourquoi, en principe, les résultats de génétique ne sont pas disponibles dans les ordinateurs communs de l’hôpital car des éléments du dossier sont en lien avec un autre membre de la famille parfois et ce dernier n’a peut-être pas donné son consentement pour qu’on évoque la maladie qui le concerne.

Le généticien prend le temps d’expliquer (évolution avec les recherches, plusieurs consultations avec le patient sur le long terme pour faire des mises à jour) au moment du diagnostic ou avant, au déclenchement d’une grossesse etc… On va être amené à voir plusieurs fois le patient pour lui donner des informations, des mises à jour…

Il faut un consentement spécifique éclairé signé pour toute étude génétique à des fins médicales et une information à la parentèle (ce n’est pas juste un formulaire). C’est officiel et fait parti de la législation.

➢ Contexte prénatal

En France, l’interruption volontaire de grossesse est possible jusqu’à la fin de la grossesse pour des motifs médicaux. Le diagnostic prénatal se réalise à tout terme de la grossesse. On va pouvoir également faire le dépistage de la trisomie 21 par l’identification de la clarté nucale (flèche jaune) qui montre une nuque épaisse.

L’évolution des technologies nous permet de mieux voir à l’échographie les signes d’appel du fœtus et proposer des explorations

Anténatal Génétique

Signe d’appel à l’échographie

Etude des chromosomes, syndromes (nanisme si on observe un raccourcissement des membres...), micro-délétion, mutation, dosage métabolique (lors d’ascite, intestin anormalement échogène…)

Acquis Infection, toxique, médicaments, problèmes vasculaires liés au placenta

Périnatal Prématurité : anoxie 2 à 4/1000 (prudence diagnostic), infection materno-fœtale peuvent être en lien avec le phénotype

Postnatal Accident, infection, tumeur, carence qui peuvent mimer une infection génétique

➢ Contexte post-natal

A la naissance, on peut être amené à voir des bébés, à faire des diagnostics retardés. Les anomalies chromosomiques vont se faire de la période néonatale jusqu’à la période adulte voire les personnes âgées si aucune étude n’a été menée, jugée « inutile » dans certaines structures alors que ça peut servir pour d’autres membres de la famille donc il est important de faire le diagnostic. Des personnes viennent parfois parce que leur enfant a des signes particuliers (troubles digestifs : polypose colique) ou chez les personnes âgées (Chorée de Huntington, troubles de mémoire, dégénérescence précoces cérébrales familiales).

5) Examen clinique

Il fait partie de la consultation de génétique. On va rechercher les éléments évocateurs pour poser un diagnostic : - Mensurations, aspect général du patient

- Questions sur le développement général du patient pour savoir s’il comprend bien ce qu’on lui explique et si on a un doute sur une déficience intellectuelle et selon le contexte : enfant, adultes voire personnes âgées, on adapte l’interrogatoire. Pour voir si l’enfant a des aptitudes en terme de motricité, compréhension des consignes, dessin, langage, jeux, contact si on suspecte un autisme. Pour les adultes, on va regarder le niveau scolaire, le parcours professionnel, les habitus avec les troubles du comportement.

- Toujours tenir compte du contexte d’environnement : tout n’est pas génétique, il faut faire la part des choses.

- S’aider des tests biologiques (biochimie, coagulation, dosage enzymatique…), Epilepsie ou pas - S’aider des tests psychomoteurs, visuels, auditifs

Dans le cadre d’une maladie familiale :

-avec une mutation, variation de séquence connue qui permet d’identifier la pathologie avec ou sans propositus atteint même si cela est plus simple lorsque ce dernier est atteint, on peut faire une étude dans la famille soit par étude chromosomique (cytogénétique) soit génétique moléculaire.

-S’il n’y a pas de cause génétique connue (mutation), on va faire une recherche par le biais de l’ACPA, l’exome, du génome, du méthylome, RT-PCR, etc pour aller « à la pêche » aux anomalies. En effet, des diagnostics sont posés tous les jours de pathologies qui sont connues mais pour lesquelles on n’avait pas identifié de mutation jusqu’à aujourd’hui.

Aujourd’hui, en France, on peut proposer d’étudier le génome aux patients depuis 2019. On est en pleine révolution technologique et diagnostique.

VII. Exploration du phénotype avec la dysmorphie 1. Analyse du visage

FORME : piriforme avec menton pointue et front large à gauche ou ronde pour l’enfant de droite…

On sait que les différents étages de la face sont d’origine fœtale différente et donc par rapport à ces origines, on va pouvoir étudier les gènes spécifiques du développement de l’étage en question.

Ensuite, on regarde le profil. On vérifie si on a bien une ensellure nasale (petit creusement) ou si le nez est tout droit. Si ce dernier est tout droit en prénatal, on va s’orienter vers une anomalie du chromosome 4. Si c’est incurvé ou trop court, on s’oriente vers la trisomie 21 avec une anomalie des os propres du nez.

Région oculaire : on regarde la fente palpébrale (c’est l’espace occupé par l’ouverture de l’œil)( mesure, orientation), les cils, sourcils, la taille, la distance intercanthale interne et externe. Si les fentes sont étroites, on parle de blépharophimosis. On regarde la distance inter canthale interne et externe, et la distance inter pupillaire (DIP). Si DIP> 3 DS, on a un hypertélorisme (yeux trop écartés, et en plus si les fentes sont orientées en bas et en dehors). 3^e paupière au niveau interne de la fente palpébrale est un épicanthus. La pigmentation des iris se voit entre 6 et 10 mois post natal, parfois il est différent d’un œil à l’autre et va orienter vers un syndrome particulier. En bas à droite, on a un

blépharophimosis, un épicanthus et un hypotélorisme.

Nez : taille du philtrum (espace nez-lèvre supérieure)

En haut à droite, on a des narines antéversées (trous des narines bien visibles), la columelle est fine avec une lèvre inférieure éversée. En bas, on a une hypoplasie des ailes du nez avec des lèvres fines et oreilles décollées.

Oreilles : regarder si lobe anormal avec incisure, hélix replié, anthelix, conque excroissances au niveau du tragus, si oreilles trop basses par rapport aux yeux (=bas implantées).

2. Phénotype comportemental évocateur :

- Trouble du sommeil, auto-agressivité, autisme, hétéro-agressivité - Jovialité trop importante

- Boulimie

- Hyperexcitabilité, pas de langage

- Agitation, écholalie (répètent constamment la même chose) - Fuite du regard

- Manies, TOC

Maladie de l’X fragile : (photo) trouble du comportement. Patient avec des oreilles décollés (souvent visibles, mais pas sur le patient de la photo), bas implantées, grand menton carré.

3. Examen clinique et interrogatoire

On regarde toujours les constantes : taille, poids, périmètre crânien (attention aux micro ou macrocéphalies, difficultés de concentration, le faciès).

Parfois on peut avoir des signes présents dans des pathologies génétiques mais qui peuvent être liés à d’autres évènements comme dans le syndrome d’alcoolisation fœtale (SAF) qui est un diagnostic différentiel.

Une seule consommation aigüe pendant la grossesse peut entraîner une microcéphalie. Il y a des troubles du comportement (agitation), philtrum plat, lèvres supérieures fines, nez court… « tout est diminué de taille au niveau du visage »

Le SAF va mimer le syndrome lié à la prise de Dépakine (anticonvulsivant).

On va rechercher les éléments évocateurs pour poser un diagnostic :

On évalue la gravité des symptômes pour savoir si on propose un diagnostic prénatal pour une famille concernée par une pathologie qui n’est pas forcément grave. (Test de Brunnet-Lézine (0-6ans) : psycho et échelles de Wechsler (3 niveaux selon âge), ex : WAIS-R>16 ans)

Certains signes d’alerte vont nous faire évoquer des pathologies génétiques (maladies neuro-musculaires, atteintes viscérales diverses) mais attention aux diagnostics différentiels. Si retard des acquisitions, penser à éliminer un déficit sensoriel

Pour le diagnostic positif, on regarde si un enfant présente une hypotonie ou un retard postural. Pour cela, on doit vérifier à quel âge il doit normalement acquérir ces fonctions.

- 4 mois : tient sa tête dans le prolongement du corps ; sur le ventre : relève sa tête - 9 mois : rampe, se met à quatre pattes, assis sans appui, tient une cuillère …

(Tout ce qui est en italique figure sur le diapo mais n’a pas été dit à l’oral et ceci aussi pour la suite du cours)

VIII. Déficience intellectuelle

Elle est définie par un QI <70, représente 1,5 à 2% de la population. Le rôle de la consultation génétique est donc de déterminer si la cause de cette DI est génétique ou non car elles peuvent être exacerbées par un environnement délétère avec un contexte d’illettrisme ou maltraitance par exemple. Tout ceci doit être évalué pour pouvoir faire une étude génétique. Les patients peuvent présenter des troubles cognitifs, du langage, de la motricité, des capacités sociales/d’interaction…

On décrit classiquement 3 niveaux : léger, modéré, et sévère.

Léger : 50 à 70

Adulte : âge mental 9-11 ans ½ peut suivre l’école

primaire

Certaine autonomie et indépendance sociale

-

Adulte : âge mental 6-8 ans Importantes difficultés d’apprentissage (lecture -) Semi-indépendance

-

-

Age mental < 3 ans

On parle des DI mais on pourrait également parler des surdités, cécités, anomalies digestives ou encore déficits immunitaires.

Étiologies des DI : Anomalies chromosomiques (12-15% : diagnostiquée par examens conventionnels), Syndromes génétiques connus (12% : micro-délétions ou duplications), Encéphalopathies dégénératives (3%), DI familiale non spécifiée (8%), Syndromes malformatifs & cérébraux (8-11%), Acquis (pré/péri/post natal = 4,5-4,5-3% : exemple d’infections par Zika qui peut donner une microcéphalie…), Inconnu (34%) : les DI d’étiologie inconnue sont en diminution. On est amené à faire le diagnostic en plusieurs étapes : des techniques simples permettant de voir un grand nombre d’anomalies à des techniques plus sophistiquées.

IX. Encadrement législatif

Lois de bioéthique 2004 : protéger le patient

Révision et discussion à l’assemblée nationale en 2019 (débats très virulents)

Beaucoup de personnes sont opposées au dépistage génétique et au travail sur embryon : discordance entre professionnels et législateurs car certains législateurs ne connaissent pas vraiment la réalité du travail des généticiens et confondent les manipulations génétiques avec le diagnostic au quotidien dans les laboratoires où tout est réglementé.

Discussion au sénat et assemblée 2020 (encore en cours)

X. Prescription d’un test génétique (cytogénétique ou génétique moléculaire) selon les articles du décret du 4 avril 2008 du code de santé publique avec 2 documents associés obligatoires :

- Un consentement obtenu lors de la consultation de génétique individuelle après que le médecin prescripteur ait informé le patient sur la maladie, les moyens de diagnostic, de prévention et de traitement, ainsi que la nature génétique du test envisagé et les conséquences des résultats pour la prise en charge de la famille.

- Consentement libre, éclairé et signé par le patient ou son tuteur légal (attestation) stipulant qu’il a bien reçu les informations et que les résultats lui seront remis en main propre.

La prof nous montre ensuite le document qu’ils ont au CHU se calquant sur les règles de bonnes pratiques dictées par la HAS. Le diagnostic prénatal est différent car il y a d’autres documents spécifiques mais le consentement reste le même. On vous invite à aller le voir sur le diapo directement ;)

- En haut : identité du patient ou de son représentant légal

- Nom du médecin prescripteur qui recueille le consentement (peut être un conseiller en génétique sous l’autorité du médecin)

- On note la pathologie sur laquelle on veut travailler

- Accord du patient pour avoir le résultat (parfois ne veulent pas le recevoir dans le cas par exemple d’un diagnostic familial)

- Autorisation de transmission au médecin du patient

- Autorisation de mise à disposition des résultats au profit des membres de sa famille. Si le patient refuse, il donne le nom d’un autre médecin qui pourra assurer la diffusion sans parler de son cas pour les membres de sa famille.

- Autorisation de conservation du matériel biologique pour la recherche à titre anonyme - Autorisation de conservation des données informatiquement

- Autorisation de rendre des résultats non recherchés = données incidentes qui génèrent des débats éthiques (ex : via technique d’exome, patiente chez qui l’on recherche un gène pour une surdité et on trouve un gène pour le cancer du sein)

- Nom, prénom, signature du patient à la fin du document

Le médecin signe un autre document disant qu’il a bien informé la personne concernant le recueil des consentements.

 Rappels concernant la législation

Il y a un arrêté du 27 mai 2013 après la loi de Bioéthique de 2004 définissant les règles de bonnes pratiques applicables à l’examen des caractéristiques génétiques d’une personne à des fins médicales. Un décret est sorti juste après en juin 2013 relatif aux conditions de mise en œuvre de l’information de la parentèle dans le cadre d’un examen des caractéristiques génétiques à finalité médicale. Ce dernier a été complété par les règles de bonnes pratiques en 2014.

1) Diagnostic pré-symptomatique

Interdiction de prescrire à toute une famille non symptomatique des tests pour savoir s’ils sont porteurs d’une maladie (ex : fille souhaitant faire un dépistage car sa mère est décédée de la chorée de Huntington).

Pour une personne asymptomatique, le test doit être prescrit dans le cadre d’une consultation multidisciplinaire (neurologue, généticien, psychologue…) déclarée au ministère (J0 mai 2001) et, depuis JO juin 2000. Le diagnostic est précédé d’un examen clinique. (ex : qq’un qui a une maladie présente dans sa famille…)

La consultation de génétique informe des caractéristiques de la maladie, évolution, traitement, méthodes diagnostics, conséquences attendues…

Le consentement éclairé signé par le consultant doit être recueilli par le prescripteur qui s’engage à rendre et expliquer le résultat. Selon le contexte, un ou plusieurs entretiens psychologiques peuvent avoir lieu pour être sûr que la personne a vraiment envie de connaître son statut de porteur ou pas.

Dans l’exemple de la chorée de Huntington, on va informer le patient sur son devenir proche (démence à 35- 45 ans…) donc peut entraîner une réaction violente voire un suicide.

2) Prélèvements

1. Pour le caryotype (culture nécessaire) et FISH : - Sang : tube hépariné

- Diagnostic prénatal (DPN) : liquide amniotique (LA), villosités choriales (VC) - Tissu pour tumeur ou sur un frottis buccal

2. Pour étude en génique moléculaire (ADN), ACPA, DPNI, QPCR, UPD (disomie), NGS (panel, exome, génome, etc.) - Sang : tube EDTA

- Diagnostic prénatal : liquide amniotique ou villosités choriales - Culture cellulaire ou tissu

- Tâches sur tissu ou carton de Guthrie en criminalistique vont permettre une extraction de l’ADN

3) Transmission du résultat en consultation de génétique par le médecin prescripteur

Pas par téléphone, ni par courrier (sauf situation actuelle avec le covid où des consultations peuvent être faites en visio-conférence)

4) Conseil génétique Une maladie génétique est connue

- Information sur la maladie

- Evaluation des risques d’avoir ou de transmettre cette maladie :

o Soit mode connu et constant (syndrome X fragile, drépanocytose, mucoviscidose …) o Soit selon l’arbre généalogique ex : surdité, cataracte

- Etude génétique

o Parfois possible et souhaitable si maladie connue comme la mucoviscidose ou hémophilie o Parfois besoin du cas index (information de la parentèle n’était pas exigée initialement)

Diagnostic incertain, évaluation difficile, besoin d’informations ou d’examens complémentaires.

Bases de données utiles pour les maladies rares ¨

-

: informations sur les cliniques, les gènes signes

impliqués, les associations malades

- OMIM, GeneMatcher - Face2Gene

- Filières AnDDIRare - DéfiScience

- 23 filières

- Centres de références et filiè res

de soins

Evaluation du risque de transmission, en prénatal surtout, via la nature autosomique récessive ou dominante de la pathologie (on le reverra dans les cours suivants). Il peut s’agir d’une transmission liée à l’X aussi. Parfois, le mode de transmission est difficile à établir : exemple d’une famille consanguine et un cas de surdité. Même si c’est plus facile de penser à la transmission récessive en cas de famille consanguine, ce n’est pas toujours obligatoire donc attention.

Bases de données : GeneMatcher permet de comparer des mutations avec d’autres équipes pour savoir si un gène trouvé muté est responsable d’une pathologie. Face2Gene permet de faire le diagnostic sur une photographie ou de comparer des visages. Orphanet va nous être utile pour notre exercice écrit : informations sur les laboratoires, les professionnels qui font le diagnostic, sur des médicaments faisant l’objet de projets de recherches

ou utilisés dans des maladies… Les patients peuvent s’en servir.

La liste d’attribution des gènes est disponible sur Moodle A rende pour la fin des cours de la matière (en gros 1^er mars)

Questions étudiants :

- Si patient malade et ne veut pas d’étude génétique, on ne peut pas le prendre en charge ? On peut, pour le soigner mais on ne pourra pas faire d’explorations génétiques s’il est en désaccord. Cela arrive et peut donc bloquer une enquête familiale.

- Si cas d’adoption, est-ce nécessaire de poursuivre l’arbre généalogique ? Si aucune information bien évidemment, cela ne sert à rien mais il faudra se servir de la clinique aussi pour discuter avec le patient+++.

ANNALES SIDES :