Fiche explicative de la leçon: Anomalies chromosomiques Biologie • Première année secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à identifier les anomalies chromosomiques à partir d’un caryotype et à expliquer les effets de ces anomalies.

Les anomalies chromosomiques touchent environ 1 bébé sur 150, et chaque enfant né avec une anomalie chromosomique est différent. Certaines anomalies chromosomiques impactent très peu le développement, tandis que d’autres peuvent provoquer de graves problèmes. L’effet des anomalies chromosomiques dépend du chromosome et de la manière dont il a été modifié.

Le corps humain a typiquement 46 chromosomes dans chaque cellule qui sont regroupés en 23 paires. Les paires de chromosomes 1 à 22 sont appelées autosomes, tandis que la 23ème paire de chromosomes est appelée chromosomes sexuels. Contrairement aux autosomes, les chromosomes sexuels diffèrent entre les cellules masculines et féminines. Les chromosomes sexuels sont de deux types, X et Y, et contribuent à la détermination du sexe des humains.

Les cellules masculines ont une paire de chromosomes sexuels XY, tandis que les cellules féminines ont une paire de chromosomes sexuels XX. Nos chromosomes nous sont transmis par nos parents biologiques, avec un assortiment provenant de notre mère biologique et un autre de notre père biologique, par l’intermédiaire des gamètes (cellules sexuelles). La figure 1 montre comment un zygote (ovule fécondé) hérite des chromosomes de ses parents biologiques.

Les gamètes sont formés par le processus de la méiose, une forme particulière de division cellulaire qui permet de répartir l’information génétique de manière égale entre deux cellules sexuelles. À la fin de la méiose, les gamètes ont la moitié du nombre total de chromosomes (22 autosomes et 1 chromosome sexuel) que l’on trouve dans une cellule somatique (44 autosomes et 2 chromosomes sexuels).

Fait: Méiose

Les gamètes ou cellules sexuelles sont créés par un type particulier de division des cellules somatiques appelé méiose. Le processus de la méiose est la façon dont les cellules somatiques qui sont diploïdes (2n) deviennent haploïdes (n). Cela signifie qu’après la méiose, le nombre de chromosomes dans une cellule passe à 23 au lieu de 46. Les 23 chromosomes se composent d’un ensemble d’autosomes et d’un chromosome sexuel (X ou Y). Chez les humains, la méiose se produit dans les organes reproducteurs pour fabriquer les cellules sexuelles féminines, appelées ovules, et les cellules sexuelles masculines, appelées spermatozoïdes.

Un caryotype est utilisé afin d’examiner les chromosomes d’un individu. Un caryotype est une image des chromosomes d’un individu dans laquelle les chromosomes ont été classés en leurs paires homologues par ordre de taille du plus grand au plus petit, le chromosome 1 étant la plus grande paire de chromosomes.

Si la méiose ne se déroule pas comme prévu, les cellules sexuelles peuvent porter une anomalie chromosomique. Une anomalie chromosomique est une modification de la structure ou du nombre attendus de chromosome d’un individu. Les anomalies chromosomiques sont très préoccupantes si elles entraînent une perturbation du développement et de la santé future du fœtus.

Les anomalies chromosomiques peuvent être classées comme des changements soit dans la structure ou soit dans le nombre (perte ou gain) de chromosomes. En fonction de l’anomalie chromosomique, le médecin peut observer un ensemble de différents symptômes.

Les anomalies chromosomiques les plus courantes sont liées à des modifications du nombre de chromosomes. Un changement dans le nombre de chromosomes peut signifier une augmentation du nombre de chromosomes, qui peut passer des 46 chromosomes attendus à 47 ou plus. Un gamète contenant un chromosome supplémentaire est abrégé . Le « n » représente le nombre attendu de chromosomes dans un gamète, généralement 23, et le «  » indique la présence d’un chromosome supplémentaire. Si ce gamète fusionne avec un autre gamète possédant le nombre typique de chromosomes, le zygote posséderait 47 chromosomes au lieu des 46 habituels. La figure 2 ci-dessous illustre la transmission d’un chromosome en plus.

La trisomie 21, ou syndrome de Down, est l’exemple le plus courant d’une anomalie chromosomique résultant d’une variation du nombre de chromosomes. Le médecin victorien, Dr John Langdon Down, a été le premier à identifier les caractéristiques du syndrome de Down chez un groupe de patients. Dans le syndrome de Down, il y a trois chromosomes 21 au lieu des deux chromosomes homologues attendus. Cela signifie que les personnes atteintes du syndrome de Down ont un total de 47 chromosomes, composé de 45 autosomes, au lieu des 44 autosomes habituels, et de 2 chromosomes sexuels, XX ou XY.

La figure 3 montre le caryotype d’un patient trisomique. Vous pouvez voir que pour les chromosomes 1 à 20, il y a 2 chromosomes, mais pour le chromosome 21, il y en a 3. Le chromosome supplémentaire dans la trisomie 21 perturbe le développement normal et entraîne plusieurs caractéristiques physiques et mentales associées au syndrome.

Le mot syndrome est utilisé car les personnes ayant un autosome supplémentaire dans le chromosome 21 ont les mêmes caractères, mais le degré de ces traits peut varier d’une personne à l’autre. Par exemple, de nombreuses personnes atteintes de trisomie 21 présentent des traits caractéristiques, tels qu’un visage aplati et un retard de développement mental, mais la façon dont ces traits s’expriment peut varier d’une personne à l’autre. Ainsi, on utilise le mot syndrome pour décrire un ensemble de caractéristiques liées à une certaine condition.

Les caractéristiques les plus courantes d’une personne atteinte de trisomie 21 sont les suivantes : un retard dans le développement du langage pendant l’enfance, des malformations cardiaques, un faible tonus musculaire, un visage aplati avec des yeux bridés, une taille inférieure à celle des personnes du même âge en bonne santé et des mains plus courtes et plus larges. Elles peuvent avoir un pli unique et profond de la paume de la main et une séparation entre le premier et le deuxième orteil très prononcée, comme le montre la figure 4 ci-dessous.

Les personnes atteintes du syndrome de Down peuvent également présenter diverses caractéristiques mentales, comme un retard de développement et des problèmes de réflexion et d’apprentissage. La gravité de ces caractéristiques mentales varie généralement de légère à modérée. S’ils sont pris en charge dès le plus jeune âge avec un soutien adapté, la plupart des adultes trisomiques peuvent avoir une bonne qualité de vie, trouver un emploi rémunéré et vivre de manière indépendante.

Exemple 1: Identifier le syndrome de Down à l’aide d’un caryotype

Un caryotype est une image des chromosomes d’une personne qui peut être utilisée pour repérer des anomalies chromosomiques.

Quel syndrome est associé à l’anomalie chromosomique indiquée dans le caryotype ? 

1. la trisomie 21
2. le syndrome de Turner
3. le syndrome de Klinefelter

Réponse

Le caryotype est un test qui identifie et évalue la taille, la forme et le nombre de chromosomes dans les cellules somatiques d’un individu. Chez un humain sans anomalie chromosomique, un caryotype donnera 46 chromosomes regroupés en 22 paires et 1 paire de chromosomes sexuels, soit XX pour les femmes ou XY pour les hommes. Dans le caryotype, les paires homologues de chromosomes seront placées ensemble. Les paires de chromosomes seront également disposées dans l’ordre décroissant de sorte que le chromosome 1, qui est le plus grand, soit premier et que le chromosome 22, qui est le plus petit, soit dernier. Une anomalie chromosomique est identifiée si le caryotype révèle des chromosomes supplémentaires ou manquants, ainsi que des modifications structurelles des chromosomes.

Dans ce caryotype, nous voyons un ensemble de trois chromosomes au-dessus du nombre 21. La trisomie 21 est causée par un autosome supplémentaire aux chromosomes 21 ; les trois autosomes comptés du chromosome 21 sont donc une indication classique du syndrome de Down.

Par conséquent, le syndrome susceptible d’être provoqué par l’anomalie chromosomique indiquée dans le caryotype fourni est le syndrome de Down.

Le syndrome de Down est provoqué par une variation du nombre d’autosomes, les chromosomes qui sont les mêmes entre les cellules masculines et féminines. Cependant, des anomalies chromosomiques peuvent également se produire dans les chromosomes sexuels, qui diffèrent entre les cellules masculines et féminines. Voyons ce qu’il se passe lorsqu’une anomalie chromosomique modifie le nombre de chromosomes sexuels dans le zygote, comme le montre la figure 5.

L’exemple le plus connu de syndrome résultant d’un chromosome sexuel supplémentaire est le syndrome de Klinefelter. Le syndrome de Klinefelter est nommé d’après le Dr Harry Klinefelter, qui a été le premier à décrire les caractéristiques de ce syndrome qu’il a observées chez un groupe d’hommes. Le syndrome de Klinefelter est causé par la présence d’un chromosome X supplémentaire chez les hommes, changeant leurs chromosomes sexuels de XY à XXY. Dans le caryotype ci-dessous sur la figure 6, vous pouvez voir que pour les chromosomes 1 à 22, il y a bien 2 chromosomes, mais pour le chromosome 23, il y en a trois, deux X et un Y. Étant donné que la seule anomalie chromosomique de ce caryotype est un chromosome X supplémentaire, le médecin est capable de diagnostiquer l’individu avec le syndrome de Klinefelter.

Les caractéristiques les plus connues du syndrome de Klinefelter incluent une taille plus grande que la moyenne, l’infertilité, un développement réduit des poils du visage et l’apparition de seins. Ces caractéristiques sont résumées dans la figure 7. Les hommes atteints du syndrome de Klinefelter ont également moins d’hormones sexuelles masculines, la testostérone, ce qui conduit à un retard de la puberté et à la stérilité. L’infertilité chez les hommes signifie qu’ils ont du mal à générer des spermatozoïdes sains, nécessaires au déclenchement d’une grossesse.

Exemple 2: Identifier le syndrome de Klinefelter à l’aide d’un caryotype

Les caryotypes sont des images des chromosomes d’une personne qui peuvent être utilisées pour repérer des anomalies chromosomiques.

Quel syndrome est associé à l’anomalie chromosomique indiquée dans le caryotype ? 

1. le syndrome de Klinefelter
2. le syndrome de Turner
3. la trisomie 21

Réponse

Le caryotype est un test qui identifie et évalue la taille, la forme et le nombre de chromosomes dans les cellules somatiques d’un individu. Chez un humain sans anomalie chromosomique, un caryotype donnera 46 chromosomes regroupés en 22 paires et 1 paire de chromosomes sexuels, soit XX pour les femmes ou XY pour les hommes. Chaque chromosome aura un chromosome homologue pour former une paire. Les paires de chromosomes seront également disposées dans l’ordre décroissant de sorte que le chromosome 1, qui est le plus grand, soit premier et que le chromosome 22, qui est le plus petit, soit dernier. Une anomalie chromosomique est identifiée si le caryotype révèle des chromosomes supplémentaires ou manquants, ainsi que des modifications structurelles des chromosomes.

Dans la dernière paire, il y a trois chromosomes sexuels, ce qui signifie qu’il y a un chromosome X supplémentaire. Le syndrome de Down et le syndrome de Klinefelter sont tous deux causés par un chromosome supplémentaire. Cependant, le syndrome de Down est causé par un autosome supplémentaire, le chromosome 21, tandis que le syndrome de Klinefelter est causé par un chromosome X supplémentaire. Dans le caryotype, nous voyons que le chromosome 21 ne possède que deux autosomes.

Par conséquent, le syndrome susceptible d’être causé par l’anomalie chromosomique indiquée dans le caryotype fourni est le syndrome de Klinefelter.

Même s’il y a un chromosome X supplémentaire dans le syndrome de Klinefelter, cela ne signifie pas que le sexe biologique de la personne est féminin. La présence du chromosome Y (et du gène SRY) dans le syndrome de Klinefelter signifie que les personnes développeront les organes reproducteurs des hommes XY et les structures externes et internes associées. Le syndrome de Klinefelter survient chez environ 1 nouveau-né garçon sur 500–1 000.

Dans le syndrome de Klinefelter, le chromosome X supplémentaire peut provenir soit d’un ovule XX au lieu de X de la mère biologique, soit d’un spermatozoïde XY au lieu de X ou Y du père biologique. Le résultat final, quel que soit le gamète ayant le X supplémentaire, est un zygote avec 47 chromosomes, 44 autosomes et 3 chromosomes sexuels (XXY). Curieusement, comme les caractéristiques du syndrome de Klinefelter peuvent être légères, de nombreux hommes atteints du syndrome de Klinefelter ne sont jamais diagnostiqués et ont une bonne qualité de vie.

Enfin, une variation du nombre de chromosomes dans le zygote peut également signifier la perte d’un chromosome sexuel. La perte d’un chromosome signifie passer d’un nombre attendu de 46 chromosomes à 45 ou moins. Un gamète qui contient un chromosome de moins que le nombre attendu peut s’abréger . Le « n » représente l’ensemble attendu des chromosomes dans un gamète, généralement 23, et le «  » indique l’absence d’un chromosome, comme le montre la figure 8.

L’exemple le plus connu de syndrome résultant d’une perte d’un chromosome sexuel est le syndrome de Turner. Dans le syndrome de Turner, il n’y a qu’un seul chromosome X au lieu des deux chromosomes sexuels attendus. Cela signifie qu’un zygote avec le syndrome de Turner aura un total de 45 chromosomes, 44 autosomes et 1 chromosome sexuel, XO. Dans les cellules féminines normales, il y a deux chromosomes X, ce qui se traduit par la présence de deux chromosomes XX, mais dans le cas du syndrome de Turner, où il manque un chromosome X, le « O » remplace le chromosome manquant..

Dans la figure 9 ci-dessous, vous pouvez voir que pour les chromosomes 1 à 22, il y a 2 chromosomes, mais pour le chromosome 23, il n’y en a qu’un. La seule anomalie chromosomique de ce caryotype étant un chromosome X manquant dans le chromosome 23, le médecin sera en mesure de diagnostiquer l’individu avec le syndrome de Turner.

Les caractéristiques les plus connues du syndrome de Turner sont un cou à l’aspect palmé, la présence de défauts congénitaux au niveau du cœur et des reins, la perte de la fonction ovarienne, l’infertilité et un retard de croissance. La plupart des caractères associés au syndrome de Turner sont liés au chromosome X manquant, ce qui conduit à une expression plus faible des hormones féminines, comme les œstrogènes, et au sous-développement des ovaires. Les personnes atteintes du syndrome de Turner sont susceptibles d’avoir besoin de substituts hormonaux pour atteindre la puberté. Alors que la plupart des personnes atteintes du syndrome de Turner n’ont pas de problèmes d’apprentissage et de mémoire, certaines personnes souffrent de troubles du développement et de l’apprentissage. Les caractéristiques physiques et mentales les plus difficiles liées au syndrome de Turner peuvent être traitées par l’hormonothérapie et des aides éducatives, afin que les femmes atteintes du syndrome de Turner puissent avoir une bonne qualité de vie.

Le syndrome de Turner n’est observé que chez les femmes et survient chez environ 1 femme sur 2 500. Le syndrome de Turner est également la seule anomalie chromosomique où la perte d’un chromosome est tolérée. Si un autre chromosome est perdu ou absent dans un zygote, celui-ci sera incapable de se développer en un fœtus et de naître.

Résumons quelques points clés que nous avons appris.