Fiche de révision : Variation du génome humain

📋 Plan du Cours

1. Définitions et niveaux de variation
2. Polymorphisme génétique
3. Types de polymorphismes
4. Empreintes génétiques
5. Mutations et conséquences
6. Variations ponctuelles de l’ADN
7. Mutations spontanées de réplication
8. Identification par séquençage
9. Mutations chromosomiques

📖 1. Définitions et niveaux de variation

🔑 Notions clés & Définitions

• Variation génomique : Modification de la séquence d’acide nucléique, de l’agencement de plusieurs gènes ou de leur nombre.
• Génotype : Ensemble des variations individuelles de la séquence d’ADN génomique chez un individu donné.
• Ploïdie : Correspond au nombre de chromosomes ou de compléments haploïdes, un individu diploïde possédant deux génomes haploïdes, l’un paternel et l’autre maternel.

★ À maîtriser

📌 Le cours distingue les erreurs réplicatives, qui surviennent spontanément pendant la réplication, des mutations secondaires, qui sont induites par des éléments extérieurs.

• L’ADN humain comporte environ trois milliards de nucléotides et deux individus diffèrent approximativement par 1,5 million de variations, essentiellement dans le génome nucléaire.

Compléments

📌 Les variations ponctuelles touchent un à quelques nucléotides, tandis que les remaniements chromosomiques et les changements du nombre de chromosomes modifient beaucoup plus massivement le génome.

💡 Astuce mémo

Variation généralement neutre, mutation associée à une conséquence pathologique

📖 2. Polymorphisme génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Polymorphisme génétique : Coexistence de plusieurs allèles à un locus donné, l’allèle le plus rare ayant une fréquence supérieure à 1 % dans la population générale.
• Allèle : Version d’un gène située à un locus génomique donné.
• Carte génétique : Décrit la fréquence de recombinaison possible entre deux loci, qu’ils soient proches ou éloignés.

★ À maîtriser

• L’informativité d’un polymorphisme correspond à sa capacité à distinguer deux individus et elle augmente lorsqu’on analyse plusieurs centaines de milliers de SNP plutôt que seulement des séquences répétées.

Compléments

• Dans une population de 1 500 individus, une fréquence rare illustrée par 150 porteurs correspond à une variation sans impact sur la santé ou les caractéristiques des porteurs.

💡 Astuce mémo

Locus → allèles → fréquence supérieure à 1 %

📖 3. Types de polymorphismes

🔑 Notions clés & Définitions

• Polymorphisme de restriction : Variation nucléotidique simple qui crée ou fait disparaître un site de coupure reconnu par une enzyme de restriction.
• SNP : Micropolymorphisme correspondant à une variation simple d’un nucléotide, souvent bi-allélique.
• Séquence palindromique : Séquence qui, lue de 5’ vers 3’ sur chacun des deux brins, donne la même succession de bases.

📝 Points essentiels

📌 Les minisatellites ou VNTR sont des répétitions en tandem d’environ 11 à 30 nucléotides, tandis que les microsatellites ou STR sont des répétitions de deux nucléotides, notamment CA/GT.

📌 Un locus de répétition peut présenter de nombreux allèles dans une population, mais un individu diploïde ne possède que deux allèles à ce locus.

💡 Astuce mémo

Restriction, répétitions, SNP : RRS

📖 4. Empreintes génétiques

★ À maîtriser

• L’empreinte génétique consiste à analyser des positions polymorphes d’une trace d’ADN afin d’identifier un individu ou de comparer la trace à celle d’un suspect.

• En 1985, Alec Jeffreys attribue la technologie des empreintes génétiques à la recherche des combinaisons de polymorphismes chez les individus.

Compléments

• Un panel de police scientifique peut génotyper environ 50 positions polymorphes pour établir une carte d’identité génétique.

💡 Astuce mémo

Plusieurs polymorphismes combinés → identification génétique

📖 5. Mutations et conséquences

📝 Points essentiels

📌 Une mutation est étudiée aux niveaux macroscopique, cellulaire et macromoléculaire, correspondant respectivement au phénotype observable, au nombre ou à la structure des chromosomes, et aux acides nucléiques ou protéines.

📌 Dans la présentation du cours, une mutation a une conséquence physiologique ou pathologique, tandis qu’un polymorphisme est sans conséquence physiologique ou pathologique.

• Une substitution peut modifier un acide aminé et rendre une protéine inactive, une insertion peut décaler le cadre de lecture, et une délétion peut entraîner l’absence de la protéine.

• En 1910, Thomas Morgan publie chez la drosophile une mutation appelée white, caractérisée par des yeux blancs au lieu des yeux rouges habituels.

💡 Astuce mémo

Molécule → cellule → organisme

📖 6. Variations ponctuelles de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Transition : Substitution entre bases de même catégorie, soit une purine par une purine, soit une pyrimidine par une pyrimidine.
• Transversion : Substitution entre bases de catégories différentes, par exemple A remplacée par C ou G remplacée par T.

★ À maîtriser

• Les purines sont l’adénine et la guanine, tandis que les pyrimidines sont la cytosine et la thymine.

• Les transitions sont environ deux fois plus fréquentes que les transversions, et la transition C → T est extrêmement fréquente dans l’organisme humain.

📌 Les insertions ajoutent des nucléotides, les duplications copient les nucléotides précédents, les délétions les retirent et les delins associent une délétion à une insertion.

Compléments

• Une delins qui retire trois nucléotides et en ajoute deux entraîne au total la perte d’un nucléotide.

💡 Astuce mémo

Transition : même famille ; transversion : familles différentes

📖 7. Mutations spontanées de réplication

📝 Points essentiels

• Les formes tautomériques rares peuvent être incorporées pendant la réplication et provoquer une reconnaissance anormale des bases complémentaires.

• Une délétion ou une insertion de nucléotides dans une courte séquence répétée peut résulter d’un glissement de l’ADN polymérase pendant la réplication et décaler le cadre de lecture.

• La délétion de deux nucléotides modifie la lecture des triplets et change la signification des acides aminés à partir de la modification.

• Une boucle simple-brin formée pendant la réplication peut provoquer une expansion d’une répétition de triplets lorsque la polymérase glisse sur des séquences similaires.

💡 Astuce mémo

Mésappariement ou glissement → variation de la séquence

📖 8. Identification par séquençage

📝 Points essentiels

• Le séquençage de Sanger est présenté comme la méthode de séquençage la plus utilisée pour identifier les mutations, et sa mise au point remonte aux années 1980.

• Une substitution peut apparaître comme deux bases différentes à une même position, tandis qu’une perte de nucléotide entraîne des séquences de tailles différentes et un décalage de lecture sur l’électrophorégramme.

📖 9. Mutations chromosomiques

📝 Points essentiels

• La trisomie 21 correspond à trois chromosomes 21 au lieu d’une paire et peut être représentée chez un garçon par le caryotype 47,XY,+21.

• La monosomie du chromosome X, appelée syndrome de Turner, correspond à l’absence d’un chromosome X chez une jeune femme et constitue la seule monosomie viable dans l’espèce humaine.

📊 Tableaux de synthèse

Principaux polymorphismes