chapitre 15 Les bases chromosomiques de l’hérédité 343
des segments d’ADN de tailles inégales, de sorte que l’une des
chromatides perd des gènes, alors que l’autre en reçoit en
trop. Le résultat final d’un tel enjambement non réciproque
donne un chromosome avec une délétion, et un autre avec
une duplication.
Chez un embryon diploïde dont deux chromosomes
homologues ont subi une délétion (ou chez un mâle dont
l’unique chromosome X a perdu un fragment), il peut manquer une partie d’un seul gène si la délétion est courte ou un
certain nombre de gènes essentiels dans le cas de délétions
plus importantes. Ce dernier état est généralement létal. Les
duplications et les translocations ont aussi souvent des effets
nocifs. Dans le cas des translocations réciproques (échanges
de segments entre chromosomes non homologues) et des
inversions, tous les gènes sont présents en nombre normal
chez l’individu qui porte ces anomalies chromosomiques, et
l’équilibre n’est pas rompu (à moins que la rupture du chromosome se soit produite à l’intérieur même d’un gène et ne
perturbe son expression). Il reste que les translocations et les
inversions risquent de se répercuter sur le phénotype, un
gène pouvant s’exprimer en fonction de son emplacement
sur le chromosome, soit de sa position par rapport aux autres
gènes. De tels événements ont parfois des effets dévastateurs :
le lymphome de Burkitt, par exemple, un cancer de cellules
immunitaires, est le plus souvent associé à une translocation
réciproque des chromosomes 8 et 14. On connaît aussi des
cas d’inversion entraînant de graves conséquences, par
exemple lorsqu’il se forme des gamètes portant des délétions
ou des duplications de gènes résultant d’enjambements qui
se sont produits entre le chromosome portant une inversion
et le chromosome normal.
Les maladies humaines résultant
d’aberrations chromosomiques
Les modifications du nombre et de la structure des chromosomes sont associées à certaines maladies graves chez l’être
humain. Comme nous l’avons décrit précédemment, lorsqu’une
nondisjonction survient au cours de la méiose, les gamètes
qui en sont issus et les zygotes produits sont aneuploïdes.
La fréquence des zygotes aneuploïdes peut être assez élevée
chez l’humain. Toutefois, la plupart des aberrations chromosomiques de cette nature ont des conséquences si désastreuses
sur le développement que les embryons atteints sont expulsés spontanément bien avant la naissance. Certains types
d’aneuploïdie perturbent moins l’équilibre génétique que les
autres, de sorte que les grossesses sont menées à terme et que
les individus atteints de l’anomalie vivent un certain temps.
Chaque type d’aneuploïdie (il y en aurait une dizaine chez
l’humain) s’accompagne d’un ensemble de symptômes (un syndrome) caractéristiques, mais ils ont presque toujours un effet
sur le développement de l’encéphale. Les maladies géné tiques
causées par l’aneuploïdie peuvent être diagnostiquées chez
les fœtus avant la naissance (voir la figure 14.19, p. 320).
Le syndrome de Down (trisomie 21)
L’état aneuploïde appelé syndrome de Down survient à une
fréquence qui se situe entre 1 sur 700 et 1 sur 1 000 naissances,
mais la fréquence réelle, tenant compte des avortements spontanés, est probablement beaucoup plus élevée (figure 15.15).
Ce syndrome porte le nom du médecin britannique John
Langdon Down, qui l’a décrit en 1866. La maladie est habituellement due à la présence surnuméraire du plus petit des
chromosomes humains, ne portant que 225 gènes, le chromosome 21 : chaque cellule a donc 47 chromosomes au total
au lieu de 46. Par convention, on désigne ce syndrome de la
façon suivante : 47, 121. Comme la cellule est trisomique
pour le chromosome 21, le syndrome de Down est souvent
appelé trisomie 21 (il s’agit de la première trisomie humaine
découverte et de la mutation chromosomique la plus fréquente). Les personnes atteintes ont des traits faciaux caractéristiques, une petite taille, des malformations cardiaques
soignables, et un retard de développement. Elles ont un risque
m Figure 15.14 Les altérations de la structure chromosomique.
Les flèches rouges indiquent les endroits où les chromosomes se brisent.
Les parties colorées en violet foncé représentent les morceaux de chromosome affectés par les remaniements.
A B C D E
F G H
A B C B C D E
A B C
F G H
E
A D C B E
M N O C D E
A B P Q
Une délétion est la perte d’un segment
de chromosome.
A B C D E
F G H
A B C D E
F G H
A B C D E
F G H
M N O P Q
R
F G H
F G H
F G H
R
Une translocation déplace un segment
d’un chromosome sur un chromosome non
homologue. La translocation réciproque, la plus
commune, se produit quand des chromosomes
non homologues échangent des fragments.
(a) Délétion
Une duplication est la répétition d’un segment.
Une inversion est le retournement d’un segment
dans un même chromosome.
(b) Duplication
(c) Inversion
(d) Translocation
La translocation non réciproque est moins fréquente : elle a lieu
lorsqu’un chromosome donne un fragment à un chromosome
non homologue sans en recevoir un autre en échange (elle
n’est pas illustrée).
des segments d’ADN de tailles inégales, de sorte que l’une des
chromatides perd des gènes, alors que l’autre en reçoit en
trop. Le résultat final d’un tel enjambement non réciproque
donne un chromosome avec une délétion, et un autre avec
une duplication.
Chez un embryon diploïde dont deux chromosomes
homologues ont subi une délétion (ou chez un mâle dont
l’unique chromosome X a perdu un fragment), il peut manquer une partie d’un seul gène si la délétion est courte ou un
certain nombre de gènes essentiels dans le cas de délétions
plus importantes. Ce dernier état est généralement létal. Les
duplications et les translocations ont aussi souvent des effets
nocifs. Dans le cas des translocations réciproques (échanges
de segments entre chromosomes non homologues) et des
inversions, tous les gènes sont présents en nombre normal
chez l’individu qui porte ces anomalies chromosomiques, et
l’équilibre n’est pas rompu (à moins que la rupture du chromosome se soit produite à l’intérieur même d’un gène et ne
perturbe son expression). Il reste que les translocations et les
inversions risquent de se répercuter sur le phénotype, un
gène pouvant s’exprimer en fonction de son emplacement
sur le chromosome, soit de sa position par rapport aux autres
gènes. De tels événements ont parfois des effets dévastateurs :
le lymphome de Burkitt, par exemple, un cancer de cellules
immunitaires, est le plus souvent associé à une translocation
réciproque des chromosomes 8 et 14. On connaît aussi des
cas d’inversion entraînant de graves conséquences, par
exemple lorsqu’il se forme des gamètes portant des délétions
ou des duplications de gènes résultant d’enjambements qui
se sont produits entre le chromosome portant une inversion
et le chromosome normal.
Les maladies humaines résultant
d’aberrations chromosomiques
Les modifications du nombre et de la structure des chromosomes sont associées à certaines maladies graves chez l’être
humain. Comme nous l’avons décrit précédemment, lorsqu’une
nondisjonction survient au cours de la méiose, les gamètes
qui en sont issus et les zygotes produits sont aneuploïdes.
La fréquence des zygotes aneuploïdes peut être assez élevée
chez l’humain. Toutefois, la plupart des aberrations chromosomiques de cette nature ont des conséquences si désastreuses
sur le développement que les embryons atteints sont expulsés spontanément bien avant la naissance. Certains types
d’aneuploïdie perturbent moins l’équilibre génétique que les
autres, de sorte que les grossesses sont menées à terme et que
les individus atteints de l’anomalie vivent un certain temps.
Chaque type d’aneuploïdie (il y en aurait une dizaine chez
l’humain) s’accompagne d’un ensemble de symptômes (un syndrome) caractéristiques, mais ils ont presque toujours un effet
sur le développement de l’encéphale. Les maladies géné tiques
causées par l’aneuploïdie peuvent être diagnostiquées chez
les fœtus avant la naissance (voir la figure 14.19, p. 320).
Le syndrome de Down (trisomie 21)
L’état aneuploïde appelé syndrome de Down survient à une
fréquence qui se situe entre 1 sur 700 et 1 sur 1 000 naissances,
mais la fréquence réelle, tenant compte des avortements spontanés, est probablement beaucoup plus élevée (figure 15.15).
Ce syndrome porte le nom du médecin britannique John
Langdon Down, qui l’a décrit en 1866. La maladie est habituellement due à la présence surnuméraire du plus petit des
chromosomes humains, ne portant que 225 gènes, le chromosome 21 : chaque cellule a donc 47 chromosomes au total
au lieu de 46. Par convention, on désigne ce syndrome de la
façon suivante : 47, 121. Comme la cellule est trisomique
pour le chromosome 21, le syndrome de Down est souvent
appelé trisomie 21 (il s’agit de la première trisomie humaine
découverte et de la mutation chromosomique la plus fréquente). Les personnes atteintes ont des traits faciaux caractéristiques, une petite taille, des malformations cardiaques
soignables, et un retard de développement. Elles ont un risque
m Figure 15.14 Les altérations de la structure chromosomique.
Les flèches rouges indiquent les endroits où les chromosomes se brisent.
Les parties colorées en violet foncé représentent les morceaux de chromosome affectés par les remaniements.
A B C D E
F G H
A B C B C D E
A B C
F G H
E
A D C B E
M N O C D E
A B P Q
Une délétion est la perte d’un segment
de chromosome.
A B C D E
F G H
A B C D E
F G H
A B C D E
F G H
M N O P Q
R
F G H
F G H
F G H
R
Une translocation déplace un segment
d’un chromosome sur un chromosome non
homologue. La translocation réciproque, la plus
commune, se produit quand des chromosomes
non homologues échangent des fragments.
(a) Délétion
Une duplication est la répétition d’un segment.
Une inversion est le retournement d’un segment
dans un même chromosome.
(b) Duplication
(c) Inversion
(d) Translocation
La translocation non réciproque est moins fréquente : elle a lieu
lorsqu’un chromosome donne un fragment à un chromosome
non homologue sans en recevoir un autre en échange (elle
n’est pas illustrée).