Le nombre de chromosomes ne change pas, on observe un réarrangement des chromosomes. Mutations chromosomiques

1. Donner des définitions de concepts.
chromosomes homologués - appariés, identiques en taille, en forme et portant les mêmes gènes.
Centromère La région à laquelle les fibres du fuseau se fixent lors de la division cellulaire.
ensemble diploïde - ensemble de chromosomes, représenté par des paires de chromosomes.
Caryotype- un ensemble de tous les signes d'un ensemble de chromosomes, caractéristique d'une espèce particulière.
cellule somatique - cellule du corps.

3. Quelles caractéristiques structurelles du noyau assurent l'échange de substances entre le noyau et le cytoplasme ?
Les pores nucléaires de l'enveloppe nucléaire permettent l'échange de substances entre le noyau et la cellule.

4. Comparez les termes "chromosome" et "chromatine". Que représentent-ils ? Quelle est leur différence fondamentale ?
La chromatine est un complexe de molécules d'ADN avec des histones dans le noyau, entre les divisions cellulaires. L'ADN est dans un état non tordu et déspiralisé. Un chromosome est un complexe d'ADN avec des histones à l'état compact, qui se forme dans le noyau d'une cellule se préparant à la division.

5. Croquis apparence chromosome doublé (schématiquement) et signe ses parties principales.

6. Qu'appelle-t-on un ensemble de chromosomes ? Quels types d'ensembles de chromosomes connaissez-vous ?
Ensemble de chromosomes - le nombre de chromosomes dans une cellule, caractéristique d'une espèce particulière. Il arrive diploïde - représenté par des chromosomes appariés, et haploïde - unique, caractéristique des cellules germinales.

7. Formulez une question au texte ci-dessous à partir du § 2.8 et proposez votre propre réponse.
Il n'y a pas de relation entre le nombre de chromosomes et le niveau d'organisation d'une espèce donnée : les formes primitives peuvent avoir plus de chromosomes que les formes très organisées, et inversement. Par exemple, chez des espèces aussi éloignées que le lézard agile et le renard, le nombre de chromosomes est le même et égal à 38, chez l'homme et le frêne - 46 chromosomes chacun, chez le poulet - 78 et chez l'écrevisse - plus de 110 !
Question: L'affirmation suivante est-elle vraie : « Plus le niveau de développement d'un organisme est élevé, plus son nombre de chromosomes est élevé » ?
Réponse : non, ce n'est pas vrai. Il n'y a pas de relation entre le nombre de chromosomes et le niveau d'organisation d'une espèce : les formes primitives peuvent avoir plus de chromosomes que celles très organisées, et inversement.

8. Tâche cognitive.
Demandez-vous si vous avez rencontré dans d'autres cours de biologie (par exemple, en étudiant la section Botanique) des informations sur les cellules d'organismes eucaryotes qui n'ont pas de noyau et qui fonctionnent néanmoins pendant une longue période. Comment pouvez-vous expliquer leur viabilité?
Érythrocytes - leur noyau est remplacé par l'hémoglobine, les cellules du tube criblé des plantes ne sont pas de «vraies» cellules, en elles le cytoplasme est mélangé à la sève cellulaire, à l'exception du noyau de la plupart des organites. De telles cellules ne remplissent qu'une fonction de transport, elles ne peuvent pas se diviser.

9. Choisissez la bonne réponse.
Essai 1
L'enveloppe nucléaire est formée :
3) deux membranes, a des pores ;

Essai 2
Le nucléole dans le noyau fournit :
3) formation de sous-unités de ribosomes ;

Essai 3
La totalité de tous les signes d'un ensemble de chromosomes caractéristiques d'une espèce :
3) caryotype ;

10. Expliquez l'origine et sens général mot (terme), basé sur le sens des racines qui le composent.

11. Choisissez un terme et expliquez comment son sens moderne correspond au sens originel de ses racines.
Le terme choisi est chromosome.
Correspondance - signifiait auparavant "corps de couleur". Mais les fonctions du chromosome sont devenues connues, morphologiquement le terme a le sens correct.

12. Formulez et notez les idées principales du § 2.8.
Toutes les cellules eucaryotes ont un noyau, qui est associé au cytoplasme, qui assure l'unité de la cellule. Le noyau régule tous les processus dans la cellule. Il se compose de l'enveloppe nucléaire, de la sève nucléaire, du nucléole et de la chromatine. Au cours de la division cellulaire, la chromatine s'enroule et forme les chromosomes. Les chromosomes sont constitués de chromatides et d'un centromère.
La totalité de toutes les caractéristiques de l'ensemble chromosomique d'une espèce particulière est appelée caryotype. L'ensemble de chromosomes est diploïde (dans les cellules du corps) et haploïde (dans les cellules germinales). Il n'y a pas de relation entre le nombre de chromosomes et le niveau d'organisation de l'espèce.

Les mutations chromosomiques sont les causes des maladies chromosomiques.

Les mutations chromosomiques sont des modifications structurelles des chromosomes individuels, généralement visibles au microscope optique. Impliqué dans la mutation chromosomique grand nombre(de quelques dizaines à plusieurs centaines) de gènes, ce qui entraîne une modification de l'ensemble diploïde normal. Bien que les aberrations chromosomiques ne modifient généralement pas la séquence d'ADN dans des gènes spécifiques, la modification du nombre de copies de gènes dans le génome entraîne un déséquilibre génétique dû à un manque ou à un excès de matériel génétique. Il y en a deux Grands groupes mutations chromosomiques : intrachromosomiques et interchromosomiques

Les mutations intrachromosomiques sont des aberrations au sein d'un chromosome. Ceux-ci inclus:

- perte d'une des sections du chromosome, interne ou terminale. Cela peut entraîner une violation de l'embryogenèse et la formation de multiples anomalies du développement (par exemple, une délétion dans la région du bras court du 5e chromosome, désignée par 5p-, entraîne un sous-développement du larynx, des malformations cardiaques, un retard mental Ce complexe symptomatique est connu sous le nom de syndrome du « cri du chat », car chez l'enfant malade, en raison d'une anomalie du larynx, les pleurs ressemblent à un miaulement de chat) ;

Inversions. À la suite de deux points de rupture dans le chromosome, le fragment résultant est incrusté sur ancien lieu après avoir tourné à 180 o. En conséquence, seul l'ordre des gènes est violé ;

duplications - doublement (ou multiplication) de n'importe quelle partie du chromosome (par exemple, la trisomie le long du bras court du 9ème chromosome provoque de multiples défauts, y compris la microcéphalie, un retard du développement physique, mental et intellectuel).

Les mutations interchromosomiques, ou mutations de réarrangement, sont l'échange de fragments entre chromosomes non homologues. Ces mutations sont appelées translocations (du latin trans - pour, à travers et locus - lieu). Il:

translocation réciproque - deux chromosomes échangent leurs fragments ;

translocation non réciproque - un fragment d'un chromosome est transporté vers un autre;

fusion "centrique" (translocation Robertsonienne) - la connexion de deux chromosomes acrocentriques dans la région de leurs centromères avec la perte de bras courts.

Avec une rupture transversale des chromatides à travers les centromères, les chromatides "sœurs" deviennent des bras "miroirs" de deux chromosomes différents contenant les mêmes ensembles de gènes. Ces chromosomes sont appelés isochromosomes.

Les translocations et les inversions, qui sont des réarrangements chromosomiques équilibrés, n'ont pas de manifestations phénotypiques, mais en raison de la ségrégation des chromosomes réarrangés lors de la méiose, elles peuvent former des gamètes déséquilibrés, ce qui entraînera l'émergence d'une progéniture présentant des anomalies chromosomiques.

Mutations génomiques

Les mutations génomiques, comme les mutations chromosomiques, sont à l'origine des maladies chromosomiques.

Les mutations génomiques comprennent l'aneuploïdie et les modifications de la ploïdie des chromosomes structurellement inchangés. Les mutations génomiques sont détectées par des méthodes cytogénétiques.

L'aneuploïdie est une modification (diminution - monosomie, augmentation - trisomie) du nombre de chromosomes dans l'ensemble diploïde, non multiple de l'haploïde (2n + 1, 2n-1, etc.).

Polyploïdie - une augmentation du nombre d'ensembles de chromosomes, un multiple de celui haploïde (3n, 4n, 5n, etc.).

Chez l'homme, la polyploïdie, ainsi que la plupart des aneuploïdies, sont des mutations létales.

Les mutations génomiques les plus courantes comprennent :

trisomie - présence de trois chromosomes homologues dans le caryotype (par exemple, pour la 21e paire avec la maladie de Down, pour la 18e paire avec le syndrome d'Edwards, pour la 13e paire avec le syndrome de Patau; pour les chromosomes sexuels : XXX, XXY, XYY) ;

monosomie - la présence d'un seul des deux chromosomes homologues. Avec la monosomie pour l'un des autosomes, le développement normal de l'embryon n'est pas possible. La seule monosomie humaine compatible avec la vie - la monosomie sur le chromosome X - conduit au syndrome de Shereshevsky-Turner (45,X).

La raison conduisant à l'aneuploïdie est la non-disjonction des chromosomes lors de la division cellulaire lors de la formation des cellules germinales ou la perte de chromosomes à la suite d'un retard d'anaphase, lorsqu'un des chromosomes homologues peut être en retard sur d'autres chromosomes non homologues lors du mouvement vers le pôle. Le terme non-disjonction signifie l'absence de séparation des chromosomes ou des chromatides lors de la méiose ou de la mitose.

La non-disjonction chromosomique est le plus souvent observée lors de la méiose. Les chromosomes, qui devraient normalement se diviser pendant la méiose, restent connectés ensemble et se déplacent en anaphase vers un pôle de la cellule, ainsi deux gamètes apparaissent, dont l'un a un chromosome supplémentaire et l'autre n'a pas ce chromosome. Lorsqu'un gamète avec un ensemble normal de chromosomes est fécondé par un gamète avec un chromosome supplémentaire, une trisomie se produit (c'est-à-dire qu'il y a trois chromosomes homologues dans la cellule), lorsqu'un gamète sans un chromosome est fécondé, un zygote avec monosomie se produit. Si un zygote monosomique est formé sur n'importe quel chromosome autosomique, le développement de l'organisme s'arrête aux premiers stades de développement.

Toutes sortes de mutations surviennent dans les cellules somatiques (y compris sous l'influence de divers rayonnements), qui sont également caractéristiques des cellules germinales.

Toutes les maladies héréditaires causées par la présence d'un gène pathologique sont héritées conformément aux lois de Mendel. L'apparition de maladies héréditaires est due à des violations dans le processus de stockage, de transmission et de mise en œuvre des informations héréditaires. Le rôle clé des facteurs héréditaires dans la survenue d'un gène pathologique conduisant à une maladie est confirmé par la fréquence très élevée d'un certain nombre de maladies dans certaines familles par rapport à la population générale.

Au cœur de la survenue des maladies héréditaires se trouvent les mutations : principalement chromosomiques et géniques. Par conséquent, les maladies génétiques chromosomiques et héréditaires sont distinguées.

Les maladies chromosomiques sont classées selon le type de gène ou de mutation chromosomique et la personnalité concomitante impliquée dans la modification chromosomique. À cet égard, le principe pathogénétique important pour la division selon le principe nosologique de la pathologie héréditaire est maintenu :

Pour chaque maladie, une structure génétique (un chromosome et son segment) est établie, qui détermine la pathologie ;

Il révèle ce qu'est la maladie génétique. Il est déterminé par le manque ou l'excès de matériel chromosomique.

TROUBLES NUMÉRIQUES : ils consistent en une modification de la ploïdie de l'ensemble chromosomique et en la déviation du nombre de chromosomes diploïdes pour chacune de leurs paires vers une diminution (une telle violation est appelée monosomie) ou vers une augmentation (trisomie et autres formes de polysomie). Les organismes triploïdes et tétraploïdes sont bien étudiés; leur fréquence est faible. Il s'agit principalement d'embryons auto-avortés (fausses couches) et de mort-nés. Si, néanmoins, des nouveau-nés atteints de tels troubles apparaissent, ils ne vivent généralement pas plus de 10 jours.

Les mutations génomiques sur les chromosomes individuels sont nombreuses ; elles constituent l'essentiel des maladies chromosomiques. Une monosomie complète est observée sur le chromosome X, conduisant au développement du syndrome de Sherevsky-Turner. La monosomie autosomique chez les naissances vivantes est très rare. Les naissances vivantes sont des organismes avec une proportion importante de cellules normales : la monosomie concerne les autosomes 21 et 22.

Les trisomies complètes ont été étudiées pour un nombre beaucoup plus important de chromosomes : les chromosomes 8, 9, 13, 14, 18, 21, 22 et X. Le nombre de chromosomes X chez un individu peut atteindre jusqu'à 5 et en même temps sa viabilité est préservée, le plus souvent de courte durée.

Les modifications du nombre de chromosomes individuels provoquent des perturbations dans leur distribution entre les cellules filles au cours des première et deuxième divisions méiotiques de la gamétogenèse ou des premières divisions d'un œuf fécondé.

Les raisons d'une telle violation peuvent être:

Violation de la divergence lors de l'anaphase du chromosome redoublé, à la suite de quoi le chromosome dupliqué ne pénètre que dans une cellule fille.

Violation de la conjugaison des chromosomes homologues, qui peut également perturber la divergence correcte des homologues dans les cellules filles.

Le décalage des chromosomes en anaphase lorsqu'ils divergent dans la cellule fille, ce qui peut entraîner la perte d'un chromosome.

Si l'un des troubles ci-dessus survient dans deux divisions consécutives ou plus, une tétrosomie et d'autres types de polysomie se produisent.

VIOLATIONS STRUCTURELLES. Quel que soit leur type, ils provoquent des parties du matériel sur un chromosome donné (monosomie partielle), ou son excès (trisomie partielle). De simples délétions de toute l'épaule, interstitielle et terminale (terminale), peuvent conduire à une monosomie partielle. Dans le cas de délétions terminales des deux bras, le chromosome X peut devenir circulaire. De tels événements peuvent survenir à n'importe quel stade de la gamétogenèse, y compris après l'achèvement des deux divisions méiotiques par la cellule germinale. De plus, des réarrangements équilibrés de typoinversions, de translocations réciproques et Robertsoniennes existant dans le corps du parent peuvent également conduire à une monosomie partielle. Ceci est le résultat de la formation d'un gamète déséquilibré. Les trisomies partielles se produisent également différemment. Il peut s'agir de nouvelles duplications de l'un ou l'autre segment. Mais le plus souvent elles sont héritées de parents phénotypiques normaux porteurs de translocations équilibrées ou d'inversions du fait d'un chromosome déséquilibré vers un excès de matériel entrant dans le gamète. Séparément, la monosomie ou la trisomie partielle sont moins fréquentes qu'en association, lorsque le patient présente simultanément une monosomie partielle sur un chromosome et une trisomie partielle sur l'autre.

Le groupe principal consiste en des changements dans le contenu de l'hétérochromatine structurelle dans le chromosome. Ce phénomène sous-tend le polymorphisme normal, lorsque les variations de la teneur en hétérochromatine n'entraînent pas de modifications défavorables du phénotype. Cependant, dans certains cas, un déséquilibre dans les régions d'hétérochromatine conduit à la destruction du développement mental.

Avec l'aide de réarrangements chromosomiques, il est possible:

1. étudier l'interaction des gènes lorsque leur position dans le chromosome change;
2. connaître l'influence de la localisation du matériel euchromatique et hétérochromatique sur l'effet phénotypique du gène ;
3. explorer les relations interchromosomiques dans le génotype d'un organisme ;
4. recevoir de nouveaux groupes d'embrayage.

Autrement dit, la structure du caryotype et du génotype des espèces, élaborée au cours de l'évolution depuis des centaines de milliers et des millions d'années, le généticien a la capacité de la reconstituer sur plusieurs générations. À l'aide de réarrangements chromosomiques, de nouveaux systèmes de génotypes peuvent être créés.

Les réarrangements chromosomiques, qui se produisent à la fois au sein d'un même chromosome et entre des chromosomes non homologues, sont un mécanisme très important pour la recombinaison génique au sein de l'ensemble chromosomique de chaque espèce.

De ce qui précède, il devrait être clair que les réarrangements chromosomiques peuvent modifier le comportement des chromosomes lors de la méiose, l'action des gènes, les propriétés de la dominance des gènes, la nature de la recombinaison des gènes, la gamétogenèse, etc. Puisque la sélection naturelle contrôle tous les processus dans le corps , il est évident que la progéniture d'organismes avec différents réarrangements chromosomiques aura des chances de survie différentes.

Nous avons déjà dit que le phénomène de variabilité héréditaire homologue s'explique dans un certain nombre de cas par l'origine des espèces à partir des réarrangements chromosomiques du caryotype initial. Cependant, il convient de rappeler que lorsque la loi des séries homologiques a été formulée, il n'y avait pas encore suffisamment de faits sur la présence de réarrangements chromosomiques, et la loi a été élaborée sur la base de la classification phénotypique de la variabilité héréditaire.

Un grand nombre de faits ont maintenant été accumulés en génétique, permettant de reconnaître que l'un des principaux mécanismes qui déterminent l'apparition de séries homologues de mutations chez des espèces étroitement apparentées est le processus de réarrangements chromosomiques. Les translocations, les inversions, les duplications et la polyploïdie dans le processus de différenciation des espèces en races, sous-espèces et nouvelles espèces jouent le rôle de facteurs isolants d'un groupe d'individus par rapport à un autre. Ces réarrangements chromosomiques entraînent le non-croisement des individus dans la population, ainsi qu'une diminution de la fertilité et de la viabilité des zygotes en raison d'une violation de l'équilibre génétique. Mais en cas d'émergence d'une forme viable homozygote pour la translocation, l'inversion ou la duplication, elle peut être adaptée à certaines conditions existence et se reproduit librement, puis se sépare en le nouveau genre. Cette nouvelle espèce conserve les mêmes gènes, mais ils se retrouveront soit dans des groupes de liaison différents, soit dans une séquence différente. De tels gènes peuvent muter dans le même sens que dans l'espèce d'origine, et ainsi donner lieu à des séries homologues de mutations. Comme le montrent les études génétiques d'espèces apparentées, en particulier dans le genre Drosophila, leurs systèmes génétiques sont très similaires et les différences concernent principalement l'emplacement des gènes individuels.

Le rôle des réarrangements chromosomiques est également important pour l'évolution du génotype. Il a été démontré qu'à la suite de translocations, de duplications et d'inversions, les gènes modifient le caractère de Dominance en raison de l'effet de position. Si une mutation bénéfique d'un gène est récessive, alors au moyen de l'effet de position, elle peut se manifester à l'état hétérozygote et être stabilisée dans la vie de l'espèce. L'importance des translocations est particulièrement grande dans le transfert de sections individuelles d'autosomes vers les chromosomes sexuels. Ces réarrangements sont un facteur important dans la détermination de la consanguinité des espèces animales.

Comme nous le savons déjà, le chromosome Y est souvent constitué d'hétérochromatine et est génétiquement inactif. Mais chez différents animaux, il se manifeste à des degrés différents. Ainsi, avec une faible activité générale du chromosome Y de la drosophile, une de ses régions est cependant homologue à une région du chromosome X. Dans le chromosome Y humain, une telle région est beaucoup plus longue, il en va de même dans la plante melandrium.

Dans les chromosomes X et Y, il peut y avoir à la fois des régions homologues et non homologues, c'est-à-dire que le chromosome X a toujours sa propre région caractéristique, qui est absente dans le chromosome Y; les gènes de cette région seront hérités liés au sexe. Le chromosome Y possède également une région non représentée sur le chromosome X. Les traits déterminés par les gènes de cette région (gènes holandriques) ne sont hérités que par la lignée mâle avec des mâles hétérogamétiques.

Des régions homologues et non homologues dans les chromosomes sexuels, évidemment, pourraient également se produire par des réarrangements chromosomiques. Ceci est démontré par le fait que dans de nombreuses espèces animales, le nombre de chromosomes hétéromorphes varie considérablement.

Le déroulement d'un éventuel échange de fragments entre le chromosome X et l'autosome dans le sexe hétérogamétique X0 à la suite d'une translocation est schématisé. À la suite de ce réarrangement, un nouveau type d'hétérochromosomes X 1 X 2 Y est formé.L'analyse cytologique de la méiose dans de telles formes montre la formation de trivalents, ce qui confirme l'exactitude de l'hypothèse sur l'origine des chromosomes hétéromorphes par translocations.

L'analyse cytologique de certaines espèces animales apparentées montre que le nombre haploïde de chromosomes dans leur ensemble diffère, tandis que les chromosomes individuels peuvent porter des régions homologues. Chez certaines espèces apparentées de Drosophile, 3 paires de chromosomes sont connues (D. willistoni), chez d'autres - 4 paires (D. melanogaster et D. americana), dans le troisième groupe - 6 paires (D. virilis).

Les chromosomes peuvent se transformer en chromosomes à deux bras et, inversement, le nombre de chromosomes dans un ensemble peut également changer.

Les résultats de l'étude des réarrangements chromosomiques convainquent, premièrement, qu'il existe une discrétion linéaire des chromosomes et, deuxièmement, que le génotype est un système intégral, et non la somme de gènes individuels.

La prise en compte des réarrangements chromosomiques conduit à la conclusion qu'ils sont :

1. sous-tendent les changements dans les groupes de liaison des gènes ;
2. changer la nature de l'héritage des traits et des propriétés dans les générations;
3. modifier l'expression et l'interaction des gènes ;
4. ils ne sont pas seulement une source de variabilité héréditaire de nature combinatoire, mais aussi un mécanisme de transformation du génotype et du caryotype au cours de l'évolution ;
5. indiquent que de nombreux gènes considérés comme des mutations ponctuelles "classiques" s'avèrent être soit des duplications, soit des délétions, soit des inversions.

Les réarrangements chromosomiques servent de méthode de localisation cytogénétique des gènes dans les chromosomes, de méthode d'étude du mécanisme de la méiose et de cartographie fine des gènes. Ils peuvent être utilisés à des fins pratiques pour modifier les groupes de liaison de gènes qui déterminent les caractères économiquement précieux.

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Les mutations chromosomiques (sinon on les appelle aberrations, réarrangements) sont des modifications imprévisibles de la structure des chromosomes. Le plus souvent, ils sont causés par des problèmes survenant lors de la division cellulaire. L'impact de l'initiation des facteurs environnementaux est un autre raison possible mutations chromosomiques. Voyons quelles peuvent être les manifestations de tels changements dans la structure des chromosomes et quelles conséquences ils ont pour la cellule et l'organisme tout entier.

Mutations. Dispositions générales

En biologie, une mutation est définie comme un changement permanent dans la structure du matériel génétique. Que signifie "persistant" ? Il est hérité par les descendants d'un organisme qui a un ADN mutant. Cela se passe de la manière suivante. Une cellule reçoit le mauvais ADN. Il se divise et deux filles copient complètement sa structure, c'est-à-dire qu'elles contiennent également du matériel génétique modifié. De plus, il existe de plus en plus de telles cellules et si l'organisme procède à la reproduction, ses descendants reçoivent un génotype mutant similaire.

Les mutations ne passent généralement pas inaperçues. Certains d'entre eux modifient tellement le corps que le résultat de ces changements est fatal. Certains d'entre eux font fonctionner l'organisme d'une manière nouvelle, réduisant sa capacité d'adaptation et entraînant des pathologies graves. Et un très petit nombre de mutations profite au corps, augmentant ainsi sa capacité à s'adapter aux conditions environnementales.

Attribuer des mutations géniques, chromosomiques et génomiques. Une telle classification est basée sur les différences qui se produisent dans différentes structures du matériel génétique. Les mutations chromosomiques affectent ainsi la structure des chromosomes, les mutations génétiques - la séquence de nucléotides dans les gènes, et les mutations génomiques modifient le génome de l'organisme entier, ajoutant ou supprimant tout un ensemble de chromosomes.

Parlons plus en détail des mutations chromosomiques.

Que sont les réarrangements chromosomiques ?

Selon la localisation des changements qui se produisent, on distingue les types de mutations chromosomiques suivants.

1. Intrachromosomique - transformation du matériel génétique dans un chromosome.
2. Interchromosomique - réarrangements, à la suite desquels deux chromosomes non homologues échangent leurs sections. Les chromosomes non homologues contiennent des gènes différents et ne se rencontrent pas pendant la méiose.

Chacun de ces types d'aberrations correspond à certains types de mutations chromosomiques.

Suppressions

Une délétion est une séparation ou une perte d'une partie d'un chromosome. Il est facile de deviner que ce type de mutation est intrachromosomique.

Si la partie extrême du chromosome est séparée, la délétion est appelée terminale. S'il y a une perte de matériel génétique plus près du centre du chromosome, une telle délétion est appelée interstitielle.

Ce type de mutation peut affecter la viabilité de l'organisme. Par exemple, la perte d'une partie du chromosome codant pour un certain gène confère à une personne une immunité contre le virus de l'immunodéficience. Cette mutation adaptative est apparue il y a environ 2000 ans, et certaines personnes atteintes du SIDA ont réussi à survivre uniquement parce qu'elles ont eu la chance d'avoir des chromosomes avec une structure altérée.

Duplications

Un autre type de mutations intrachromosomiques est les duplications. Il s'agit d'une copie d'une section du chromosome, qui se produit en raison d'une erreur dans le soi-disant croisement, ou croisement dans le processus de division cellulaire.

La région ainsi copiée peut conserver sa position, tourner à 180°, voire répéter plusieurs fois, et alors une telle mutation est appelée amplification.

Chez les plantes, la quantité de matériel génétique peut augmenter précisément grâce à de multiples duplications. Dans ce cas, la capacité d'adaptation de l'ensemble de l'espèce change généralement, ce qui signifie que de telles mutations sont d'une grande importance évolutive.

Renversements

Se référer également aux mutations intrachromosomiques. L'inversion est une rotation d'une certaine section du chromosome de 180 °.

La partie du chromosome inversée à la suite d'une inversion peut être située d'un côté du centromère (inversion paracentrique) ou de ses côtés opposés (péricentrique). Le centromère est la région dite de la constriction primaire du chromosome.

Les inversions n'affectent généralement pas signes extérieurs organisme et ne conduisent pas à des pathologies. Il existe cependant une hypothèse selon laquelle chez les femmes présentant une inversion d'une certaine partie du neuvième chromosome, la probabilité de fausse couche pendant la grossesse augmente de 30%.

Translocations

La translocation est le déplacement d'une section d'un chromosome vers un autre. Ces mutations sont de type interchromosomique. Il existe deux types de translocations.

1. Réciproque - c'est l'échange de deux chromosomes dans certaines zones.
2. Robertsonian - la fusion de deux chromosomes avec un bras court (acrocentrique). Dans le processus de translocation robertsonienne, de courtes sections des deux chromosomes sont perdues.

Les translocations réciproques entraînent des problèmes de fertilité chez l'homme. Parfois, de telles mutations provoquent une fausse couche ou conduisent à la naissance d'enfants atteints de pathologies congénitales du développement.

Les translocations robertsoniennes sont assez fréquentes chez l'homme. En particulier, si la translocation se produit avec la participation du chromosome 21, le fœtus développe le syndrome de Down, l'une des pathologies congénitales les plus fréquemment enregistrées.

isochromosomes

Les isochromosomes sont des chromosomes qui ont perdu un bras, mais en même temps l'ont remplacé par Copie exacte ton autre épaule. C'est-à-dire qu'en fait, un tel processus peut être considéré comme une suppression et une inversion dans un seul flacon. Dans de très rares cas, ces chromosomes ont deux centromères.

Les isochromosomes sont présents dans le génotype des femmes atteintes du syndrome de Shereshevsky-Turner.

Tous les types de mutations chromosomiques décrites ci-dessus sont inhérentes à divers organismes vivants, y compris les humains. Comment se manifestent-ils ?

Mutations chromosomiques. Exemples

Des mutations peuvent se produire dans les chromosomes sexuels et dans les autosomes (tous les autres chromosomes appariés de la cellule). Si la mutagenèse affecte les chromosomes sexuels, les conséquences pour l'organisme sont généralement graves. Des pathologies congénitales surviennent qui affectent le développement mental de l'individu et se traduisent généralement par des modifications du phénotype. C'est-à-dire que les organismes extérieurement mutants diffèrent des organismes normaux.

Les mutations génomiques et chromosomiques sont plus fréquentes chez les plantes. Cependant, on les trouve aussi bien chez les animaux que chez les humains. Les mutations chromosomiques, dont nous examinerons ci-dessous des exemples, se manifestent par la survenue de pathologies héréditaires sévères. Il s'agit du syndrome de Wolff-Hirschhorn, du syndrome du "cri du chat", de la trisomie partielle le long du bras court du chromosome 9 et de quelques autres.

Syndrome "cri de chat"

Cette maladie a été découverte en 1963. Il survient en raison d'une monosomie partielle sur le bras court du chromosome 5, due à une délétion. Un bébé sur 45 000 naît avec ce syndrome.

Pourquoi cette maladie porte-t-elle ce nom ? Les enfants atteints de cette maladie ont un cri caractéristique qui ressemble au miaulement d'un chat.

Avec la suppression du bras court du cinquième chromosome, ses différentes parties peuvent être perdues. Les manifestations cliniques de la maladie dépendent directement des gènes qui ont été perdus lors de cette mutation.

La structure du larynx change chez tous les patients, ce qui signifie que le «cri du chat» est caractéristique de tout le monde sans exception. La plupart des personnes atteintes de ce syndrome présentent une modification de la structure du crâne : une diminution de la région cérébrale, un visage en forme de lune. Les oreillettes dans le syndrome du "cri de chat" sont généralement situées bas. Parfois, les patients ont des pathologies congénitales du cœur ou d'autres organes. caractéristique devient aussi mentalement retardé.

Habituellement, les patients atteints de ce syndrome meurent dans la petite enfance, seuls 10% d'entre eux survivent jusqu'à l'âge de dix ans. Cependant, des cas de longévité avec le syndrome du "cri de chat" ont également été enregistrés - jusqu'à 50 ans.

Syndrome de Wolff-Hirshhorn

Ce syndrome est beaucoup moins fréquent - 1 cas pour 100 000 naissances. Elle est causée par une délétion d'un des segments du bras court du quatrième chromosome.

Les manifestations de cette maladie sont variées : retard de développement des sphères physique et mentale, microcéphalie, nez en bec caractéristique, strabisme, fente palatine ou lèvre supérieure, petite bouche, malformations des organes internes.

Comme beaucoup d'autres mutations chromosomiques humaines, la maladie de Wolff-Hirschhorn est classée comme semi-létale. Cela signifie que la viabilité de l'organisme avec une telle maladie est considérablement réduite. Les enfants diagnostiqués avec le syndrome de Wolff-Hirschhorn ne vivent généralement pas jusqu'à 1 an, mais un cas a été enregistré lorsque le patient a vécu pendant 26 ans.

Syndrome de trisomie partielle sur le bras court du chromosome 9

Cette maladie survient en raison de duplications déséquilibrées du neuvième chromosome, à la suite desquelles il y a plus de matériel génétique dans ce chromosome. Au total, plus de 200 cas de telles mutations chez l'homme sont connus.

Le tableau clinique est décrit par un retard Développement physique, retard mental léger, expression faciale caractéristique. Les malformations cardiaques se retrouvent chez un quart de tous les patients.

Dans le syndrome de trisomie partielle du bras court du chromosome 9, le pronostic est encore relativement favorable : la plupart des patients survivent jusqu'à un âge avancé.

Autres syndromes

Parfois, même dans de très petites sections d'ADN, des mutations chromosomiques se produisent. Les maladies dans de tels cas sont généralement dues à des duplications ou à des délétions, et elles sont appelées respectivement microduplication ou microdélétion.

Le plus courant de ces syndromes est la maladie de Prader-Willi. Il se produit en raison d'une microdélétion d'une section du chromosome 15. Fait intéressant, ce chromosome doit être obtenu par le corps du père. À la suite d'une microdélétion, 12 gènes sont touchés. Les patients atteints de ce syndrome sont retardés mentaux, obèses et ont généralement de petits pieds et mains.

Un autre exemple de ces maladies chromosomiques est le syndrome de Sotos. Une microdélétion se produit au niveau du bras long du chromosome 5. Le tableau clinique de cette maladie héréditaire se caractérise par une croissance rapide, une augmentation de la taille des mains et des pieds, la présence d'un front convexe, un certain retard développement mental. La fréquence de survenue de ce syndrome n'a pas été établie.

Les mutations chromosomiques, plus précisément les microdélétions dans les régions des chromosomes 13 et 15, provoquent respectivement la tumeur de Wilms et le rétinblastome. La tumeur de Wilms est un cancer du rein qui survient principalement chez les enfants. Le rétinoblastome est une tumeur maligne de la rétine qui survient également chez les enfants. Ces maladies sont traitées si elles sont diagnostiquées à un stade précoce. Dans certains cas, les médecins ont recours à une intervention chirurgicale.

La médecine moderne élimine de nombreuses maladies, mais il n'est pas encore possible de guérir ou du moins de prévenir les mutations chromosomiques. Ils ne peuvent être détectés qu'au début du développement intra-utérin du fœtus. Cependant, le génie génétique ne s'arrête pas là. On trouvera peut-être bientôt un moyen de prévenir les maladies causées par des mutations chromosomiques.

Environ 1 enfant sur 150 naît avec anomalie chromosomique. Ces anomalies sont causées par des erreurs dans le nombre ou la structure des chromosomes. De nombreux enfants ayant des problèmes chromosomiques ont des malformations congénitales mentales et/ou physiques. Certains problèmes chromosomiques finissent par entraîner une fausse couche ou une mortinaissance.

Les chromosomes sont des structures filiformes présentes dans les cellules de notre corps et contenant un ensemble de gènes. Les humains possèdent entre 20 000 et 25 000 gènes qui déterminent des traits tels que la couleur des yeux et des cheveux et sont responsables de la croissance et du développement de chaque partie du corps. Chaque personne possède normalement 46 chromosomes, disposés en 23 paires de chromosomes, dont un chromosome est hérité de la mère et le second du père.

Causes des anomalies chromosomiques

Les pathologies chromosomiques sont généralement le résultat d'une erreur qui se produit lors de la maturation du sperme ou de l'ovule. La raison pour laquelle ces erreurs se produisent n'est pas encore connue.

Les ovules et les spermatozoïdes contiennent normalement 23 chromosomes. Lorsqu'ils fusionnent, ils forment un œuf fécondé avec 46 chromosomes. Mais parfois pendant (ou avant) la fécondation, quelque chose ne va pas. Ainsi, par exemple, un ovule ou un spermatozoïde peut se développer anormalement, à la suite de quoi il peut avoir des chromosomes supplémentaires ou, à l'inverse, il peut ne pas y avoir suffisamment de chromosomes.

Dans le même temps, les cellules avec mauvais numéro les chromosomes sont attachés à un ovule ou à un sperme normal, ce qui fait que l'embryon qui en résulte présente des anomalies chromosomiques.

Le type le plus courant anomalie chromosomique appelée trisomie. Cela signifie qu'au lieu d'avoir deux copies d'un chromosome particulier, une personne en a trois copies. Par exemple, ils ont trois copies du 21e chromosome.

Dans la plupart des cas, un embryon avec le mauvais nombre de chromosomes ne survit pas. Dans de tels cas, une femme fait une fausse couche, généralement premières dates. Cela se produit souvent très tôt dans la grossesse, avant même qu'une femme puisse réaliser qu'elle est enceinte. Plus de 50% des fausses couches du premier trimestre sont causées par des anomalies chromosomiques de l'embryon.

D'autres erreurs peuvent survenir avant la fécondation. Ils peuvent entraîner une modification de la structure d'un ou plusieurs chromosomes. Les personnes présentant des anomalies chromosomiques structurelles ont généralement un nombre normal de chromosomes. Cependant, de petits morceaux d'un chromosome (ou un chromosome entier) peuvent être supprimés, copiés, retournés, égarés ou échangés avec une partie d'un autre chromosome. Ces réarrangements structurels peuvent n'avoir aucun effet sur une personne si elle possède tous les chromosomes, mais ils sont simplement réarrangés. Dans d'autres cas, de tels réarrangements peuvent entraîner une perte de grossesse ou des malformations congénitales.

Des erreurs de division cellulaire peuvent survenir peu de temps après la fécondation. Cela peut conduire au mosaïcisme, une condition dans laquelle une personne a des cellules avec différents ensembles génétiques. Par exemple, les personnes atteintes d'une forme de mosaïcisme, le syndrome de Turner, n'ont pas de chromosome X dans certaines cellules, mais pas toutes.

Diagnostic des anomalies chromosomiques

Les anomalies chromosomiques peuvent être diagnostiquées avant la naissance du bébé par des tests prénataux tels que l'amniocentèse ou la biopsie du chorion, ou après la naissance par une analyse de sang.

Les cellules issues de ces tests sont cultivées en laboratoire puis leurs chromosomes sont examinés au microscope. Le laboratoire crée une image (caryotype) de tous les chromosomes humains, classés du plus grand au plus petit. Un caryotype indique le nombre, la taille et la forme des chromosomes et aide les médecins à identifier toute anomalie.

Le premier dépistage prénatal consiste en une prise de sang maternel pour analyse au cours du premier trimestre de grossesse (entre 10 et 13 semaines de grossesse), ainsi qu'une échographie spéciale de la nuque du bébé (ce qu'on appelle l'espace du col).

Le deuxième dépistage prénatal est réalisé au deuxième trimestre de la grossesse et consiste en une prise de sang maternelle entre 16 et 18 semaines. Ce dépistage vous permet d'identifier les grossesses qui présentent un risque plus élevé de présence de troubles génétiques.

Cependant, les tests de dépistage ne permettent pas de diagnostiquer avec précision le syndrome de Down ou d'autres. Les médecins suggèrent que les femmes qui ont des résultats de test de dépistage anormaux subissent des tests supplémentaires, tels qu'une biopsie chorionique et une amniocentèse, pour diagnostiquer ou exclure définitivement ces troubles.

Les anomalies chromosomiques les plus courantes

Les 22 premières paires de chromosomes sont appelées autosomes ou chromosomes somatiques (non sexuels). Les troubles les plus courants de ces chromosomes comprennent :

1. Syndrome de Down (trisomie 21 chromosomes) - une des anomalies chromosomiques les plus courantes, diagnostiquée chez environ 1 bébé sur 800. Les personnes atteintes du syndrome de Down ont divers degrés de développement mental, traits de caractère face et, souvent, des anomalies congénitales dans le développement du cœur et d'autres problèmes.

Les perspectives modernes de développement des enfants trisomiques sont beaucoup plus brillantes qu'elles ne l'étaient auparavant. La plupart d'entre eux ont une déficience intellectuelle légère à modérée. Grâce à une intervention précoce et à une éducation spécialisée, bon nombre de ces enfants apprennent à lire et à écrire et participent à des activités dès l'enfance.

Le risque de syndrome de Down et d'autres trisomies augmente avec l'âge de la mère. Le risque d'avoir un enfant atteint du syndrome de Down est d'environ :

• 1 sur 1300 si la mère a 25 ans ;
• 1 sur 1000 si la mère a 30 ans ;
• 1 sur 400 si la mère a 35 ans ;
• 1 sur 100 si la mère a 40 ans ;
• 1 sur 35 si la mère a 45 ans.

2. Trisomies 13 et 18 chromosomes Ces trisomies sont généralement plus sévères que le syndrome de Down, mais heureusement assez rares. Environ 1 bébé sur 16 000 naît avec la trisomie 13 (syndrome de Patau) et 1 bébé sur 5 000 naît avec la trisomie 18 (syndrome d'Edwards). Les enfants atteints de trisomies 13 et 18 ont tendance à avoir un retard mental sévère et de nombreuses malformations congénitales. La plupart de ces enfants meurent avant l'âge d'un an.

La dernière paire de chromosomes, la 23e, sont les chromosomes sexuels, appelés chromosomes X et chromosomes Y. En règle générale, les femmes ont deux chromosomes X, tandis que les hommes ont un chromosome X et un chromosome Y. Les anomalies des chromosomes sexuels peuvent entraîner l'infertilité, des troubles de la croissance et des problèmes d'apprentissage et de comportement.

Les anomalies chromosomiques sexuelles les plus courantes comprennent :

1. syndrome de Turner - Ce trouble affecte environ 1 fœtus féminin sur 2500. Une fille atteinte du syndrome de Turner a un chromosome X normal et il lui manque complètement ou partiellement un deuxième chromosome X. En règle générale, ces filles sont stériles et ne subissent pas les changements de la puberté normale à moins qu'elles ne prennent des hormones sexuelles synthétiques.

Les filles atteintes du syndrome de Turner sont très petites, bien qu'un traitement à l'hormone de croissance puisse aider à augmenter la taille. De plus, ils ont toute une gamme de problèmes de santé, notamment cardiaques et rénaux. La plupart des filles atteintes du syndrome de Turner ont une intelligence normale, bien qu'elles éprouvent des difficultés d'apprentissage, notamment en mathématiques et en raisonnement spatial.

2. Chromosome de la trisomie X Environ 1 femme sur 1000 a un chromosome X supplémentaire. Ces femmes sont très grandes. Ils n'ont généralement pas de malformations congénitales physiques, ont une puberté normale et sont fertiles. Ces femmes ont un intellect normal, mais il peut y avoir de sérieux problèmes avec leurs études.

Étant donné que ces filles sont en bonne santé et ont une apparence normale, leurs parents ne savent souvent pas que leur fille en est atteinte. Certains parents découvrent que leur enfant a une déviation similaire si la mère a eu l'une des méthodes invasives de diagnostic prénatal (amniocentèse ou choriocentèse) pendant la grossesse.

3. syndrome de Klinefelter - Ce trouble affecte environ 1 garçon sur 500 à 1000. Les garçons atteints du syndrome de Klinefelter ont deux (ou parfois plus) chromosomes X avec un chromosome Y normal. Ces garçons ont généralement une intelligence normale, bien que beaucoup aient des problèmes d'apprentissage. Lorsque ces garçons grandissent, ils ont une sécrétion réduite de testostérone et sont stériles.

4. Disomie du chromosome Y (XYY) - Environ 1 homme sur 1 000 naît avec un ou plusieurs chromosomes Y supplémentaires. Ces hommes ont une puberté normale et ne sont pas stériles. La plupart d'entre eux ont une intelligence normale, bien qu'il puisse y avoir des problèmes d'apprentissage, de comportement, d'élocution et de langage. Comme pour la trisomie X chez les femmes, de nombreux hommes et leurs parents ne savent pas qu'ils ont l'anomalie jusqu'à ce qu'un diagnostic prénatal soit posé.

Anomalies chromosomiques moins courantes

De nouvelles méthodes d'analyse des chromosomes permettent d'identifier de minuscules pathologies chromosomiques invisibles même sous microscope puissant. Par conséquent, de plus en plus de parents apprennent que leur enfant a une anomalie génétique.

Certaines de ces anomalies inhabituelles et rares comprennent :

• Suppression - l'absence d'une petite section du chromosome;
• Microdélétion - l'absence d'un très petit nombre de chromosomes, peut-être qu'un seul gène manque;
• Translocation - une partie d'un chromosome rejoint un autre chromosome;
• Inversion - une partie du chromosome est omise et l'ordre des gènes est inversé;
• Duplication (duplication) - une partie du chromosome est dupliquée, ce qui conduit à la formation de matériel génétique supplémentaire;
• Chromosome en anneau - lorsque le matériel génétique est retiré aux deux extrémités du chromosome et que les nouvelles extrémités s'unissent et forment un anneau.

Certaines pathologies chromosomiques sont si rares que seuls un ou quelques cas sont connus de la science. Certaines anomalies (par exemple, certaines translocations et inversions) peuvent ne pas affecter la santé d'une personne si du matériel non génétique est manquant.

Certains troubles inhabituels peuvent être causés par de petites délétions chromosomiques. Les exemples sont :

• syndrome du chat qui pleure (suppression sur le chromosome 5) - les enfants malades en bas âge se distinguent par un cri aigu, comme si un chat hurlait. Ils ont des problèmes importants de développement physique et intellectuel. Avec une telle maladie, environ 1 bébé sur 20 à 50 000 naît;
• Syndrome de Prader Willet (délétion sur le chromosome 15) - les enfants malades ont des troubles mentaux et d'apprentissage, une petite taille et des problèmes de comportement. La plupart de ces enfants développent une obésité extrême. Avec une telle maladie, environ 1 sur 10 à 25 000 bébés naissent;
• Syndrome de Di George (délétion sur le chromosome 22 ou délétion 22q11) - environ 1 bébé sur 4 000 naît avec une délétion dans une partie du chromosome 22. Cette suppression provoque une variété de problèmes qui peuvent inclure des malformations cardiaques, une fente labiale/palatine (fente palatine et fente labiale), des troubles du système immunitaire, des traits faciaux anormaux et des problèmes d'apprentissage ;
• Syndrome de Wolff-Hirshhorn (suppression du chromosome 4) - ce trouble se caractérise par un retard mental, des malformations cardiaques, un faible tonus musculaire, des convulsions et d'autres problèmes. Ce trouble affecte environ 1 bébé sur 50 000.

À l'exception des personnes atteintes du syndrome de DiGeorge, les personnes atteintes des syndromes ci-dessus sont infertiles. Quant aux personnes atteintes du syndrome de DiGeorge, cette pathologie est héritée à 50% à chaque grossesse.

De nouvelles techniques d'analyse des chromosomes peuvent parfois identifier où le matériel génétique est manquant ou où un gène supplémentaire est présent. Si le médecin sait exactement où se trouve le coupable anomalie chromosomique, il peut évaluer toute l'étendue de son influence sur l'enfant et donner une prévision approximative du développement de cet enfant dans le futur. Cela aide souvent les parents à prendre la décision de poursuivre la grossesse et à se préparer à l'avance à la naissance d'un bébé légèrement différent.