Accélérer l’avancée des connaissances en génomique : séquencer l’exome
Tous les gènes ont des fonctions spécifiques.
Cependant, la fonction de tous les
gènes n’est pas
toujours connue.
Chaque gène présente de nombreuses variations à l'origine de la diversité des
individus.
Certaines variations d'un ou plusieurs gènes sont à l'origine de maladies
génétiques.
Il est important d’identifier la modification de l’ADN au sein des gènes, responsable de la
maladie
de la personne.
ll existe plus de
6 000
maladies génétiques répertoriées chez l’être humain
pour seulement
3 200
gènes responsables identifiés.
La prise en charge de ces maladies est compliquée en raison de la difficulté tant du diagnostic que du développement de thérapies pour ces pathologies qui regroupent peu de malades.
Améliorer la connaissance des maladies génétiques
Une meilleure connaissance de ces maladies et donc de leur prise en charge passe par une analyse approfondie du génome, à la recherche des mutations impliquées dans ces maladies génétiques.
Malheureusement, l’identification des gènes en cause dans ces maladies s’avère très difficile du fait de la diversité des mutations à mettre en évidence dans le patrimoine génétique d’une personne (le génome humain).
La prise en charge de ces maladies est compliquée en raison de la difficulté tant du diagnostic que du développement de thérapies pour ces pathologies qui regroupent peu de malades.
Le séquençage de l’exome
Les évolutions technologiques permettent une approche plus ciblée de la détection des maladies génétiques : le séquençage de l’exome
Exome (m) :
Le terme "exome" désigne une partie des gènes, environ 1,5 % des 20 000
gènes, qui regroupe plus de 85 % des mutations associées aux maladies génétiques.
Il est aujourd’hui possible d’analyser les 20 000 gènes en même temps grâce à ce séquençage.
Il apporte des réponses sur les variations génétiques par rapport à des gènes de référence dont l’interprétation est à ce jour moins difficile que celle de l’analyse du génome.
Le décryptage du seul exome accélère l’avancée des connaissances en génomique et représente un espoir diagnostique et thérapeutique pour les patients atteints de maladie génétique aux origines non identifiées.
Quels gènes seront testés ?
Les gènes connus pouvant être à l’origine de la maladie seront analysés dans un premier temps.
Si aucune modification génétique n’est trouvée, l’ensemble de l’exome sera alors étudié dans l’espoir d’identifier le gène qui pourrait être responsable de la survenue de la maladie.
Quel type de prélèvement pour le séquençage de l’exome ?
Une prise de sang suffit à partir de laquelle l’ADN sera extrait. Il est souvent demandé un échantillon de sang des parents du patient afin de mieux interpréter les résultats de l’analyse de l’exome.
Avant tout prélèvement, le patient ou son représentant légal devra donner son consentement par écrit et sur lequel il peut revenir à tout moment de sa prise en charge.
Différentes issues possibles pour le patient après le séquençage de l’exome
A l’issue du séquençage de l’exome, plusieurs issues sont possibles :
L’équipe médicale identifie une ou plusieurs modifications génétiques qui pourraient expliquer la maladie du patient.
Un diagnostic est ainsi posé permettant d’adapter le conseil génétique pour la famille.
Une ou plusieurs modifications génétiques ont été identifiées mais elles ne permettent pas d’établir assurément le lien avec la maladie.
Dans ce cas, il peut être proposé au patient de poursuivre les tests chez d’autres membres de sa famille. Le médecin aide le patient en vue d’informer sa famille et de lui demander de réaliser des tests génétiques complémentaires.
Si aucune modification pouvant expliquer la maladie du patient n’est trouvée, les analyses pourront être poursuivies au fil de l’évolution des connaissances en génétique.
Il est possible que le séquençage de l’exome révèle des informations génétiques qui ne sont pas en lien avec la maladie initiale pour laquelle l’exome a été étudié.
Ces informations génétiques peuvent concerner l’identification de mutations connues pour leur implication dans la survenue possible d’une pathologie.
Par exemple :
Il est possible de découvrir une prédisposition au cancer ou une maladie cardiaque chez le
patient,
sans avoir eu l'intention de la chercher.
Les conséquences pour le patient ou les membres de sa famille peuvent être importantes. C’est la raison pour laquelle la décision de dévoiler ou non ces informations découvertes de façon fortuite doit être discutée entre le patient et les médecins avant la réalisation du test.
Histoire de la génétique médicale
Découverte des lois de l'hérédité
par George Mendel
L’hérédité à un lien avec le noyau de nos cellules
C’est la découverte réalisée en 1880 par les biologistes allemands OSCAR HERTWIG et EDUARD STRASBURGER, grâce à des observations au microscope et des raisonnements théoriques.
La théorie chromosomique de l’hérédité
est proposée par Walter Sutton.
Les chromosomes sont les supports des gènes
Cette découverte est réalisée par Thomas Morgan.
Découverte de la structure en double hélice de l’ADN
par Francis Crick, James Watson, et Maurice Wilkins.
Réalisation du ler compte exact des chromosomes humains
par Joe Hin Tjio.
Un lien est établi entre un handicap mental et une anomalie chromosomique
Raymond Turpin, Jérôme Lejeune et Marthe Gauthier découvrent l'existence d'un chromosome en trop sur la 21e paire.
Le code génétique est mis à jour
grâce à François Jacob, Jacques Monod et André Lwoff qui découvrent le fonctionnement des gènes.
Mise en place du séquençage
C’est le début de la lecture des gènes.
Lancement du programme de séquençage entier du génome humain
Le « Human Genome Project » voit le jour pour comprendre, dépister, prévenir et tenter de soigner les maladies génétiques.
Premier succès partiel de la thérapie génique
chez une fillette atteinte d’un déficit immunitaire.
Mise à disposition de la cartographie du génome humain
qui permet d'accélérer les recherches sur les maladies génétiques.
Découverte de nouvelles technologies
comme les puces à ADN et les techniques d'amélioration du diagnostic, vers le milieu des années 1990.
Amélioration permanente
des techniques d'analyses des chromosomes et des gènes
Séquençage
du génome humain
Il est établi que l'espèce humaine possède environ 20 000 gènes.
Le séquençage du premier génome entier a duré 10 ans et a coûté plus de 2 milliards de dollars !
Aujourd'hui, il coûte environ 1 000 euros et prend environ 15 jours.
Augmentation du nombre de personnes qui bénéficient de tests génétiques et des diagnostics, ce qui permet une meilleure prise en charge des patients et de leur famille.
Techniques d’analyse génétique
Comprendre
Lorsque le contexte médical, personnel ou familial évoque une maladie d’origine génétique, un médecin peut être amené à prescrire un examen génétique. Plusieurs méthodes d’analyses peuvent être utilisées.
Le plus souvent, une prise de sang pour le patient
Le principe d’un examen génétique est d’analyser le matériel génétique (ADN ou chromosomes) qui se trouve dans vos cellules.
Le plus souvent, l’analyse est réalisée par une prise de sang.
Certaines situations particulières nécessitent un autre type de prélèvement comme par exemple :
- La salive ;
- Les cellules de la peau ;
- Les cellules musculaires.
Dans le cas d’un diagnostic prénatal (DPN) au cours d’une grossesse, en fonction de la situation et du terme de la grossesse, l’analyse génétique du fœtus peut être réalisée à partir de :
- Un échantillon de liquide amniotique (liquide dans lequel se trouve le fœtus) ;
- Un échantillon de cellules du trophoblaste (futur placenta) ;
- Une prise de sang chez la mère (de l’ADN issu du fœtus circule en petite quantité dans le sang de la mère).
Le prélèvement est transmis à un laboratoire d’analyse spécialisé. L’analyse et la méthode utilisée dépendent de l’indication de la maladie recherchée.
Où se trouve l'ADN dans le corps humain ?
L’ADN (acide désoxyribonucléique) se situe dans le noyau de chacune des cellules du corps humain. La molécule d’ADN est la base de notre information génétique : elle contient toutes les informations nécessaires au développement et au fonctionnement du corps.
Analyser les chromosomes
Si l’anomalie résulte d’un problème au niveau du chromosome, on parle d’anomalie chromosomique.
Ce type d’anomalies peut notamment être dû à :
La présence d’un chromosome supplémentaire sur une des paires (trisomie)
L’absence d’un chromosome sur une des paires (monosomie)
La présence ou l’absence d’une partie d’un chromosome seulement
Pour identifier ces anomalies chromosomiques, différentes méthodes d’analyse peuvent être demandées selon l’indication parmi lesquelles :
Le caryotype consiste à observer l’ensemble des chromosomes constituant le patrimoine génétique d’un individu.
Une étape de culture des cellules est nécessaire (2 à 3 semaines) afin que les chromosomes puissent être observés au microscope au moment où ils se divisent (seul moment où ils sont visibles). On pourra ainsi les classer par paire, et en vérifier le nombre, la forme et la structure.
L’analyse par FISH est une technique qui permet de voir une zone spécifique d’un chromosome, contrairement au caryotype qui permet de tous les analyser. Elle est proposée lorsque les signes cliniques orientent l’examen génétique vers un chromosome précis.
Le principe de l’analyse par FISH est de rendre fluorescente la zone du (ou des) chromosome(s) que l’on veut observer au microscope. Cet examen est généralement plus rapide et permet de visualiser des anomalies de trop petite taille pour être identifiées sur le caryotype.
Analyser les gènes
Si l’anomalie résulte de la modification d’un gène (ADN), on parle généralement de mutation. Ces mutations peuvent entraîner des dysfonctionnements plus ou moins graves : on parle alors de maladie génique. Dans cette situation, la maladie peut être :
Monogénique
La maladie résulte de la mutation d’un seul gène
Polygénique
La maladie résulte de la mutation de plusieurs gènes
Pour identifier ces mutations, on utilise une méthode de séquençage des gènes.
Le principe du séquençage est la lecture du code génétique pour repérer une erreur parmi les gènes (appelée aussi mutation). L’appareil qui permet cette lecture s’appelle un séquenceur.
Contrairement aux chromosomes, l’ADN n’est pas visible au microscope. Une étape préalable est donc nécessaire pour que le séquenceur puisse lire le gène. Elle consiste à reproduire le fragment d’ADN en plusieurs millions de copies identiques (technique dite de PCR (polymerase chain reaction)).
Une fois amplifié, l’ADN peut alors être lu.
Les nouvelles générations de séquenceurs (NGS pour l’anglais new generation sequencing) permettent cette lecture de manière beaucoup plus rapide. Ces techniques sont généralement utilisées pour lire plusieurs gènes en même temps, voire l’ensemble des gènes d’une personne si l’indication le nécessite (on parle alors d’exome). Néanmoins, plus le nombre de gènes séquencés est important, plus le temps d’interprétation sera long.
Analyses mixtes (chromosomes et gènes)
Certaines techniques plus récentes mixent l’approche de cytogénétique (analyses des chromosomes) et de la génétique moléculaire (analyse des gènes).
Cette technique, aussi appelée CGH array, permet de repérer des anomalies chromosomiques ou l’existence de grands morceaux d’ADN (ou de gènes) en plus ou en moins.
Le principe de la puce est de comparer l’ADN d’un patient à de l’ADN standard. Cela permet de voir s’il y a une augmentation ou une diminution anormale du matériel génétique qui pourrait expliquer la maladie recherchée.
Les séquenceurs sont parfois utilisés non pas pour « lire » l’ADN, mais pour permettre de compter le nombre de chromosomes et donc de mettre en évidence, par exemple, la présence de monosomie (un chromosome en moins) ou de trisomie (un chromosome en plus).
Recevoir les résultats de l’examen génétique
La durée nécessaire à la réalisation d’un examen génétique varie : certains ne demandent que quelques jours, d’autres nécessitent plusieurs mois.
Elle dépend notamment de :
- La technique utilisée ;
- L’anomalie recherchée ;
- La nécessité éventuelle de combiner plusieurs techniques afin d’aboutir à un diagnostic.
Une fois les résultats de l’examen génétique disponibles :
Le diagnostic est rendu par le médecin prescripteur lors d’une consultation individuelle.
Il est possible que l’ensemble des analyses réalisées ne permette pas de poser le diagnostic. Cependant, les techniques et les connaissances en génétique se développent très rapidement. Il est possible qu’une impasse diagnostique actuelle puisse trouver une réponse d’ici quelques années.
Il arrive également de trouver d’autres anomalies non recherchées au départ :
Lorsqu’on analyse les chromosomes ou plusieurs gènes (caryotype, séquençage ou puces), une anomalie génétique non recherchée initialement peut être découverte. Au moment de la prescription, votre médecin vous détaillera les modalités d’information de ces résultats particuliers.
