Aneuploïdie: causes, types et exemples
L’aneuploïdie est l’état des cellules présentant un ou plusieurs chromosomes en excès ou manquants, qui diffère du nombre haploïde, diploïde ou polyploïde des cellules constituant l’organisme d’une espèce donnée.
Dans une cellule aneuploïde, le nombre de chromosomes n'appartient pas à un multiple parfait de l'ensemble haploïde, car ils ont perdu ou gagné des chromosomes. Généralement, l’ajout ou la perte de chromosomes correspond à un seul chromosome ou à un nombre impair de chromosomes, bien que parfois deux chromosomes soient impliqués.
Les aneuploïdies appartiennent aux altérations chromosomiques numériques et sont les plus faciles à identifier cytologiquement. Ce déséquilibre chromosomique est peu soutenu par les animaux, il est plus fréquent et moins nocif pour les espèces végétales. De nombreuses malformations congénitales chez l'homme sont causées par l'aneuploïdie.
Les causes
La perte ou le gain d'un ou plusieurs chromosomes dans les cellules d'un individu est généralement dû à une perte de translocation ou au processus de non-disjonction au cours de la méiose ou de la mitose. En conséquence, la dose de gène des individus est modifiée, ce qui provoque de graves défauts phénotypiques.
Des altérations du nombre de chromosomes peuvent survenir pendant la première ou la deuxième division de la méiose, ou les deux en même temps. Ils peuvent également provenir de la division mitotique.
Ces failles de la division sont réalisées lors de la méiose I ou de la méiose II, au cours de la spermatogenèse et de l'oogenèse, se produisant également dans la mitose lors des premières divisions du zygote.
Dans les aneuploïdies, la non-disjonction se produit lorsqu'un des chromosomes avec leur paire homologue passe au même pôle cellulaire ou est ajouté au même gamète. Cela est probablement dû à une division prématurée du centromère lors de la première division méiotique de la méiose maternelle.
Lorsqu'un gamète possédant un chromosome supplémentaire se lie à un gamète normal, des trisomies (2n + 1) sont produites. En revanche, lorsqu'un gamète est réuni avec un chromosome manquant et un chromosome normal, des monosomies (2n-1) sont produites.
Types
Les aneuploïdies sont fréquentes chez les individus diploïdes. Ces modifications du nombre de chromosomes revêtent une grande importance clinique chez l'espèce humaine. Ils comprennent différents types tels que les nulisomies, les monosomies, les trisomies et les tétrasomies.
Nulisomie
Dans les cellules présentant une nulisomie, les deux membres d'une paire homologue de chromosomes sont perdus, ils sont représentés par 2n-2 (n est le nombre haploïde de chromosomes). Chez l'homme, par exemple, avec 23 paires de chromosomes homologues (n = 23), soit 46 chromosomes, la perte d'une paire homologue entraînerait 44 chromosomes (22 paires).
Un individu nulisomique est également décrit comme étant dépourvu d'une paire de chromosomes homologues dans leur complément somatique.
Monosomie
La monosomie est la suppression d'un chromosome unique (2n-1) dans la paire homologue. Chez un être humain présentant une monosomie, la cellule n'aurait que 45 chromosomes (2n = 45). Dans la monosomie, on trouve la monoisosomie et la monotélosomie.
Dans les cellules monoisosomales, le chromosome présent sans son couple homologue est un isochromosome. Les cellules monotélosomales ou monototécentriques possèdent un chromosome télocentrique sans son couple homologue.
Trisomie
Dans les trisomies, l'apparition ou l'ajout d'un chromosome dans une paire homologue, c'est-à-dire qu'il existe trois copies homologues du même chromosome. Il est représenté sous la forme 2n + 1. Chez l'homme avec des cellules trisomiques, 47 chromosomes sont trouvés.
Certaines affections très étudiées, telles que le syndrome de Down, résultent de la trisomie du chromosome 21.
La constitution du chromosome supplémentaire permet de classer la trisomie dans:
- Trisomie primaire: Lorsque le chromosome supplémentaire est terminé.
- Trisomie secondaire: Le chromosome supplémentaire est un isochromosome.
- Trisomie tertiaire: dans ce cas, les bras du chromosome restant appartiennent à deux chromosomes différents du complément normal.
Tétrasomie
La tétrasomie se produit lors de l’ajout d’une paire complète de chromosomes homologues. Chez l'homme, la tétrasomie a pour résultat des individus avec 48 chromosomes. Il est représenté sous la forme 2n + 2. La paire de chromosomes supplémentaires est toujours une paire homologue, c'est-à-dire qu'il y aura quatre copies homologues d'un certain chromosome.
Chez le même individu, plus d'une mutation aneuploïde peut être produite, ce qui entraîne des individus à double trisomique (2n + 1 + 1), à double monosomique, à tétrasome nul, etc. Des organismes monosomiques Sextuple ont été obtenus expérimentalement, comme c'est le cas du blé blanc ( Triticum aestivum ).
Des exemples
Les lignées cellulaires formées après un processus de non-disjonction des chromosomes sont généralement non viables. En effet, beaucoup de ces cellules se retrouvent sans information génétique, ce qui les empêche de se multiplier et de disparaître.
En revanche, l’aneuploïdie est un mécanisme important de variation intraspécifique. Dans la plante de stramonium ( Datura stramonium ), il existe un complément haploïde de 12 chromosomes, de sorte que 12 trisomaux différents sont possibles. Chaque trisomique implique un chromosome différent, chacun présentant un phénotype unique.
Dans certaines plantes du genre Clarkia, la trisomie constitue également une source importante de variabilité intraspécifique.
Aneuploïdie chez l'homme
Chez l’homme, environ la moitié des avortements spontanés du premier trimestre de la grossesse sont dus à une altération numérique ou structurelle des chromosomes.
Les monosomies autosomiques par exemple ne sont pas viables. De nombreuses trisomies telles que celle du chromosome 16 sont fréquemment avortées et dans la monosomie du chromosome X ou du syndrome de Turner, les cellules sont viables mais les zygotes X0 sont avortés prématurément.
Aneuploïdie des chromosomes sexuels
Les cas les plus fréquents d'aneuploïdie chez l'homme sont liés aux chromosomes sexuels. Les modifications du nombre de chromosomes sont mieux tolérées que celles des chromosomes autosomiques.
L'aneuploïdie affecte le nombre de copies d'un gène mais pas sa séquence nucléotidique. En modifiant la dose de certains gènes, les concentrations de produits de gènes sont modifiées à leur tour. Dans le cas des chromosomes sexuels, il existe une exception à cette relation entre le nombre de gènes et la protéine produite.
Chez certains mammifères (souris et humains), il se produit une inactivation du chromosome X, ce qui permet aux femmes et aux hommes de bénéficier de la même dose fonctionnelle des gènes liés au chromosome.
De cette manière, des chromosomes X supplémentaires sont inactivés dans ces organismes, ce qui permet de réduire l’aneuploïdie de ces chromosomes.
Certaines maladies, telles que le syndrome de Turner et le syndrome de Klinefelter, sont causées par des aneuploïdies des chromosomes sexuels.
Syndrome de Klinefelter
Les individus atteints de cette maladie sont de sexe phénotypique et présentent certaines caractéristiques efféminées. La présence d'un chromosome X supplémentaire chez les individus de sexe masculin est à l'origine de cette maladie, lesdits individus possédant 47 chromosomes (XXY).
Dans les cas de gravité de cette maladie, les hommes présentent des voix très aiguës, de longues jambes, peu de développement du poil et des hanches et des seins très marqués. De plus, ils sont stériles et peuvent avoir peu de développement mental. Dans les cas moins graves, il existe un phénotype masculin et un développement cognitif normal.
Le syndrome de Klinefelter survient chez environ une naissance sur 800 des hommes encore en vie.
Syndrome de Turner
Le syndrome de Turner est causé par la perte partielle ou totale d'un chromosome X et se produit chez la femme. Cette altération chromosomique se produit pendant la gamétogenèse par un processus postzygotique non dissociatif.
Différentes altérations du caryotype produisent différents phénotypes dans le syndrome de Turner. Lorsque le matériau disparaît du bras long d’un des chromosomes X (terminal ou interstitiel), des insuffisances ovariennes primaires ou secondaires et de petites tailles surviennent chez les patientes atteintes de cette affection. La présence de lymphœdèmes et de dysgénésie gonadique est également courante.
Généralement, le phénotype des femmes atteintes de cette maladie est normal, à l'exception de la petite taille. Le diagnostic de ce syndrome dépend donc de l'étude et de la présence de l'altération cytogénétique.
Cette maladie touche environ un nouveau-né sur 3 000 du sexe féminin, avec une fréquence d'avortements spontanés plus élevée, c'est-à-dire que pas plus de 5% des embryons formés avec cette altération parviennent à se développer complètement jusqu'à la fin.
Aneuploïdie autosomique
Les individus nés avec des aneuploïdies dans les chromosomes autosomiques sont rares. Dans la plupart des cas où ce type de mutation se produit, des avortements spontanés se produisent, à l'exception des aneuploïdies de petits autosomes tels que la trisomie du chromosome 21.
On pense que, puisqu'il n'y a pas de mécanisme de compensation pour les doses génétiques dans les chromosomes autosomiques, les modifications de leur composition sont beaucoup moins tolérées par les organismes.
Le syndrome de Down
La petite taille des chromosomes 21 permet la présence de copies supplémentaires de gènes, qui sont moins nocifs que les chromosomes plus grands. Ces chromosomes ont moins de gènes que tout autre autosome.
Le syndrome de Down est l'aneuploïdie autosomale la plus courante chez l'homme. Aux États-Unis, environ une naissance sur 700 est atteinte de cette maladie.
On estime que 95% des cas sont causés par une non-disjonction, provoquant une trisomie 21 libre. Les 5% restants sont produits par translocation, souvent entre les chromosomes 21 et 14. La prévalence de cette affection dépend en grande partie de l'âge de la mère à la conception.
Il a été déterminé qu'entre 85 et 90% des cas, la présence de la trisomie 21 libre est associée à des altérations méiotiques maternelles. Les individus qui présentent cette maladie se caractérisent par le fait qu’ils sont hypotoniques, hyperextensibles et hyporéflectifs.
En outre, leur crâne est modérément petit, avec un occiput et des branchies plats, un nez et de petites oreilles et une bouche avec des angles vers le bas, petits et avec une saillie fréquente de la langue.
