ANEUPLOÏDIE: CAUSES, TYPES ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

L' aneuploïdie est la condition où les cellules ont un ou plusieurs chromosomes en excès ou manquants, différant du nombre de cellules haploïdes, diploïdes ou polyploïdes elles-mêmes qui constituent un organisme d'espèces données.

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 d'entre eux, bien que parfois deux chromosomes soient impliqués.

Source: pixabay.com

Les aneuploïdies font partie des altérations chromosomiques numériques et sont les plus faciles à identifier cytologiquement. Ce déséquilibre chromosomique est mal supporté par les animaux, étant plus fréquent et moins nocif chez 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 la perte par 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 à son tour provoque de graves défauts phénotypiques.

Des altérations du nombre de chromosomes peuvent se produire pendant la première ou la deuxième division de la méiose, ou dans les deux en même temps. Ils peuvent également survenir lors de la division mitotique.

Ces échecs de division sont réalisés dans la méiose I ou la méiose II, au cours de la spermatogenèse et de l'ovogenèse, survenant également en mitose dans les premières divisions du zygote.

Dans les aneuploïdies, la non-disjonction se produit lorsque l'un des chromosomes avec sa paire homologue passe au même pôle cellulaire ou est ajouté au même gamète. Cela se produit probablement en raison de la division prématurée du centromère lors de la première division méiotique de la méiose maternelle.

Lorsqu'un gamète avec un chromosome supplémentaire rejoint un gamète normal, des trisomies (2n + 1) se produisent. En revanche, lorsqu'un gamète avec un chromosome manquant et un chromosome normal s'unissent, des monosomies (2n-1) sont produites.

Les types

Les aneuploïdies surviennent fréquemment chez les individus diploïdes. Ces modifications du nombre de chromosomes sont d'une grande importance clinique dans l'espèce humaine. Ils comprennent différents types tels que les nullisomies, les monosomies, les trisomies et les tétrasomies.

Nullisomie

Dans les cellules avec nullisomie, les deux membres d'une paire homologue de chromosomes sont perdus, les représentant comme 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 se traduirait par 44 chromosomes (22 paires).

Un individu nullisomique est également décrit comme un individu dépourvu d'une paire de chromosomes homologues dans son complément somatique.

Monosomie

La monosomie est la suppression d'un seul chromosome (2n-1) dans la paire homologue. Chez un être humain avec monosomie, la cellule n'aurait que 45 chromosomes (2n = 45). Dans la monosomie, nous trouvons la monoisosomie et la monothélosomie.

Dans les cellules monoisosomales, le chromosome présent sans sa paire homologue est un isochromosome. Les cellules monothélosomiques ou monotélocentriques possèdent un chromosome télocentrique sans sa paire homologue.

Trisomie

Dans les trisomies, l'apparition ou l'ajout d'un chromosome dans une paire homologue se produit, c'est-à-dire qu'il existe trois copies homologues du même chromosome. Il est représenté par 2n + 1. Chez l'homme avec des cellules trisomiques, 47 chromosomes sont trouvés.

Certaines conditions bien étudiées, telles que le syndrome de Down, surviennent à la suite de la trisomie du chromosome 21.

La constitution du chromosome supplémentaire permet de classer la trisomie en:

• Trisomique primaire: lorsque le chromosome supplémentaire est complet.
• Trisomique secondaire: Le chromosome supplémentaire est un isochromosome.
• Trisomique 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 entraîne des individus avec 48 chromosomes. Il est représenté par 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 chromosome donné.

Chez un même individu, plus d'une mutation aneuploïde peut survenir, entraînant des individus double trisomique (2n + 1 + 1), double monosomique, nuli tétrasomique, etc. Six micro-organismes monosomiques ont été obtenus expérimentalement, comme c'est le cas du blé blanc (Triticum aestivum).

Exemples

Les lignées cellulaires formées après un processus de non-disjonction chromosomique sont souvent non viables. C'est parce que beaucoup de ces cellules sont laissées sans information génétique, ce qui les empêche de se multiplier et de disparaître.

D'autre part, l'aneuploïdie est un mécanisme important de variation intraspécifique. Dans la plante de cannabis Jimson (Datura stramonium), un complément haploïde de 12 chromosomes est trouvé, ce qui rend possible 12 trisomiques différentes. Chaque trisomique implique un chromosome différent, chacun présentant un phénotype unique.

Chez certaines plantes du genre Clarkia, la trisomie agit également comme une source importante de variabilité intraspécifique.

Aneuploïdie chez l'homme

Chez l'homme, environ la moitié des avortements spontanés au cours du premier trimestre de la gestation sont causés par 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 le syndrome de Turner, les cellules sont viables mais les zygotes X0 sont avortés prématurément.

Aneuploïdie des chromosomes sexuels

Les cas les plus courants d'aneuploïdies chez l'homme sont liés aux chromosomes sexuels. Les altérations du nombre de chromosomes sont mieux tolérées que les altérations des chromosomes autosomiques.

L'aneuploïdie affecte le nombre de copies d'un gène mais pas sa séquence nucléotidique. Lorsque la dose de certains gènes est modifiée, les concentrations des produits géniques 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), l'inactivation du chromosome X se produit, ce qui permet à la même dose fonctionnelle des gènes liés audit chromosome d'exister chez les femelles et les mâles.

De cette manière, les chromosomes X supplémentaires sont inactivés dans ces organismes, ce qui permet à l'aneuploïdie de ces chromosomes d'être moins dommageable.

Certaines maladies telles que le syndrome de Turner et le syndrome de Klinefelter sont causées par des aneuploïdies dans les chromosomes sexuels.

syndrome de Klinefelter

Les personnes atteintes de cette maladie sont phénotypiquement mâles, avec quelques traits efféminés. La présence d'un chromosome X supplémentaire chez les hommes est à l'origine de cette maladie, ces individus présentant 47 chromosomes (XXY).

Dans les cas graves de cette maladie, les hommes ont des voix très aiguës, de longues jambes, un faible développement des poils et des hanches et des seins féminins très marqués. De plus, ils sont stériles et peuvent avoir un faible développement mental. Dans les cas plus légers, il existe un phénotype masculin et un développement cognitif normal.

Le syndrome de Klinefelter survient dans environ une naissance de garçons vivants sur 800.

syndrome de Turner

Le syndrome de Turner est causé par la perte partielle ou totale d'un chromosome X et survient chez la femme. Cette altération chromosomique se produit au cours de la gamétogenèse par un processus de non-disjonction postzygotique.

Différentes altérations du caryotype produisent différents phénotypes dans le syndrome de Turner. Lorsque le matériau du bras long de l'un des chromosomes X (terminal ou interstitiel) est perdu, une insuffisance ovarienne primaire ou secondaire et de petites tailles surviennent chez les patientes atteintes de cette affection. Le lymphœdème et la dysgénésie gonadique sont également courants.

Généralement, le phénotype des femmes atteintes de cette maladie est normal, sauf pour une petite taille. Le diagnostic de ce syndrome dépend donc de l'étude et de la présence de l'altération cytogénétique.

Cette maladie survient chez environ un nouveau-né de sexe féminin sur 3000, avec une fréquence plus élevée d'avortements spontanés, c'est-à-dire que pas plus de 5% des embryons formés avec cette altération parviennent à se développer complètement à terme.

Aneuploïdie autosomique

Les personnes nées avec des aneuploïdies chromosomiques autosomiques sont rares. Dans la plupart des cas où ce type de mutations se produit, des avortements spontanés se produisent, à l'exception des aneuploïdies de petits autosomes comme la trisomie du chromosome 21.

On pense que, puisqu'il n'y a pas de mécanismes 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, étant moins dommageables que dans les chromosomes plus gros. Ces chromosomes ont moins de gènes que tout autre autosome.

Le syndrome de Down est l'aneuploïdie autosomique la plus courante chez l'homme. Aux États-Unis, environ une naissance sur 700 souffre de cette maladie.

On estime que 95% des cas sont causés par une non-disjonction, entraînant une trisomie 21 libre. Les 5% restants sont produits par translocation, fréquemment 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 d'une trisomie 21 libre est associée à des altérations méiotiques maternelles. Les personnes atteintes de cette maladie se caractérisent par leur hypotonie, leur hyperextension et leur hyporéflection.

En outre, ils ont un crâne modérément petit, avec un occiput plat et branchicéphalique, un petit nez et des oreilles, et une petite bouche inclinée vers le bas avec une saillie fréquente de la langue.

Références

1. Creighton, TE (1999). Encyclopédie de la biologie moléculaire. John Wiley et fils, Inc.
2. Guzmán, MEH (2005). Malformations congénitales. Maison d'édition universitaire.
3. Jenkins, JB (2009). La génétique Ed. J'ai inversé.
4. Jiménez, LF et Merchant, H. (2003). Biologie cellulaire et moléculaire. Éducation Pearson.
5. Lacadena, JR (1996). Cytogénétique. Éditorial Complutense.
6. Pierce, BA (2009). Génétique: une approche conceptuelle. Panamerican Medical Ed.