L'âge génomique?Une introduction à la génomique humaine
Composition d'ascendance
What is the genome?“It's a shop manual, with an incredibly detailed blueprint for building every human cell.It's a history book - a narrative of the journey of our species through time.It's a transformative textbook of medicine, with insights that will give health care providers new powers to treat, prevent and cure disease.”
Francis Collins
Glossaire
• Génome: la constitution génétique complète d'un organisme, codée dans des acides nucléiques
• Gène: séquence d'ADN discrète codant pour une protéine
3 milliards de paires de bases(ATGC)20000 gènes codant des protéines
99,6% d'identité inter-individuelle (pourtant 4 millions de différences)99% identique au génome chimpanzé (mais 6% de gènes différents)
Le génome humain
2001: Odyssée d’une espèces
Exploration du génome humain
Séquençage Sanger,Séquençage Sanger,GénotypageGénotypage cibléciblé
GénotypageGénotypagegénomique (GWAS)génomique (GWAS)
Exome Exome séquençageséquençage
Séquençage Séquençage du génomedu génome
2002 2008
Projet international HapMap
Identification de la variabilité génétique commune chez 270 individus appartenant à 4 populations
• CEU: CEPH (résidents de l'Utah ayant une ascendance du nord-ouest de l'Europe) (30 trios)
• CHB: Han Chinois à Beijing, Chine (45 individus)• JPT: Japonais à Tokyo, Japon (45 individus)• YRI: Yoruba à Ibadan, Nigeria (30 trios)
Séquençage du génome complet et description complète de la diversité génétique humaine chez
plus de 1000 individus issus de multiples populations du mondewww.1000genomes.org
Projet 1000 génomes
Glossaire
• SNV = variant de nucléotide simple:• Variation de la séquence d'ADN dans laquelle un
seul nucléotide - A, T, C ou G - diffère entre lesmembres de la même espèce
• SNP = polymorphisme d'un seul nucléotide:• = SNV se produisant couramment dans une
population (> 1%)
SNV/SNP
Glossaire
• Allèle: une des nombreuses formes alternatives du même locus génétique (par exemple un SNP)
Glossaire
• Déséquilibre de liaison (DL): association nonaléatoire d'allèles qui descendent simplementd’un chromosomes ancestrales (habituellementproches l'un de l'autre)
• Haplotype: Combinaison d'allèles à des endroitsadjacents sur un chromosome qui sont héritésensemble
Variation Génétique Humaine
Les variations génétiques sont à Les variations génétiques sont à l’origine des différences phénotypiquesl’origine des différences phénotypiques
WiltWilt Chamberlain,Chamberlain,Un célèbre joueur de basketUn célèbre joueur de basket--ball ball
de la NBAde la NBA(214 cm, 125 Kg)(214 cm, 125 Kg)
Willie Willie ShoemakerShoemaker,,Un célèbre jockey de course à Un célèbre jockey de course à
cheval (123 cm; À peine 45 Kg).cheval (123 cm; À peine 45 Kg).
Locus Locus -- Localisation d'un gène / Localisation d'un gène / marqueur sur le chromosome.marqueur sur le chromosome.
AllèleAllèle -- une forme variante d'un gène une forme variante d'un gène / marqueur à un locus particulier./ marqueur à un locus particulier.
Locus1Allèles Possibles : A1,A2
Locus2Allèles Possibles : B1,B2,B3
Terminologie basique
MutationMutation: :
-- VariationsVariations dansdans lala séquenceséquence d'ADNd'ADN (substitutions,(substitutions,délétions,délétions, etcetc..)) quiqui sontsont présentesprésentes àà uneune fréquencefréquenceinférieureinférieure àà 11%% dansdans uneune populationpopulation..
-- PeutPeut produireproduire unun gaingain dede fonctionfonction ouou uneune perteperte dedefonctionfonction..
-- RécentesRécentes etet raresrares..
PolymorphismePolymorphisme: : -- VariationsVariations dansdans lala séquenceséquence d'ADNd'ADN (substitutions,(substitutions,
délétions,délétions, insertion,insertion, etcetc..)) quiqui sontsont présentesprésentes àà uneunefréquencefréquence supérieuresupérieure àà 11%% dansdans uneune populationpopulation..
-- OntOnt unun effeteffet faiblefaible ouou aucunaucun effeteffet dudu touttout..-- AncienAncien etet communescommunes..
Une terminologie un peu plus basique
Quelques faits Quelques faits Chez l'homme, 99,9% des bases sont identiquesChez l'homme, 99,9% des bases sont identiques Reste 0,1% rend une personne unique Reste 0,1% rend une personne unique Différents attributs / caractéristiques / traitsDifférents attributs / caractéristiques / traits
Apparence physique d’une personneApparence physique d’une personne Maladies qu'il elle) développeraMaladies qu'il elle) développera
Ces variations peuvent être:Ces variations peuvent être: Inoffensif (changement de phénotype)Inoffensif (changement de phénotype) NocifNocif (diabète,(diabète, cancer,cancer, maladiemaladie cardiaque,cardiaque, maladiemaladie dede
HuntingtonHuntington etet hémophilie)hémophilie) LatentesLatentes (variations(variations trouvéestrouvées dansdans lesles régionsrégions codantescodantes etet
régulatrices,régulatrices, nene sontsont paspas nuisiblesnuisibles parpar elleselles--mêmesmêmes etet lelechangementchangement dansdans chaquechaque gènegène nene devientdevient apparentapparent queque soussouscertainescertaines conditions,conditions, parpar exempleexemple lala susceptibilitésusceptibilité àà uneune crisecrisecardiaque)cardiaque)
"Single "Single nucleotidenucleotide substitution":substitution": remplacement remplacement d’un nucléotide avec un autred’un nucléotide avec un autreMicrosatellitesMicrosatellites ouou minisatellitesminisatellites:: CesCes répétitionsrépétitionsenen tandemtandem présententprésentent souventsouvent desdes niveauxniveauxélevésélevés dede polymorphismepolymorphisme interinter-- etet intraintra--spécifiquespécifiqueDélétionsDélétions ouou insertionsinsertions:: perteperte ouou additionaddition d’und’un ououplusieursplusieurs nucléotidesnucléotidesModificationsModifications dudu nombrenombre dede chromosomes,chromosomes, desdesréarrangementsréarrangements segmentairessegmentaires etet desdes délétionsdélétions
Différents types de variations génétiques
Les SNP apparaissent au moins une fois par intervalle moyende 0,3 à 1 kb. Compte tenu de la taille du génome humainentier (3,2 x 109 pb), Le nombre total de SNPs est d'environ5-10 millions
Les microsatellites potentiellement polymorphes sont plusde 100000 à travers le génome humain
Le nombre des insertions/délétions est très difficiles àquantifier et le nombre est susceptible de varier entre celuides SNP et celui des microsatellites
Combien de variations en moyenne sont présentes dans le génome humain?
Comment trouvonsComment trouvons--nous des nous des variations de séquence?variations de séquence?
• Examiner plusieurs séquences dela même région du génome
• Utiliser des valeurs de qualité de base pourdécider si les incompatibilités sont devéritables polymorphismes ou des erreursde séquençage
AGGAAAAGAACATAACAAGAACTATTTTTCGCCCGAACTC B6AGGAAAAGAACATAACAAGGACTATTTTTCGCCCGAACTC C3H
B6
C3H
: Codant non synonyme
Variations génétiques humainesVariations génétiques humaines
Type le plus abondant:SNPs - Polymorphismes à un seul nucléotide
GATTTAGATCGCGATAGAGGATTTAGATCTCGATAGAG
^Environ 90% de toutes les variations
génétiques humaines
Quelle est la différence entre un Quelle est la différence entre un
SNP et une mutation?SNP et une mutation?
Pour qu'une variation soit considérée comme un SNP,
Elle doit se produire dans au moins 1% de la population.
Cycle de vie d’un SNP (un long Cycle de vie d’un SNP (un long chemin de la mutation à SNP)chemin de la mutation à SNP)
Apparence d’unenouvelle variante
Par mutation Survie de l’allèle rare
Augmentation de la fréquence des allèlesAprès expansion de la population
Nouvel allèle fixé dans la population comme un nouveau polymorphisme
Les SNP se produisent tous les Les SNP se produisent tous les 300 à 1000 300 à 1000 bases bases dans le génome humain;dans le génome humain;
Deux SNP sur trois Deux SNP sur trois impliquent le remplacement de impliquent le remplacement de la cytosine la cytosine (C) (C) par la thymine par la thymine (T)(T);;
LesLes SNPSNP peuventpeuvent sese produireproduire dansdans lesles régionsrégionscodantescodantes (gènes)(gènes) etet nonnon codantescodantes dudu génomegénome;;
BeaucoupBeaucoup dede SNPSNP n'ontn'ont aucunaucun effeteffet sursur lala fonctionfonctioncellulaire,cellulaire, maismais d'autresd'autres pourraientpourraient prédisposerprédisposer leursleursporteursporteurs àà desdes maladiesmaladies ouou influencerinfluencer leursleursréponsesréponses auxaux médicamentsmédicaments..
Informations de base sur les SNP
TransitionsTransitions PurinePurine en en purinepurine ouou pyrimidinepyrimidine en en pyrimidinepyrimidine AA en en GG ouou GG en en AA TT en en CC ouou CC en en TT
TransversionsTransversions PurinePurine en en pyrimidinepyrimidine ouou pyrimidinepyrimidine en en purinepurine
Modifications d’une base unique
Bases de DonnéesBases de DonnéesSNPSNP
•NCBI dbSNPhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/SNP/index.html
•Human Genome Variation Database (HGVbase)http://hgvbase.org/
International HapMap Project http://snp.cshl.org/
1.1. SNPsSNPs dans régions Codantesdans régions Codantes
Synonymes:Synonymes: Lorsque des substitutions de base unique ne provoquent pas de Lorsque des substitutions de base unique ne provoquent pas de modification de l'acide aminé codé modification de l'acide aminé codé
NonNon--synonymes: quand des substitutions de base unique provoquent une synonymes: quand des substitutions de base unique provoquent une modification de l'acide aminé codémodification de l'acide aminé codé
2.2. NonNon--codant codant SNPsSNPs : : Qui influencent l'expression Qui influencent l'expression des gènesdes gènes
3.3. NonNon--codant codant SNPsSNPs silencieuxsilencieux
Classification des SNPs
Les SNP sont utilisés commemarqueurs génétiques pouridentifier les gènes responsablesde la susceptibilité à la maladieou des gènes responsables d’untrait particulier.
SNPs comme marqueurs de cartographie génétique