Dernière mise à jour: 28/06/2017

Laboratoires exécutants

Cliquez sur l'Aperçu de tests génétiques proposés pour plus d'informations sur les analyses génétiques que le CMG de l'UZ Brussel peut vous offrir. 

La recherche génétique classique s’opère sur deux terrains: celui des chromosomes et celui des gènes.

Le premier type de recherche se situe au niveau de la cellule, d’où le nom cytogénétique (de cyto: cellule).

Le deuxième type de recherche concerne les lettres et/ou l’ordre des lettres dans les gènes, d’où le nom de recherche sur l’ADN moléculaire.

Au CMG de l’UZ Brussel, nous réalisons aussi la recherche plus spécialisée sur les protéines impliquées dans le processus de traitement des déchets cellulaires. Cette recherche est d’abord réalisée au niveau biochimique.

Voir aussi Portée de la recherche.

 


Le Laboratoire de Cytogénétique

Un chromosome (du grec: chroma = couleur et soma = corps) comporte le matériel héréditaire (ADN) dans le noyau cellulaire qui est bien rendu visible avec les couleurs de (structures de protéines de) l’ADN.

La recherche du Labo de Cytogénétique sur les anomalies chromosomiques s’opère au niveau de la cellule. Nous parlons alors de grandes anomalies, de millions de bases en même temps (voir aussi variations génétiques).

Il existe des anomalies numériques et des anomalies structurelles :
  • Dans les anomalies numériques, il y a un chromosome trop peu ou en trop ;
  • Dans les anomalies structurelles, un ou plusieurs chromosomes présentent une structure déviante.

Dans les anomalies structurelles, il peut s’agir :
  • d’un remaniement (translocation ou inversion) sans perte de matériel chromosomique. C’est ce qu’on appelle une anomalie structurelle équilibrée ; 
  • d’un remaniement (translocation ou inversion) avec perte de matériel chromosomique, c-à-d une anomalie structurelle déséquilibrée);
  • de la perte d’un morceau du chromosome (délétion) ; ou
  • d’une duplication (l’ajout d’un morceau de chromosome).

Pour un examen chromosomique conventionnel, l’échantillon du patient doit être aussi frais que possible. Les cellules sont d’abord mises en culture pour ensuite les multiplier. Cela ne peut se faire que si elles sont encore intactes : contrairement à un examen d’ADN direct (cfr caryotype moléculaire), ici, la paroi cellulaire et le noyau cellulaire ne peuvent être endommagés ou cassés.
Un échantillon destiné à un tel examen cytologique ne se conserve donc pas longtemps.

Pour pouvoir étudier des chromosomes de manière conventionnelle, nous devons bloquer les cellules de l’échantillon dans une certaine phase de la division cellulaire, à savoir la métaphase : les chromosomes sont alors tous dupliqués et se trouvent au centre de la cellule.
Au laboratoire, nous isolons d’abord les cellules (généralement des globules blancs, des cellules choriales ou des cellules du liquide amniotique) et nous les mettons en culture. Elles sont ainsi mélangées avec un liquide avec des nutriments et (parfois) un stimulateur de croissance. Pendant un ou plusieurs jours, elles restent à 37°C dans l’incubateur.
La division des cellules est synchronisée si bien qu’elle a lieu autant que possible pour toutes les cellules au même moment.

Via divers traitements chimiques, nous ‘gelons’ la division au bon moment (dans la métaphase) et faisons en sorte que les cellules gonflent puis éclatent. Les chromosomes sont ainsi bien répartis et peuvent être étudiés.
Enfin, les cellules sont fixées avec un mélange d’alcool et d’acide acétique et sont posées et dispersées sur une plaque de verre.

Une carte chromosomique ou un caryotype est une reproduction des 23 paires de chromosomes. Elle identifie l’organisation correcte ou non de notre ADN.
Pour arriver à ce résultat, nous utilisons une méthode de coloration différentielle sur les cellules fixées. Cela donne une typographie de bande sur chaque chromosome. La coloration la plus utilisée est la bande G. Ici, les bandes claires reflètent surtout des zones de gènes et les bandes foncées plus d’ADN non-codant.
Pour le diagnostic de certaines maladies, la coloration est meilleure juste avant la métaphase, dans la prométaphase. L’ADN est alors moins condensé et a une résolution supérieure. Ce type de bandes G s’appelle bandes à haute résolution ou bandes HR.

Ensuite, nous rassemblons les chromosomes homologues et nous rangeons les paires de chromosomes selon leur taille et leur forme.
La numérotation se fait du plus grand au plus petit pour les 22 paires de chromosomes ‘ordinaires’ (autosomes). La dernière paire est constituée des chromosomes sexuels.
Des technologues de laboratoire entraînés reconnaissent la taille et la forme des chromosomes très vite. Autrefois, la mise en ordre se faisait manuellement, mais aujourd’hui, nous disposons de microscopes sophistiqués et du logiciel nécessaire pour automatiser en partie ce travail. Une première carte chromosomique grossière est générée automatiquement. Ensuite, nous corrigeons le résultat manuellement là où c’est nécessaire.
En comptant les chromosomes, on peut constater des anomalies numériques. Enfin, les chromosomes homologues sont observés séparément par un œil expérimenté, sont comparés et la typographie de bandes est entièrement vérifiée selon l’’International System for Human Cytogenetic Nomenclature' (ISCN). Cette vérification permet de dépister des anomalies structurelles.

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Le principe

Applications

Depuis 1990, il existe une autre technique pour examiner des chromosomes : l'hybridation in situ en fluorescence (FISH).
La préparation des cellules est (jusqu’à la fixation comprise) identique à celle utilisée dans le caryotype conventionnel, mais pour la FISH, nous utilisons une autre technique de coloration et un autre microscope.

Le principe    

Dans la FISH, nous munissions des (parties de) chromosomes de labels fluorescents (sondes) et nous les étudions au microscope fluorescent.

Une sonde est une petite liaison chimique d’ADN fluorescente à un brin. Elle doit avoir été constituée (un certain ordre de bases) de telle façon qu’elle est complémentaire au morceau d’ADN que nous voulons examiner. Car c’est précisément grâce à cette complémentarité – le fait que A se lie toujours à T (et l’inverse) et C à G (et l’inverse) – que la sonde va se lier (s’hybrider) au morceau d’ADN. Une ‘hybridation in situ’ peut donc aussi se comprendre comme ‘s’attacher sur place’.

Il existe différents marqueurs fluorescents, qui s’illuminent chacun avec leur propre couleur sous le microscope. Nous pouvons ainsi examiner différents morceaux d’ADN en même temps.

La FISH peut être utilisée pour examiner des anomalies chromosomiques qui sont difficiles à reconnaître ou qui ne sont pas reconnaissables avec une bande G ou HR.
Lors d’un examen chromosomique sur des embryons (DPI), la FISH est l’une des options parce qu’on manque de temps pour mettre les cellules en culture. De ce fait, le diagnostic doit être posé sur une seule cellule, deux au maximum. Voir à cette fin ‘examen chromosomique pour DPI’.
      

Application n°1 – FISH interphasique: Trisomie     

ILa FISH interphasique est utilisée pour dépister des anomalies chromosomiques numériques.

  • Les sondes ont été conçues de telle sorte qu’elles s’attachent à (des grandes parties de) l’ADN dans l’interphase
  • De plus, nous pouvons utiliser en même temps différentes sondes avec différentes couleurs, si bien que nous pouvons rendre visibles deux chromosomes différents, voire plus.

De cette façon, nous pouvons d’une part déterminer outre le sexe (XX of XY) également un nombre déviant d’un chromosome spécifique. Nous utilisons ainsi une sonde FISH qui s’attache au chromosome 21 pour pouvoir établir un diagnostic pour le syndrome de Down. Sous le microscope, nous voyons dans ce cas trois copies du chromosome 21 se fluorer par cellule.

Application n°2 – FISH métaphasique : Délations, duplications et translocations.

Une sonde peut être conçue de telle manière qu’elle s’attache à une seule (petite) région d’un seul chromosome. C’est ce qu’on appelle une « sonde locus spécifique ».

  • Cette technique peut être utilisée quand on cherche des anomalies structurelles comme des délétions, des duplications ou des translocations d’une région spécifique dans un chromosome spécifique dans la métaphase. Nous y avons recours par exemple pour des patients présentant des symptômes souvent associés à un certain syndrome connu, comme le syndrome vélo-cardio-facial ou syndrome de DiGeorges, qui est caractérisé par la délétion 22q11.
  • Par ailleurs, nous pouvons détecter des translocations, c-à-d l’échange de morceaux de chromosome entre deux chromosomes non homologues. Les deux couleurs que nous avons utilisées pour deux chromosomes différents seront dans ce cas séparées (pour les chromosomes normaux) et seront proches (pour le chromosome avec une translocation).

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Une technique révolutionnaire pour observer les chromosomes s’appelle micro-array ou CGH-array: comparative genome hybridisation array.

Cette technique repose aussi sur l’utilisation de sondes (voir FISH pour des explications sur les sondes) : dans la CGH-array, un mélange d’ADN chromosomique d’un patient par rapport à une référence est ajouté à une lame (array) sur laquelle les sondes ont été posées.

Les arrays sont parfois aussi appelées ‘puces d’ADN’ et se déclinent en différents modèles, selon le but précis de l’examen.

Dans la FISH, nous n’analysons généralement qu’une ou quelques positions chromosomiques et nous délimitons au préalable précisément le terrain de recherche. La CGH-array a comme grand avantage que tous les chromosomes sont pratiquement entièrement scannés (selon la position et le nombre de sondes sur l’array), si bien que nous pouvons chercher plus largement.
Nous pouvons ainsi identifier des variations au niveau de la quantité de l’ADN, mais nous ne pouvons pas dépister de modifications dans l’ordre des bases dans l’ADN.

Cette technique est utilisée pour identifier des CNV.
Les CNV ou Copy Number Variations réfèrent au phénomène selon lequel dans chaque génome, il existe des variations de morceaux d’ADN, sous la forme de (micro)délétions et microduplications (respectivement une partie d’ADN manquante et un morceau d’ADN ajouté).
De telles délétions ou duplications de petits fragments chromosomiques peuvent avoir différentes conséquences:

  • Certaines sont fréquentes et inoffensives, tandis que d’autres peuvent être responsables de maladies génétiques, de malformations et/ou de problèmes intellectuels ;
  • Certaines peuvent augmenter le risque de difficultés d’apprentissage ou de problèmes d’intelligence, mais ne le font pas nécessairement chez tout le monde ;
  • Elles peuvent être héritées d’un parent sans problèmes connus ; et
  • Pour de nombreuses délétions et duplications, on ne sait pas encore si elles sont des variantes normales ou des modifications qui provoquent des maladies.

Le but de l’examen génétique est donc de pouvoir faire une distinction entre du bénin et du pathogène. Le traitement des résultats de CGH-array se fait avec des programmes spécialisés.

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