CARYOTYPE HUMAIN

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Techniques du caryotypage

Pour réaliser un caryotype, il est nécessaire d'obtenir des cellules en voie de division, à un stade où les chromosomes sont bien individualisés et suffisamment dispersés pour être séparés les uns des autres (plaque métaphasique). On utilise donc soit un tissu riche en divisions cellulaires, soit, le plus souvent, des cellules mises en culture. Le sang est le tissu le plus fréquemment utilisé, pour la simplicité du prélèvement et la rapidité de la culture. Les cellules amniotiques ou celles des villosités choriales sont utilisées pour le diagnostic prénatal. Les cellules mises en culture se divisent puis sont exposées à la colchicine qui bloque la division cellulaire au stade métaphase, au moment où les chromosomes sont bien individualisés. Les cellules sont gonflées par un choc hypotonique, fixées puis étalées sur une lame microscopique. Le repérage et l'identification des chromosomes nécessitent ensuite leur marquage, par des techniques appropriées, qui fait apparaître des bandes dont la coloration est d’intensité variable, caractéristique d’un chromosome.

Les techniques de marquage, qui font appel à divers traitements physico-chimiques, ont pour effet de mettre en évidence une succession de bandes plus ou moins colorées selon une séquence propre non seulement à chaque chromosome mais encore à chaque segment chromosomique. Selon la technique employée, telle ou telle partie du chromosome est plus ou moins bien marquée, ce qui permet une analyse structurale fine. Cette précision diagnostique accrue constitue un progrès considérable, car elle permet désormais de rattacher des maladies à leur cause et débouche sur un conseil génétique. De même, la reconnaissance des différents segments chromosomiques a permis de progresser notablement dans l'établissement de la carte chromosomique de l'homme, dans la compréhension de certains mécanismes de la carcinogenèse et de l'évolution des espèces.

Les techniques classiques de marquage

Les techniques de marquage sont ci-dessous présentées dans l’ordre chronologique de leur apparition.

Les bandes Q

En 1970, Caspersson montre, par la coloration des cellules en division à la moutarde de quinacrine, suivie d'une observation en lumière ultraviolette, que la structure des chromosomes est hétérogène. Cette technique permet l'identification précise de tous les chromosomes, en révélant une succession de bandes plus ou moins fluorescentes (appelées bandes Q pour quinacrine), propre à chaque chromosome. L'intérêt principal de cette technique réside surtout dans la fluorescence particulièrement intense de la partie distale des bras longs du chromosome Y, qui permet sa reconnaissance et la détection de ses anomalies.

Les bandes G

Les méthodes les plus utilisées sont fondées sur la digestion enzymatique des préparations chromosomiques par des enzymes protéolytiques. Le marquage en bandes G, obtenu après coloration par le Giemsa, est superposable à celui des bandes Q, les bandes brillantes de la fluorescence correspondant aux bandes noires du Giemsa. Le G-banding est la technique courante la plus utilisée.

Chromosomes 15 humain normal et recombinant

Photographie : Chromosomes 15 humain normal et recombinant

Les chromosomes traités chimiquement et colorés révèlent des détails informatifs sur leur structure. Sur le panneau de gauche se trouvent un chromosome 15 humain normal et, à sa droite, un chromosome anormal,  rec(15). L'étude fine des bandes montre (panneau de droite) que le chromosome... 

Crédits : © 2011 Rachel O'Connor et al. (CC BY 3.0), doi:10.1155/2011/898706

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Les bandes R

Dutrillaux et Lejeune ont proposé une technique comportant le traitement des préparations à 87 0C pendant quelques minutes dans une solution à pH 6,5. La coloration des chromosomes fait alors apparaître une alternance de bandes foncées et de bandes claires. La disposition de ces bandes est l'inverse de celle qui est obtenue en bandes Q et en bandes G (bandes R pour reverse). La technique de Dutrillaux et Lejeune est d'une grande utilité pour détecter de petits remaniements de structure, car elle a l'avantage de très bien marquer les extrémités du chromosome ainsi que de nombreuses bandes intermédiaires.

Nomenclature

La description de bandes sur les chromosomes a conduit à définir une nouvelle nomenclature. Les bras chromosomiques qui conservent leur appellation « p » pour le bras court et « q » pour le bras long ont été divisés en régions, et celles-ci en bandes dont la topographie est calquée sur celle des bandes obtenues par les différentes techniques de marquage. Par exemple, le bras long du chromosome 1 est divisé en quatre régions numérotées 1, 2, 3 et 4, et la région 4 est elle-même divisée en quatre bandes numérotées de 1 à 4. On peut ainsi indiquer et décrire exactement tous les types de remaniements de structure connus.

Chromosome humain numéro 1

Dessin : Chromosome humain numéro 1

Le chromosome humain n° 1 selon la nomenclature internationale. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Ces techniques de marquage, utilisées sur des chromosomes métaphasiques, permettent de distinguer environ trois cents à quatre cents band [...]

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Caryotypes de plusieurs espèces de trèfle (genre Trifolium)

Caryotypes de plusieurs espèces de trèfle (genre Trifolium)
Crédits : Britten EJ (1963), Cytologia 28, 4: 428-449 © The Japan Mendel Society, International Society of Cytology

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Caryotype humain normal

Caryotype humain normal
Crédits : Courtesy NHGRI/ genome.gov

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Chromosomes 15 humain normal et recombinant

Chromosomes 15 humain normal et recombinant
Crédits : © 2011 Rachel O'Connor et al. (CC BY 3.0), doi:10.1155/2011/898706

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Chromosome humain numéro 1

Chromosome humain numéro 1
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Gabriel GACHELIN, Jean-François MATTEI, Marie-Geneviève MATTEI, Anne MONCLA, « CARYOTYPE HUMAIN », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/caryotype-humain/