Deux exemples de maladies chromosomiques humaines : mongolisme et polydysspondilie.

Jérôme LEJEUNE et Raymond TURPIN.

Londres, King's College.


Sommaire

L'étude des chromosomes somatiques humains, observés en culture de tissus nous a récemment permis d'isoler deux affections constitutionnelles caractérisées par la présence d'une anomalie chromosomique.

Les techniques de culture et de coloration, précédemment décrites J.LEJEUNE, R.TURPIN et M.GAUTIER (1959) (1) diffèrent sensiblement de la méthode originale de TJIO et LEVAN (2) qui leur permit d'établir en 1956 le nombre chromosomique de notre espèce : 2n = 46.

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Technique

Un fragment de tissu conjonctif prélevé aseptiquement est transporté au laboratoire dans une compresse stérile imbibée de sérum physiologique, le tout enfermé dans une boîte de Pétri.

La culture des explants selon la méthode classique, permet ensuite d'obtenir sur lamelle microscopique une couche monocellulaire en quelques 4 à 6 jours.

L'accumulation des mitoses est réalisée, en l'absence de toute drogue antimitotique par le moyen suivant - Après enlèvement de l'explant la croissance en tubes bouchés entraîne une acidification du milieu qui a pour effet de stopper l'activité mitotique - 16 heures avant le moment de la fixation, le milieu est ajusté au pH normal et l'on ajoute 2 gouttes d'extrait embryonnaire de poulet.

La dispersion des chromosomes par le choc hypotonique préconisé par HSU (1952) (3) puis de nombreux autres auteurs est réalisé par immersion des lamelles dans une solution au 1/6e de sérum humain (1 partie de sérum pour 5 parties d'eau distillée) maintenue à 37° pendant 20 a 35 minutes. Le sérum dilué nous semble respecter beaucoup mieux l'intégrité des chromosomes que ne le font les solutions alines.

Après ce temps, les lamelles sont fixées par le mélange de Carnoy pendent 45 minutes puis, selon la méthode de ROTHFELDS et SIMINOVICH (1958) (4) laissées a l'air libre jusqu'à séchage complet pour obtenir un aplatissement des préparations.

La coloration comprend les temps suivants :

1) Hydrolyse à 60° pendant 7m 1/2 dans l'HCl normal

2) Après lavage abondante coloration au bleu de Unna pendant 10 à 15 minutes

3) Rinçage à l'eau distillée neutre

4) Séchage de la lamelle au buvard puis à l'air libre, ce qui évite la déshydratation à l'alcool, très délicate, en raison de la solubilité du bleu de Unna.

Cette technique permet d'obtenir des mitoses lisibles, pro-métaphases et métaphases précoces, parmi lesquelles un certain nombre de cellules parfaites (1 à 20 selon les lamelles) Nous appelons parfaite une cellule qui ne présente aucune cassure des chromatides et dans laquelle chaque chromosome est morphologiquement identifiable.

Toutes les cellules prêtant à une interprétation délicate (dispersion insuffisante par exemple) sont réputées " douteuse " et ne sont pas prises en considération dans les comptages.

Dans ces conditions le nombre diploïde de 46 est constamment retrouvé chez les individus normaux.

L'analyse du caryotype, par découpage de positifs agrandis nous a permis de confirmer les observations de TJIO et LEVAN (1956) (2), puis de FORD et JACOBS (1958) (5) sur les chromosomes sexuels, X et Y . L'étude des paires chromosomiques en fonction de leur taille d'une part, et de la position du centromère de l'autre nous a conduit à une classification en 7 groupes bien individualisés.

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Caryotypes normaux

.

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Le mongolisme

Ce bref résumé technique nous permet d'envisager maintenant deux affections humaines que nous avons récemment étudiées, le Mongolisme et la Polydysspondylie.

Le Mongolisme occupe depuis toujours une place à part dans la pathologie constitutionnelle, et sitôt que notre technique nous permit de le faire nous décidâmes d'étudier les chromosomes des enfants mongoliens.

En effet, la fréquence élevée du mongolisme, excluait l'hypothèse d'une mutation dominante récurrente que les rares cas de reproduction de femmes mongoliennes aurait pu faire proposer.

Par ailleurs, aucun autre mécanisme mendélien simple ne pouvait s'accorder avec les données généalogiques et gemellologiques. Enfin, l'effet de l'âge maternel s'accordait assez bien avec une anomalie chromosomique possible.

L'analyse de trois puis de neuf et maintenant de 14 mongoliens nous révéla la présence d'un petit chromosome en surnombre J. LEJEUNE, M. GAUTIER et R. TURPIN (1953) (6). L'étude de nombreux caryotypes mâles nous permit de conclure que le responsable du nombre anormal de 47 était un petit télocentrique (ou acrocentrique) porteur de petits bras hétérochromatiques réalisant l'aspect du chromosome vh,

L'étude chez la fille, facilitée par l'absence de chromosome Y confirme cette opinion.

Il nous semble des lors logique de supposer que l'anenploïdie du mongolisme est le fait d'une trisomie pour le chromosome vh (1).

Ces faits ont été confirmés par les travaux de l'école anglaise FORD,JONES,MILLER, MITTWOCH, PENROSE, RIDLER, SHAPIRO (7), JACOBS, BAIKIE, COURT BROWN, STRONG (8) et suédoise BOOK, FRACCARO, LINDSTEIN (9).

L'origine de cette trisomie, ainsi que nous l'avons proposé dans notre seconde note J. LEJEUNE, M. GAUTIER et R.TURPIN (1953) (10) pourrait être une non-disjonction, lors de la méiose ovulaire, ce qui rendrait compte de l'effet de l'âge maternel. Il s'agit ici d'une hypothèse actuellement non démontrable, mais que les observations des drosophiles triple IV rendent plus plausibles.

De toutes façons ainsi que l'ont fait remarquer BOOK et FRACCARO (9), seule la démonstration de trivalents lors de la méiose chez les mongoliens apporterait la preuve convaincante que le chromosome en surnombre est bien un vh et non un surnuméraire au sens restreint du terme.

Bien que l'hypothèse de la trisomie mongolienne par non disjonction d'une paire de vh rende compte également des faits caractéristiques du mongolisme, il nous reste à rechercher la cause du léger excès de petits signes de la série mongolienne chez les parents de mongoliens, par rapport à la population générale (TURPIN, BERNYER et TISSIER - 1947 (10) et (TURPIN, LEJEUNE - 1953) (11).

L'explication la plus simple peut se résumer ainsi :

la trisomie par effet de dosage génique rend dominants les gènes récessifs déterminant plus ou moins directement ces caractères -(ceci suppose que ces gènes soient localisés sur le chromosome vh). Il s'ensuit qu'un couple composé de deux parents n'ayant aucun de ces gênes récessifs (cas rare, vu la fréquence de ces derniers) pourrait procréer un enfant trisomique vh, imbécile, mais non typiquement mongolien. Dès lors, le biais statistique dû au diagnostic purement clinique du mongolisme, écarterait systématiquement ce type d'unions, et tendrait à augmenter ainsi la fréquence des petits stigmates chez les parente de mongoliens cliniquement reconnaissables.

Un cas de débilite mentale par trisonie vh, sans certitude clinique de mongolisme a d'ailleurs été récemment trouvé par nous.

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Le Polydysspondylie

La deuxième maladie chromosomique découverte dans notre laboratoire a été dénommée Polydysspondylie (R. TURPIN, J. LEJEUNE, J. LAFOURCADE et M. GAUTIER - 1959) (13), en raison des lésions vertébrales qui l'accompagnent. Nous ne possédons à l'heure actuelle qu'une seule observation de ce syndrôme.

La malformation de cet enfant âgé de 4 ans 1/2 intéresse trois territoires rachidiens :

- cervical : (pincement de l'interligne C3-C4 et fusion des arcs postérieurs de ces vertèbres ; rachischisis de C3)

- dorsal (pincement des interlignes D1-D2 et D2-D3, cette dernière vertèbre étant réduite à son hémicorps droit, avec absence de la troisième côte gauche ; les lames et les épineuses de ces trois vertèbres sont fusionnées) ;

- sacré : hémi-lombalisation gauche de S1.

Par ailleurs on note un élargissement modéré du canal rachidien dans la région cervico-dorsale et la fermeture de la selle turcique, sans doute par ossification du ligament interclinoïdien.

De plus cet enfant présente un retard stature pondéral marqué et un déficit mental discret mais réel (I-Q = 0,89).

Les résultats concordants de trois biopsies différentes nous révèlent les faits suivants.

Ce garçon qui ne présente aucune anomalie sexuelle apparente possède seulement 45 chromosomes. Les groupes G, M, Md, P et C sont normaux, par contre il manque un chromosome du groupe V (probablement un Vs).

Par ailleurs, sur toutes les cellules parfaitement lisibles on décompte seulement 5 télocentriques T normaux, le sixième (T1) présente en effet un petit segment coloré au lieu et place des petits bras hétérochromatiques habituels. Cette constatation a été réalisée sur 14 caryotypes photographiques.

Ces deux observations, absence d'un Vs et segment anormal d'un T1 évoquent un remaniement chromosomique (fusion centromérique de ces deux chromosomes)

Au total il s'agit d'un syndrome à 45 chromosomes résultant peut être d'une translocation, avec ou sans perte de substance chromosomique.

Il semble plausible que cette anomalie chromosomique soit la cause du syndrome malformatif, mais aucune preuve directe de ce fait ne peut être actuellement proposée.

En terminant cet exposé je voudrais insister sur le fait que le Mongolisme et la Polydysspondylie ne sont probablement que les deux premiers exemples d'une pathologie chromosomique, entièrement méconnue jusqu'ici chez l'homme, celle des autosomes. Le nombre d'anomalies et de syndromes qui sont à découvrir ne peut être prédit. Seuls les efforts conjugués des laboratoires de tous les pays permettront de mesurer d'ici quelques années la fécondité de ce nouveau champ de recherche ouvert à la génétique humaine.


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Bibliographie

(1) J. LEJEUME, B. TURPIN M. GAUTIER - 1959 Le mongolisme, premier exemple d'aberration autosomique humaine Annales de Génétique - Vol. 1 - N° 2 - p.41-49.

(2) J.H. TJIO et A. LEVAN - 1956 The chromosome number of Man, Hereditas 42, 1 à 6.

(3) T.C. HSU - 1952. Mammalian chromosomes in vitro. I karyotype of Man. Hereditas 43, 167-172.

(4) K.H. ROTHFELS et L. SIMINOVITCH - 1958. An air drying technique for flattening chromosomes in mammalian cells grown in vitro. Stain Techn. 55. 73-79.

(5) C.E. FORD et P.A. JACOBS - 1959 Human somatic chromosome. Nature, 181, 1565-1568.

(6) J. LEJEUNE, M. GAUTIER et R.TURPIN - 1959. Les chromosomes humains en culture de tissus. C.R. Acad. Sciences, 26 Janvier 1959, 248, 602-603.

(7) C.E. FORD, K.W. JONES, O.J. MILLEP, Ursula MITTWOCH, L.S. PENROSE, M. RIDLER, A. SHAPIRO - 1959. The chromosomes in a patient showing both Mongolism and the Klinefelter Syndrome. Lancet 7075, 709.

(8) Patricia JACOBS, A.G. BAIKIE, W.M. COURT BROWN, J.A. STRONG - 1959 The somatic chromosomes in mongolism Lancet 7075, 710.

(9) J.A. BOOK, M. FRACCARO et J. LINDSTEN - 1959 Cytogenetical observations in Mongolism Acta Paediatrica 48, 453-468.

(10) J. LEJEUNE, M. GAUTIER et R. TURPIN - 1959. Etude des chromosomes somatiques de neuf enfants mongoliens - C.R. Acad. Sciences, 16 mars 1959, 248, 1721-1722.

(11) R. TURPIN, G. BERNYER et Cl.TEISSIER - 1947. Mongolisme et stigmates familiaux de la série mongolienne - La presse médicale - N° 53, 597-599.

(12) R.TURPIN et J.LEJEUNE - 1953. Etude dermatoglyphique de la paume des mongoliens et de leurs parents et germains. Sem. Hop. 1953 - 3904-3910.

(13) R. TURPIN, J. LEJEUNE, J. LAFOURCADE, M. GAUTIER - 1359. Aberrations chromosomiques et maladies humaines. La polydysspondylie à 45 chromosomes. C.R. Acad. Sciences 22 juin 1959 - 248, 3636-3638.