Une nouvelle méthode non-invasive de séquençage du génome des foetus

Actuellement, lors de grossesses dites ’à risque’ (dû à l’histoire familiale, à l’âge avancé de la mère), les parents peuvent avoir accès à un examen de diagnostic prénatal afin de déterminer si leur enfant à venir est atteint d’une maladie génétique telle que la trisomie 21. Pour cela, différentes techniques sont utilisées :
- des méthodes non-invasives, qui ne nécessitent aucun prélèvement chez la mère, telles que l’échographie, mais qui ne permettent pas de diagnostic génétique ;
- des méthodes invasives telles que l’amniocentèse (prélèvement de liquide amniotique entre la 16ème et la 18ème semaine de grossesse) ou la choriocentèse (prélèvement de villosités choriales, de petites structures se développant sur le futur placenta, dès la 10ème semaine) qui permettent l’établissement du caryotype (organisation des chromosomes d’un individu par paires et par taille) et la mise en évidence de modifications chromosomiques telles que les trisomies.

Cependant, ces deux méthodes invasives induisent respectivement jusqu’à 1% et 2% de fausses couches. Il est donc très important pour le médecin et les parents de bien analyser le rapport risque/bénéfice avant de procéder à ces examens.

Pour la première fois, des chercheurs de l’université de Washington ont réussi à établir la séquence complète du génome d’un foetus humain de façon totalement non-invasive.

Une nouvelle technique non-invasive de diagnostic prénatal

En 1997, des chercheurs ont mis en évidence des fragments d’ADN provenant du foetus dans le plasma [1] sanguin de la mère [2]. En moyenne, on retrouve environ 10 à 13% d’ADN foetal libre dans le plasma maternel. Grâce à la présence de cet ADN foetal, il serait donc possible de séquencer le génome du foetus et de déterminer si celui-ci sera sujet à des maladies génétiques héréditaires ou non. Cependant, cette analyse n’est pas aisée car l’ADN foetal est minoritaire dans le plasma, il est donc difficile de le différencier de l’ADN maternel.

En 2010, une équipe chinoise a réussi à établir la carte génétique d’un foetus à partir du plasma maternel, mais cette analyse était limitée : 1) par l’utilisation de méthodes invasives afin d’obtenir des échantillons maternels et 2) par une étude restreinte aux mutations héréditaires et non aux mutations de novo [3].

Dans un article publié le 6 juin 2012 dans la revue Sience Translationnal Medicine, l’équipe de J. Shendure a établi une méthode permettant de séquencer le génome d’un foetus de 18,5 semaines de façon totalement non-invasive [4].

Pour cela, les chercheurs ont utilisé l’ADN du père, obtenu à partir d’un échantillon de salive, ainsi que l’ADN maternel et foetal, tous deux provenant d’un prélèvement de sang chez la mère. Des technologies récentes ont permis aux chercheurs de définir une carte des haplotypes (groupes d’allèles [5] de gènes situés sur un même chromosome et transmis ensemble) du génome de la mère. Afin de définir le génome du foetus, dont l’ADN représentait 13% de l’ADN du plasma maternel, les scientifiques ont séparé l’étude des allèles transmis au foetus en 4 groupes :
- la transmission parmi les gènes homozygotes [6] chez le père et hétérozygotes [7] chez la mère (analyse grandement améliorée grâce à l’étude de la transmission des haplotypes plutôt que des sites isolés) (figure 1 a)
- la transmission parmi les gènes hétérozygotes chez le père et homozygotes chez la mère (figure 1 b)
- la transmission parmi les gènes hétérozygotes chez les deux parents : pour ces sites, les chercheurs ont prédit la transmission des allèles maternels en suivant l’hérédité des haplotypes maternels. Ils ont alors pu définir l’allèle hérité dans 91,2% des cas. La carte des haplotypes paternels ne pouvant être obtenue à partir de l’ADN de salive, la prédiction de la transmission des allèles paternels n’a pas pu être faite dans cette étude.
- l’apparition de nouvelles mutations chez le foetus : en cherchant des mutations dans l’ADN du plasma qui ne sont présentes ni dans l’ADN maternel ni dans l’ADN paternel, les scientifiques ont identifié 25 millions de sites candidats. Ils ont ensuite filtré ces résultats afin d’éliminer toutes les ’fausses’ mutations dues à des erreurs de séquençage pour garder 3884 candidats. Le séquençage de l’ADN du foetus à la naissance a permis d’identifier 44 vrais sites mutés de novo. Parmi les 3884 sites trouvés lors de l’analyse, 17 sont réellement présents chez le foetus.

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Analyse de la transmission des allèles (A, B, C ou D) parentaux au foetus
Crédits : MS&T

La comparaison de la séquence du génome du foetus obtenue par l’analyse décrite ici à la séquence réelle, obtenue à partir d’un prélèvement de sang de cordon à la naissance, montre une précision de 98,1%.

Ces résultats sont donc encourageants pour diagnostiquer d’éventuelles maladies génétiques chez les foetus de manière non-invasive, mais il reste encore de nombreuses améliorations à apporter à la technique avant son utilisation chez les patients, notamment :
- l’amélioration des protocoles permettant l’établissement des cartes d’haplotypes ainsi que la baisse des coûts de ces expériences ;
- l’amélioration des techniques d’analyse des nouvelles mutations chez le foetus qui devront être beaucoup plus sensibles.

Les problèmes éthiques associés au diagnostic prénatal

Cependant, cette avancée technologique est accompagnée de nombreuses questions éthiques [8]. En effet, alors qu’aujourd’hui moins de 2% de la population américaine a recours à des tests de diagnostic prénatal, la proposition d’un diagnostic non-invasif pourrait inciter toutes les femmes enceintes à avoir recours à cet examen, au même titre que l’échographie. Mais les conséquences de ce nouvel examen ne sont pas les mêmes. Si beaucoup plus de personnes sont testées pour dépister des mutations génétiques à un moment de la grossesse où l’avortement est encore possible, ceci aura des répercussions directes sur le nombre d’interruption médicale de grossesse (IMG). L’augmentation du nombre d’IMG pourrait ainsi conduire à une banalisation de ce geste. De telles conséquences entraîneront alors rapidement des réactions de la part des différentes associations, très actives aux Etats-Unis, de lutte contre l’avortement.

Certains s’inquièteront aussi des dérives eugéniques pouvant découler de ce type de technique. On pourrait alors choisir son enfant selon son sexe, sa couleur de cheveux, ... D’autres encore questionneront ces nouvelles technologies qui permettent d’empêcher la naissance d’enfant avec des handicaps. Comment cela se reportera-t-il sur la vision des handicapés dans la société, sur l’étude de ces handicaps, sur les traitements ?

Cette technique ne sera pas utilisable en routine avant quelques années. Ces années doivent donc être utilisées par les gouvernements, en partenariat avec les comités d’éthique, pour réfléchir à l’établissement de règles afin de baliser l’utilisation de ce type de technologie et d’empêcher les dérives vers des utilisations à des fins non-médicales, comme le signale Henry T.Greely [9] : "Whether we view non-invasive prenatal diagnosis as a way to reduce human suffering, warily as a step towards a eugenic dystopia, or as a mix of both, we should agree that better we prepare, the more likely we are to avoid the worse misuses of this potentially transformative technology." (qu’on soutienne le diagnostic prénatal non-invasif comme un moyen de réduire les peines humaines, ou qu’on s’en inquiète comme d’une porte ouverte sur le cauchemar eugénique, ou un mélange des deux, on doit s’accorder sur le fait que le mieux nous serons préparés, le mieux nous éviterons les pires usages de cette technologie potentiellement transformatrice.)

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[1] Le plasma est la partie liquide du sang dans laquelle les cellules sanguines sont en suspension.

[5] Les allèles sont les différentes versions d’un gène.

[6] Un gène est dit homozygote quand les deux allèles de ce gène sont identiques.

[7] Un gène est dit hétérozygote quand les deux allèles de ce gène sont différents.

Pour en savoir plus :
[8] Comité Consultatif National d’Ethique pour les Sciences de la Vie et de la Santé, Avis n°107 : Avis sur les problèmes éthiques lies aux diagnostics anténatals : le diagnostic prénatal (DPN) et le diagnostic préimplantatoire (DPI). http://www.ccne-ethique.fr/docs/Avis_107.pdf
[9] Get ready for the flood of fetal gene screening. Greely HT. Nature. 2011 Jan 20 ;469(7330):289-91.

Sources :
[2] Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lo YM, Corbetta N, Chamberlain PF, Rai V, Sargent IL, Redman CW, Wainscoat JS. Lancet. 1997 Aug 16 ;350(9076):485-7.
[3] Maternal plasma DNA sequencing reveals the genome-wide genetic and mutational profile of the fetus. Lo YM, Chan KC, Sun H, Chen EZ, Jiang P, Lun FM, Zheng YW, Leung TY, Lau TK, Cantor CR, Chiu RW. Sci Transl Med. 2010 Dec 8 ;2(61):61ra91.
[4] Noninvasive whole-genome sequencing of a human fetus. Kitzman JO, Snyder MW, Ventura M, Lewis AP, Qiu R, Simmons LE, Gammill HS, Rubens CE, Santillan DA, Murray JC, Tabor HK, Bamshad MJ, Eichler EE, Shendure J. Sci Transl Med. 2012 Jun 6 ;4(137):137ra76.

Rédacteurs :
Juliane Halftermeyer, deputy-sdv.at@ambascience-usa.org ;
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Origine :
BE Etats-Unis numéro 294 (15/06/2012) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70291.htm

Dernière modification : 15/06/2012

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