Déchiffrer les pedigrees : les six modes de transmission

Autosomes, gonosomes, notation des génotypes, et les six modes à connaître pour lire un pedigree.

Vous avez 46 chromosomes, en 23 paires. 22 de ces paires sont des autosomes. La dernière paire est celle des chromosomes sexuels, aussi appelés gonosomes : XX si vous êtes une femme, XY si vous êtes un homme. Les gènes portés par les autosomes suivent un ensemble de règles. Les gènes portés par le chromosome X ou Y suivent un autre ensemble. L’essentiel de la lecture d’un pedigree consiste à savoir quel ensemble s’applique.

Cet article couvre les six modes de transmission : autosomique dominante, autosomique récessive, liée à l’X dominante, liée à l’X récessive, liée au Y et mitochondriale. Pour chacun, vous verrez la notation du génotype, la règle qui le définit, et un exemple d’arbre.

Notation des génotypes

Un gène peut exister sous différentes versions, appelées allèles. Par convention, l’allèle dominant prend une majuscule, comme A. L’allèle récessif prend la même lettre en minuscule, comme a. Comme vous avez deux copies de chaque gène autosomique, une de chaque parent, votre génotype correspond à l’une de trois combinaisons : AA, Aa ou aa.

AA et aa sont homozygotes. Vous avez deux copies du même allèle. Aa est hétérozygote. Vous avez une copie de chaque. Pour un caractère dominant, AA et Aa expriment tous deux le caractère, puisqu’un seul allèle dominant suffit. Seul aa exprime un caractère récessif, puisque les deux copies doivent être la version récessive.

Pour les gènes situés sur le chromosome X, la notation change chez les mâles. Une femme a deux chromosomes X, donc on l’écrit comme pour un gène autosomique : XᴬXᴬ, XᴬXᵃ ou XᵃXᵃ. Un homme a un X et un Y, donc il n’a qu’un seul allèle à noter : XᴬY ou XᵃY. On appelle cela l’hémizygotie, et c’est la raison pour laquelle les caractères liés à l’X se comportent différemment chez les hommes et chez les femmes.

Autosomique dominante

Une seule copie de l’allèle dominant suffit pour exprimer le caractère. Les génotypes Aa ou AA produisent tous deux le phénotype. Seul aa n’est pas atteint.

Dans un pedigree, cela se manifeste par un caractère présent à chaque génération. Une personne atteinte a presque toujours un parent atteint, puisque l’allèle doit venir de quelque part. Deux parents non atteints (aa et aa) ne peuvent pas avoir d’enfant atteint, car aucun des deux ne possède d’allèle dominant à transmettre.

La maladie de Huntington, le syndrome de Marfan et l’achondroplasie sont tous autosomiques dominants.

Autosomique récessive

Deux copies de l’allèle récessif sont nécessaires. Seul le génotype aa exprime le caractère. AA et Aa sont tous deux non atteints, mais Aa porte l’allèle et peut le transmettre. Ce génotype, non atteint mais porteur d’un allèle récessif, s’appelle un porteur sain.

Dans un pedigree, c’est le schéma qui explique un enfant atteint avec deux parents non atteints. Les deux parents sont Aa. Aucun n’exprime le caractère. Chacun a 50 % de chances de transmettre l’allèle récessif à un enfant donné ; ainsi, un enfant qui le reçoit des deux parents devient aa, et est atteint, même si aucun des deux parents ne l’est.

Deux parents atteints (aa et aa) ne peuvent produire que des enfants atteints, puisqu’aucun parent n’a plus d’allèle dominant à transmettre.

La mucoviscidose, la drépanocytose et la maladie de Tay-Sachs sont toutes autosomiques récessives. Si vous voulez voir le pedigree complet d’une de ces maladies, allez lire notre article sur la mucoviscidose.

Liée à l’X récessive

L’allèle est sur le chromosome X, et il est récessif. Une femme doit être XᵃXᵃ pour être atteinte. Un homme n’a besoin que de XᵃY, puisqu’il n’a qu’un seul chromosome X au départ.

C’est pourquoi les affections liées à l’X récessives sont beaucoup plus fréquentes chez les hommes que chez les femmes. Un homme atteint dès qu’il possède une seule copie de l’allèle récessif. Une femme en a besoin de deux, ce qui est bien moins probable si l’allèle est rare.

Règle clé pour lire un pedigree : un père ne peut jamais transmettre un allèle lié à l’X à son fils. Il transmet son chromosome Y à son fils et son chromosome X à ses filles. Donc, si vous voyez un père atteint et un fils atteint, avec une mère non atteinte, l’hérédité liée à l’X récessive est exclue pour cette famille. Le chromosome X du fils, et l’allèle qu’il porte, viennent de sa mère.

La dystrophie musculaire de Duchenne, l’hémophilie A et le daltonisme rouge-vert sont tous liés à l’X récessifs. Pour le schéma complet du pedigree et le détail des génotypes, voir notre article sur la dystrophie musculaire de Duchenne.

Liée à l’X dominante

Même chromosome, mode de transmission différent. Une seule copie de l’allèle suffit, donc XᴬXᵃ, XᴬXᴬ et XᴬY sont tous atteints si A est l’allèle pathologique dominant. Ce schéma est rare. La plupart des affections liées à l’X sont récessives.

Signature du pedigree : un père atteint transmet le caractère à toutes ses filles, puisqu’elles reçoivent toutes son unique chromosome X, et à aucun de ses fils, puisqu’ils reçoivent son chromosome Y à la place. Une mère atteinte transmet le caractère à environ la moitié de ses enfants, quel que soit leur sexe, comme dans une transmission autosomique dominante.

Liée au Y

L’allèle est sur le chromosome Y. Seuls les hommes ont un chromosome Y, donc seuls les hommes peuvent être atteints. Le chromosome Y passe intact du père au fils, sans équivalent sur le chromosome X pour recombiner, donc tous les fils d’un père atteint sont atteints, sans exception.

Ce schéma est rare chez l’être humain. Peu de gènes pathogènes sont situés sur le chromosome Y.

Mitochondriale

Les mitochondries possèdent leur propre ADN, séparé des chromosomes du noyau. Vous héritez de vos mitochondries à partir du cytoplasme de l’ovule, ce qui signifie entièrement de votre mère.

Une mère atteinte transmet le caractère à tous ses enfants, fils et filles confondus. Un père atteint ne le transmet à aucun de ses enfants, car les spermatozoïdes n’apportent pratiquement pas de mitochondries à l’embryon. La neuropathie optique héréditaire de Leber suit ce schéma.

Lire un vrai pedigree

Les pedigrees de manuel sont construits pour illustrer clairement un seul schéma. Les vrais pedigrees le sont rarement. Une petite famille, de six ou sept personnes, ne permet souvent pas d’exclure tous les schémas sauf un. Ce n’est pas un défaut de la méthode. Un pedigree ne consigne que ce qui s’est réellement passé dans une famille donnée, pas tous les cas de test possibles ; et d’autres facteurs, comme la recombinaison pendant la méiose, peuvent parfois rendre un schéma moins net que dans les manuels.

Pour résoudre un vrai pedigree, appliquez directement les règles ci-dessus : supposez qu’un schéma est correct, puis cherchez une relation qui le contredit. Si vous en trouvez une, ce schéma est exclu, peu importe à quel point il convenait ailleurs. Par exemple, si vous voyez un père en bonne santé avec un fils atteint, vous savez déjà ce que cela signifie : l’affection ne peut pas être liée au Y, puisque dans ce mode un caractère lié au Y se transmet d’un père atteint à tous ses fils, sans exception.

Pour voir comment ces règles sont transformées en vérifications concrètes dans l’outil, consultez comment un pedigree devient un algorithme.