De l’espoir pour la lutte antibactérienne : ayez du nez !

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On nous le répète depuis un bon moment déjà : les antibiotiques, de par leur usage massif, deviennent inefficaces contre certains pathogènes. La réalité est bel et bien là : les micro-organismes ont évolué et trouvé des parades aux différents… Read more → Continue reading

Le dépistage prénatal non-invasif de la trisomie 21

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La trisomie 21 est un syndrome polymalformatif avec un retard mental, lié dans la majorité des cas à la présence d’un chromosome 21 surnuméraire. On a tous en mémoire l’image de l’acteur Pascal Duquenne atteint de ce syndrome et lauréat du prix d’interprétation au festival de Cannes pour le film le Huitème jour.
En France, le dépistage de la trisomie 21 est proposé à toutes les femmes enceintes au 1er trimestre de grossesse. Ce dépistage consiste à calculer un score en fonction de marqueurs sanguins (AFP, Papp-A, beta HCG) et des signes d’appel échographique comme la clarté nuccale. Si ce score dépasse un certain seuil, un diagnostic cytogénétique est proposé pour confirmer la trisomie. Il consiste à prélever des cellules fœtales par des techniques invasives comme l’amniocentèse et de dénombrer le nombre de chromosomes sur un caryotype comme illustré ci-dessous.
Caryotype présentant 3 chromosomes 21 au lieu de 2
Malheureusement ces gestes invasifs ne sont pas anodins. On estime entre 0.5% et 1% le risque de fausse couche lié à l’amniocentèse.
Cela peut sembler faible, mais le dépistage actuel souffre d’une très mauvaise spécificité. C’est à dire que beaucoup de femmes répondent positif au dépistage alors que leur fœtus est indemne. Par conséquence beaucoup trop d’amniocentèses sont réalisées inutilement avec le risque de fausse couche qui en découle.
Mais depuis l’avènement récent du séquençage haut débit, un nouveau test de dépistage beaucoup plus puissant en terme de sensibilité et de spécificité voit le jour. Il s’agit du DPNI pour Dépistage Prénatal Non Invasif. (Vous lirez souvent diagnostic , mais il s’agit pour l’heure de dépistage). Ce nouveau test consiste à quantifier sur une simple prise de sang un excès d’ADN fœtal circulant provenant du chromosome 21.

L’ADN fœtal circulant

Il y a des fragments d’ADN double brin qui circulent librement dans votre sang. En général ce sont les vôtres sauf si vous faites des expériences tordues dans votre laboratoire ou … si vous êtes enceinte. En effet chez les femmes enceintes environ 10% de ces fragments proviennent du fœtus. Plus précisément ces fragments proviennent de la lyse des cellules trophoblastiques, un composant du placenta ayant la même origine embryologique que le fœtus.
L’idée derrière le DPNI c’est quantifier un excès de l’ADN circulant provenant du chromosome 21 à l’aide des nouvelles technologies de séquençage haut débit.
La figure ci-dessous illustre la quantification d’ADN circulant chez une mère sans et avec fœtus trisomique. En mesurant une différence significative, il est possible de conclure à un excès de d’ADN circulant provenant du chromosome 21.
On considère que 90% de l’ADN circulant provient de la mère et 10% du foetus. L’excès du chromosome 21 chez le foetus est caractérisé par une différence significatif entre 2.1 et 2.0

Le Séquençage de nouvelle génération

Le NGS (Next Generation Sequencing) est une technologie récente permettant le séquençage de l’ADN de façon très rapide grâce à un haut niveau de parallèlisation. Sans entrer dans les détails (super site ici), les fragments d’ADN provenant du sang maternel, qu’on appellera reads à présent, sont séquencés puis alignés sur le génome de référence via des algorithmes de bioinformatique.
On obtient alors un fichier contenant la liste des reads associés à leurs positions sur le génome. C’est à dire qu’à chaque fragment séquencé, son chromosome lui est associé.
La figure ci-dessous résume les étapes du séquençage ainsi que les différents formats de fichier.
Les reads sont séquencés et sauvegardés dans un fichier fastQ. Les reads sont ensuite alignés sur le génome de référence hg19. En vert les reads provenant du foetus. En violet les reads maternels

Quantification et test statistique

Une trisomie 21 se caractérise par un excès de reads s’alignant sur le chromosome 21. Pour mesurer cet excès il nous faut des valeurs de référence obtenues chez des femmes enceintes témoins dont le fœtus est sain.
Avec un nombre suffisant de témoins, la moyenne et l’écart-type du nombre de reads par chromosome sont calculés.
Pour savoir si une patiente présente trop de reads, il suffit de rechercher une différence significative à l’aide d’un Z-score en comparant les données de la patiente et les valeurs de référence.
Le logiciel RapidR créé par le NHS utilise cette approche. Un exemple de résultats est présenté dans la figure suivante.
En ordonnée le Z-score, en abscisse les chromosomes. Sur ce graphique, la patiente présente un excès significatif en read s’alignant sur le chromosome 21
Un autre logiciel, Wisecondor approche différemment le problème et propose d’utiliser les autres chromosomes comme références au sein du même échantillon. C’est une approche plus complexe, mais peut se résumer ainsi.
Tout d’abord, le génome est segmenté en régions de 10 kilobases appelé bin. Le nombre de reads est comptabilisé par bin au lieu d’être comptabilisé par chromosome comme précédemment.
A partir des mesures chez les témoins sains, les bins du chromosome 21 sont associés aux autres bins du génome lorsqu’ils contiennent plus ou moins le même nombre de reads. La figure suivante est une représentation de ces associations.
Chaque chromosome est représenté avec leurs bins sur la circonférence du disque. Tous les bins du chromosome 21 sont associés aux bins des autres chromosomes. Ces relations sont utilisées comme référence témoins au sein du même échantillon.
Ce logiciel permet donc de mesurer l’excès de reads mappant le chromosome 21 en le comparant aux autres chromosomes. Cette technique à l’avantage de se passer des biais de mesure, car le séquençage de la référence et du patient sont réalisés en même temps.

Stratégie de dépistage

En Novembre 2015, la Haute autorité de santé a évalué positivement ce nouveau test de dépistage. La sensibilité et la spécificité avoisine les 100%.
Le risque de faux négatif est lié à l’absence d’ADN fœtal si le prélèvement est réalisé trop tôt. Un risque de faux positif est également possible dans les cas de mosaïcisme fœtal.
Aujourd’hui toutes les femmes enceintes, quel que soit leur âge, sont informées de la possibilité de recourir à ce test.
La stratégie actuelle est de proposer le dépistage standard. Si celui ci revient positif, au lieu de proposer directement un geste invasif, le DPNI est proposé. Si celui ci est à son tour positif, alors le geste invasif et le diagnostic cytogénétique est réalisé.
A l’heure actuelle les laboratoire Cerba et Biomnis proposent le DPNI. Mais depuis janvier 2016 certains centres hospitaliers proposent ce test qui n’est malheureusement pas encore remboursé et avoisine les 800€.

Référence

Remerciement

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Faire de la physique avec les supporters islandais

clapIslandais.jpg
Il y a quelques jours, environ 10.000 supporters de foot, en Islande, ont permis de faire une expérience de physique, sur la vitesse du son. Involontairement… Regardez bien cette vidéo : On y voit environ 10.000 supporters de foot faire le fameux “clap viking”, à savoir répondre au battement d’un tambourin placé sur une scène par un clap des mains, de plus en plus vite. Ce qui est intéressant, c’est que tout le monde ne frappe pas les mains au même moment : ceux proches de la scène frappent en premier, ceux qui sont loin en dernier. Cela s’explique facilement : on frappe dans ses mains en rythme après avoir entendu le tambourin, pas après l’avoir vu. Or, le son met un certain temps pour arriver aux personnes lointaines… Donc on peut voir le son se propager ! On peut même mesurer la vitesse du son ! La scène s’est déroulé dans le parc de Lækjargata, à Reykjavik (j’avoue, j’ai dû copier-coller le nom…), dont on peut voir un aperçu ici : La taille de ce terrain fait environ 100m de large ; on mesure entre un quart et une demi seconde entre les claps de devant et ceux du fond. Cela nous donne une vitesse approximative de 100m en 1/4 à 1/2 seconde, soit entre 200 et 400 m/s – sachant que la valeur théorique de 340 m/s… La mesure expérimentale pourrait être affinée si on pouvait faire du image par image sur Youtube (si quelqu’un sait comment faire) Bref, bravo les supporters islandais pour ce fantastique “clap” ! clapIslandais.jpg Continue reading

Le cuivre est-il toxique ?

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J’avais abordé l’intérêt du cuivre comme matériau de prédilection pour les tuyaux de plomberie et en réaction, ce commentaire fut déposé : Et qu’en est il de la « toxicité » du cuivre ? Bonne question ! [Source image] Les bienfaits du cuivre Le cuivre est un métal indispensable à la vie en des très petites quantités […]
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La sélection cérébrale de la semaine (numéro 100)

Voici ma sélection des articles publiés la semaine du 20 au 27 juin 2016 dans le domaine des neurosciences. Prendre une décision économique importante en fin de journée ne serait pas judicieux selon de récentes recherches. La fatigue due à une longue journée réduirai l’excitabilité d’une partie du cerveau nommée le cortex préfrontal latéral. La diminution d’excitabilité de cette zone cérébrale, impliqué dans les prises de décision, pousserait à des décisions plus impulsives. Selon une sérieuse étude scientifique, la direction du regard pourrait être influencé par … Continuer la lecture de La sélection cérébrale de la semaine (numéro 100)
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Sélection scientifique de la semaine (numéro 226)

– Ces gènes qui continuent de fonctionner plusieurs jours après la mort. (en anglais) – Biologie toujours avec ces questions qui se posent sur le vieillissement après que des chercheurs ont découvert qu’un ver pouvait rajeunir… – Quel est le rôle sur la … Continuer la lecture
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La sélection cérébrale de la semaine (numéro 99)

Voici ma sélection des articles publiés la semaine du 13 au 20 juin 2016 dans le domaine des neurosciences. Les « likes » des réseaux sociaux modifieraient le fonctionnement du cerveau des adolescents. Dans la sélection cérébrale de la semaine (numéro 96), j’évoquais la vidéo touchante d’une veillée funèbre chez des chimpanzés. Cette semaine, voici la vidéo surprenante de ce qui pourrait s’apparenter à un rituel funéraire chez des pies. Ces vidéos très émouvantes ouvrent la réflexion quant à la compréhension de concepts et d’émotions que l’on pourrait penser à tord … Continuer la lecture de La sélection cérébrale de la semaine (numéro 99)
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