Le caryotype est l’analyse morphologique des chromosomes de la cellule.
Il détermine leur nombre (normalement 46) et leur structure après marquage dans un ou plusieurs systèmes de bandes (bandes R, G, C …).
Il permet le diagnostic d’éventuelles anomalies chromosomiques de nombre (trisomie ou monosomie) et anomalies de structure (translocation, inversion, délétion, duplication, insertion …).

Le caryotype humain est devenu possible en 1956 et la cytogénétique est née en 1959 avec la découverte française de la trisomie 21.

La cytogénétique prénatale est l’étude du caryotype fœtal à partir de cellules amniotiques prélevées par amniocentèse mais aussi à partir de cellules de villosités choriales (placenta) prélevées par choriocentèse ou de lymphocytes sanguins fœtaux prélevés au sang du cordon ombilical in utero.

I - Aperçu des aspects techniques

Caryotype fœtal sur prélèvement de liquide amniotique

Cet examen nécessite une première étape de culture cellulaire de 8 à 12 jours.

A partir de ces cultures, les préparations chromosomiques sont obtenues par blocage des divisions cellulaires. Elles sont observées au microscope et analysées pour établir le caryotype. Ainsi sont étudiées plusieurs colonies cellulaires (12 au minimum) réparties sur 2 à 3 lames. Un résultat est généralement disponible en 10 à 15 jours.

Caryotype fœtal sur prélèvement de villosités choriales

Cet examen est réalisé en deux étapes à partir du prélèvement initial soigneusement séparé des tissus maternels.
La première étape est l’observation directe sur étalements des mitoses spontanément présentes dans le placenta. Un premier résultat est généralement disponible en 24 à 48 heures.
La deuxième étape est l’observation des mitoses après culture cellulaire qui vient compléter et confirmer le premier résultat dans un délai variant de 10 à 15 jours.

Caryotype fœtal sur prélèvement de sang de cordon ombilical in utero

Cet examen nécessite une première étape de culture de lymphocytes par stimulation en présence de phytohémagglutinine pendant 72 heures. Les préparations chromosomiques sont observées au microscope et analysées pour établir le caryotype. Un résultat est généralement disponible en 3 à 5 jours.

II -Flash sur les anomalies chromosomiques constitutionnelles fœtales

La cytogénétique est la discipline de l’architecture du génome. Elle étudie la physiologie et la physiopathologie des chromosomes.

La morphologie chromosomique est définie par la position du centromère ou constriction centrale qui divise le chromosome en un bras court (bras p) et un bras long (bras q).

Les techniques de marquage en bandes R et G, couramment utilisées, permettent, par des traitements chimiques ou thermiques, l’apparition de bandes claires ou sombres dont la disposition spécifique définit chaque chromosome sans équivoque.

Le caryotype est établi par convention en donnant d’abord le nombre de chromosome puis la constitution du sexe chromosomique et enfin toute anomalie numérique ou morphologique des chromosomes.

Les anomalies chromosomiques sont numériques ou structurales. Elles sont généralement présentes dans toutes les cellules de l’organisme (anomalie homogène, apportée par l’un des gamètes au moment de la fécondation). Elles n’intéressent parfois qu’une certaine proportion de cellules de l’organisme (anomalie en mosaïque, survenue après la fécondation).

1 - Les anomalies de nombre

• Trisomie 21

La trisomie 21 est l'anomalie chromosomique la plus fréquente (à peu près 1/700). La première description clinique de la trisomie 21 a été faite en 1838 par Esquirol. En 1866 Langdon Down réuni tous les signes cliniques de la maladie qui devient le syndrome de Down. Il est l'auteur des mots mongolien et mongolisme, proposés en référence aux yeux bridés des sujets atteints par le syndrome. Ses signes cliniques sont très nets, associant un retard cognitif à des modifications morphologiques particulières.

Ce sont des médecins français, Lejeune, Gautier et Turpin qui ont découvert en juillet 1958 l'origine chromosomique de cette maladie en montrant la présence d'un chromosome surnuméraire pour la 21e paire chez les sujets atteints du syndrome de Down. Ce fut la première maladie pour laquelle fut mise en évidence la relation entre le génotype et le phénotype. Le nom « trisomie 21 » signifie « trois chromosomes 21 ».

L'âge maternel (surtout après 35 ans) joue un rôle important dans le risque qu'un enfant soit atteint de cette maladie.

La trisomie 21 peut être libre (quand un chromosome 21 complet est en trop) ou par translocation (recombinaison), complète ou partielle, homogène ou en mosaïque.

Une trisomie libre, complète et homogène est notée : 47,XY,+21 ou 47,XX,+21.

• Trisomie 18

Le syndrome d’Edwards, aussi appelé trisomie 18, est une maladie chromosomique congénitale provoquée par la présence d'un chromosome surnuméraire pour la 18 e paire. Ce syndrome malformatif, beaucoup plus important que celui de la trisomie 21, entraîne la plupart du temps une mort précoce.
Cette maladie a été décrite par le généticien anglais John H. Edwards en 1960. Sa fréquence est environ de 1/5000 grossesses.
Comme pour la trisomie 21 l'âge maternel joue aussi un rôle important dans le risque de voir un enfant atteint.

La trisomie 18 est généralement libre, homogène ou en mosaïque. Elle peut être partielle par translocation réciproque déséquilibrée ou remaniement complexe.

Une trisomie libre, homogène est notée : 47,XY,+18 ou 47,XX,+18.

• Trisomie 13

Décrite par Klaus Patau en 1960, la trisomie 13 est la pathologie qui résulte de la présence d’un chromosome 13 supplémentaire.

La trisomie 13 est la plus rare des trisomies pouvant aboutir à une naissance à terme d’un enfant vivant (entre 1/7000 et 1/14000).
L'âge maternel joue là aussi un rôle important dans le risque.
Cette pathologie des malformations encore plus nombreuses. La durée de vie de ces enfant dépasse rarement 130 jours.

La trisomie 13 peut être libre ou par translocation, complète ou partielle, homogène ou en mosaïque.

Une trisomie libre, complète et homogène est notée : 47,XY,+13 ou 47,XX,+13.

• Monosomie X ou syndrome de Turner

Le syndrome de Turner (décrit en 1938) se caractérise chez des sujets de phénotype (traits observables) féminin, par une petite taille, une aménorrhée primaire (absence de règle à l'âge de la puberté), l'absence de caractères sexuels secondaires et par d'autres signes présents de manière variable comme présence d'un grand nombre de nævi (grains de beauté), lymphœdème des mains du cou et des pieds à la naissance… Certains problèmes cardiaques, rénaux ou auditifs peuvent aussi apparaître.

Le syndrome de Turner est une maladie rare. La fréquence de ce syndrome est d'une naissance féminine sur 2500, ou 1 naissance (masculine ou féminine) sur 5000. Comme pour les trisomies décrites plus haut on estime qu'au moins 20 % des embryons atteints de cette anomalie ne naissent pas.

En 1959 Ford montre qu'il s'agit d'une maladie chromosomique caractérisée par une monosomie au niveau de la paire de chromosomes sexuels. Le sujet atteint ne possède qu'un seul chromosome X et est presque toujours stérile.

Il existe des cas où toutes les cellules sont concernées par cette absence du chromosome X : dans ce cas le caryotype est dit 45,X. Dans environ 20% des cas, on retrouve à la fois des cellules 45,X et des cellules 46,XX : il s'agit alors d'un syndrome de Turner en mosaïque.

Dans certains cas, une puberté et une fertilité spontanées peuvent se développer (principalement dans le cas de Turner en mosaïque)

• Syndrome de Klinefelter

Klinefelter décrit en 1942, chez des sujets de phénotype masculin un syndrome caractérisée par une atrophie testiculaire et une stérilité. Jacobs en 1959 montra que ce syndrome était en relation avec une anomalie chromosomique de type 47,XXY. Le sujet présente deux chromosomes X et un chromosome Y, soit 47 chromosomes au lieu de 46. Les origines de cette maladie proviennent, comme pour les autres anomalies chromosomiques décrites plus haut, d'une erreur qui s'est produite lors de la méiose des gamètes de ses parents, la répartition des chromosomes sexuels ne se faisant pas, dans ce cas normalement.

.

2 - Les anomalies de structure

• Anomalie impliquant un seul chromosome
  Inversion, délétion, duplication.

• Anomalie impliquant deux chromosomes au moins
• Translocation, insertion.