Microarray chromosomique et hybridation génomique comparative

L'hybridation génomique comparative (CGH) et l'analyse par microarray chromosomique sont des méthodes de cytogénétique moléculaire qui détectent les gains et les pertes de nombre de copies génomiques en comparant un génome test à un génome de référence. En déplaçant la comparaison sur une puce (array) comportant des milliers de cibles génomiques, les approches basées sur les microarrays cartographient les délétions et les duplications à travers l'ensemble du génome à des résolutions bien plus fines que le banding chromosomique, ce qui en fait un outil de haute résolution pour la détection des déséquilibres submicroscopiques.

Definition

Le microarray chromosomique avec hybridation génomique comparative est une méthode d'analyse du nombre de copies dans laquelle l'ADN test et l'ADN de référence, marqués différemment, entrent en compétition pour s'hybrider à des cibles génomiques définies, de sorte que les ratios de fluorescence révèlent les gains et les pertes de matériel génomique à travers le génome.

Scope

Ce sujet aborde le principe de l'hybridation compétitive sous-jacente à la CGH, son évolution de la CGH sur métaphase à la CGH sur puce (array CGH) et aux puces à SNP (SNP arrays), les informations sur le nombre de copies que ces plateformes fournissent, ainsi que leur limitation caractéristique concernant les réarrangements équilibrés. Il s'agit d'une référence méthodologique et ne fournit pas de conseils de prise en charge clinique.

Core questions

• Comment l'hybridation compétitive de l'ADN test et de l'ADN de référence révèle-t-elle les changements de nombre de copies ?
• Qu'est-ce que le passage de la CGH sur métaphase aux plateformes basées sur puces (array) a changé en termes de résolution ?
• En quoi la CGH sur puce (array CGH) et les puces à SNP (SNP arrays) diffèrent-elles dans les informations qu'elles fournissent ?
• Pourquoi le microarray ne peut-il pas détecter les réarrangements équilibrés ou le mosaïcisme de faible niveau ?

Key concepts

• Variation du nombre de copies (CNV)
• Hybridation compétitive (par ratio)
• CGH sur métaphase versus CGH sur puce (array CGH)
• Puce à polymorphisme nucléotidique simple (SNP array)
• Résolution génomique et densité des sondes
• Profilage du nombre de copies à l'échelle du génome
• Détection des régions d'homozygotie (puces à SNP)
• Limitation pour les réarrangements équilibrés

Mechanisms

Dans l'hybridation génomique comparative, l'ADN test et l'ADN de référence sont marqués avec différents fluorophores et hybridés ensemble à une cible commune ; lorsque le génome test présente un gain ou une perte de nombre de copies, le ratio de fluorescence s'écarte de la valeur de référence équilibrée, cartographiant ainsi le déséquilibre. Dans la méthode originale, la cible était une préparation de métaphase normale, ce qui limitait la résolution ; le remplacement de cette cible par une puce (array) de clones génomiques ou d'oligonucléotides cartographiés (array CGH) a augmenté la résolution de plusieurs ordres de grandeur et a permis une localisation précise des gains et des pertes. Les puces à SNP (SNP arrays) interrogent en outre les sites polymorphes, fournissant des informations de génotype qui peuvent révéler des régions d'homozygotie et aider à la détection de la disomie uniparentale. Étant donné que ces plateformes ne mesurent que la quantité relative de matériel génomique, elles détectent les changements déséquilibrés (délétions et duplications) à haute résolution, mais ne peuvent pas détecter les réarrangements équilibrés qui n'altèrent pas le nombre de copies, et elles ont une sensibilité limitée pour le mosaïcisme de faible niveau.

Clinical relevance

Le microarray chromosomique est utilisé pour identifier les gains et les pertes de nombre de copies submicroscopiques dans l'évaluation des troubles du développement, des anomalies congénitales et de certains cancers, détectant de nombreux déséquilibres en deçà de la résolution du caryotypage. Les recommandations consensuelles l'ont désigné comme un test de première intention pour les troubles du développement inexpliqués ou les anomalies congénitales, tout en soulignant que le caryotypage ou le FISH reste nécessaire lorsqu'un réarrangement équilibré est suspecté. Cette entrée décrit comment les résultats du microarray sont générés ; elle ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

Evidence & guidelines

Une déclaration de consensus international, dirigée par Miller et ses collègues (2010), a recommandé le microarray chromosomique comme test diagnostique clinique de première intention pour les individus présentant des troubles du développement ou des anomalies congénitales, tout en reconnaissant le rôle continu du caryotypage pour les réarrangements équilibrés. Les résultats concernant le nombre de copies sont rapportés selon les conventions du Système International de Nomenclature Cytogénomique Humaine (ISCN).

History

L'hybridation génomique comparative a été introduite par Kallioniemi et ses collègues en 1992 comme un moyen d'étudier les changements de nombre de copies à travers le génome des tumeurs solides en utilisant une seule hybridation sur des chromosomes métaphasiques. Solinas-Toldo et ses collègues ont démontré en 1997 l'HGC (CGH) basée sur matrice (puce), remplaçant la cible métaphasique par une puce de clones génomiques et améliorant considérablement la résolution. L'HGC sur puce (array CGH) et, plus tard, les puces à SNP (SNP arrays) sont ensuite devenues des outils de routine à haute résolution, et en 2010, le consensus avait positionné le microarray chromosomique comme un test diagnostique de première intention dans des contextes cliniques définis.

Key figures

• Anne Kallioniemi
• Daniel Pinkel
• Joe W. Gray
• Peter Lichter
• David T. Miller

Seminal works

• kallioniemi-1992
• solinas-toldo-1997
• miller-2010

Frequently asked questions

Quel est le principal avantage du microarray chromosomique par rapport au caryotypage ?

Il détecte les gains et les pertes de nombre de copies à travers le génome avec une résolution bien plus élevée que le banding chromosomique, identifiant de nombreuses délétions et duplications submicroscopiques qu'un caryotype ne peut pas visualiser.

Pourquoi le microarray peut-il manquer une translocation équilibrée ?

Le microarray et la CGH mesurent la quantité relative de matériel génomique ; ils détectent donc les gains et les pertes, mais pas les réarrangements qui déplacent le matériel sans modifier le nombre de copies. Une translocation équilibrée nécessite donc un caryotypage ou un FISH pour être détectée.