Variations du nombre de copies : Détection et Classification

Une variation du nombre de copies (VNC) est un segment d'ADN dont le nombre de copies varie d'un individu à l'autre — acquis par duplication ou perdu par délétion par rapport à un génome de référence. Les VNC constituent une composante majeure de la variation structurelle, et les questions méthodologiques centrales sont de savoir comment les détecter de manière fiable à partir de données d'arrays ou de séquençage, et comment les classer en fonction de leur taille, de leur état de copie et de leur signification probable.

Definition

Une variation du nombre de copies est un segment d'ADN, conventionnellement d'un kilobase ou plus, dont le nombre de copies diffère par rapport à un génome de référence, se présentant sous forme de délétion (perte de copie) ou de duplication ou d'amplification d'ordre supérieur (gain de copie).

Scope

Ce sujet aborde ce qu'est une VNC, les principales technologies utilisées pour les détecter et en déterminer la taille (hybridation génomique comparative sur array, arrays de SNP, et signaux de profondeur de lecture ou d'extrémités appariées issus du séquençage), ainsi que les bases sur lesquelles elles sont classées — gain versus perte, nombre de copies, récurrence et fréquence. Il s'agit d'un traitement de référence des concepts de détection et de classification et ne fournit pas d'interprétation diagnostique pour les individus.

Core questions

• Qu'est-ce qui distingue une variation du nombre de copies des autres variants structurels ?
• Quels signaux — intensité d'hybridation, profondeur de lecture, preuves d'extrémités appariées et de lectures divisées — sont utilisés pour appeler les VNC ?
• Comment les VNC sont-elles classées par état de copie, taille, récurrence et fréquence dans la population ?
• Quelles sont les limites de résolution et les sources de faux positifs de chaque plateforme de détection ?

Key concepts

• Gain de copie (duplication) et perte de copie (délétion)
• Hybridation génomique comparative sur array (aCGH)
• Ratio log R et fréquence de l'allèle B des arrays de SNP
• Détection par profondeur de lecture et par extrémités appariées
• Résolution des points de rupture
• VNC récurrente vs. non récurrente
• Fréquence dans la population et classification bénigne vs. pathogène

Mechanisms

La détection des VNC traduit un changement physique de la dose d'ADN en un signal mesurable. L'hybridation génomique comparative sur array et les arrays de SNP mesurent l'intensité d'hybridation relative, ainsi, une délétion abaisse et une duplication élève le signal sur l'intervalle affecté ; les arrays de SNP ajoutent des informations sur le rapport des allèles qui aident à distinguer les états de copie. Les approches basées sur le séquençage déduisent le nombre de copies de la profondeur de lecture — plus de lectures s'accumulent sur les régions dupliquées et moins sur les délétions — et utilisent des alignements d'extrémités appariées discordantes et de lectures divisées pour localiser les points de rupture. La classification combine ensuite l'état de copie, la taille, la récurrence de la variante à des points de rupture définis par l'architecture, et sa fréquence dans les populations de référence.

Clinical relevance

L'analyse du nombre de copies est largement utilisée dans les sciences de la santé pour caractériser les gains et les pertes génomiques, et la distinction entre les VNC bénignes courantes et les événements rares altérant la dose est centrale pour l'interprétation des données génomiques. Cette entrée décrit comment les VNC sont détectées et catégorisées d'un point de vue méthodologique ; elle ne constitue pas une base pour le diagnostic ou la prise en charge individuelle.

Epidemiology

Les premières études à l'échelle du génome ont établi que les VNC sont courantes chez les individus sains : Sebat et ses collègues ont d'abord montré un polymorphisme étendu du nombre de copies, et Redon et ses collègues ont cartographié les VNC globales à travers les populations HapMap. Les catalogues ultérieurs basés sur le séquençage, y compris la carte des variations structurelles du projet 1000 Genomes, ont affiné les fréquences et ont montré que les délétions et les duplications couvrent collectivement une grande partie du génome variable.

History

La reconnaissance que le nombre de copies varie largement chez les personnes saines est apparue en 2004 à partir d'études sur array menées par Sebat et par Iafrate et ses collègues, remettant en question l'hypothèse selon laquelle une telle variation était rare. Des cartes de VNC à l'échelle du génome issues de plateformes d'arrays ont suivi en 2006, et le passage au séquençage à haut débit au cours de la décennie suivante a apporté des méthodes basées sur la profondeur de lecture et les extrémités appariées qui ont amélioré la résolution des points de rupture et intégré l'appel de VNC dans la découverte générale des variants structurels.

Debates

Comment les différences entre les plateformes de détection devraient-elles être conciliées ?

Les arrays et les outils d'appel basés sur le séquençage rapportent des ensembles de VNC qui se chevauchent mais ne sont pas identiques, différant en résolution de taille, en précision des points de rupture et en sensibilité dans les régions répétitives, de sorte que l'harmonisation des appels et des fréquences entre les plateformes reste un défi méthodologique reconnu.

Key figures

• Jonathan Sebat
• Stephen W. Scherer
• Charles Lee
• Evan E. Eichler
• Nigel P. Carter

Seminal works

• sebat-2004
• redon-2006
• alkan-2011

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une VNC et une délétion ?

Une délétion est un type de variation du nombre de copies (une perte de copie). Le terme VNC est plus large et inclut également les duplications et les gains de copie d'ordre supérieur, donc chaque délétion de taille pertinente est une VNC, mais chaque VNC n'est pas une délétion.

Pourquoi deux plateformes peuvent-elles rapporter des VNC différentes pour le même échantillon ?

Les méthodes basées sur les arrays et le séquençage diffèrent en termes de résolution, de précision des points de rupture et de sensibilité au sein des régions répétitives, de sorte qu'elles capturent des ensembles de variants qui se chevauchent mais ne sont pas identiques et peuvent estimer la taille du même événement différemment.