Trisomie 21 : 50 ans entre médecine et science

Trisomy 21: fifty years between medicine and science

Service de cytogénétique, Hôpital Necker Enfants-malades, 149, rue de Sèvres, 75743 Paris, France

^* michel.vekemans@nck.aphp.fr

Résumé

Cinquante ans après la découverte de l’étiologie du syndrome de Down, la trisomie 21 reste le modèle d’étude des pathologies humaines résultant de la présence d’un chromosome, ou d’un segment de chromosome, en excès. Dans cette revue seront discutés principalement les mécanismes de survenue des aneuploïdies et les conséquences des déséquilibres de dosage génomique. L’étude des marqueurs génétiques a montré que la trisomie 21 résulte dans 90 % des cas d’une erreur au cours de la méiose maternelle. Environ 8 % des cas résultent d’une erreur paternelle et dans 2 % des cas il existe une non-disjonction mitotique postzygotique. La base biologique de l’effet de l’âge maternel reste largement inconnue. L’absence de recombinaison génétique entre chromosomes homologues ou la présence d’un échange en position télomérique sont deux facteurs de risque de non-disjonction observés chez la femme jeune. Avec l’élévation de l’âge maternel apparaissent des non-disjonctions liées à des échanges péricentromériques. L’étude des trisomies 21 partielles et des modèles murins, combinée aux progrès réalisés dans la connaissance de la carte physique et du transcriptome, a permis d’identifier des gènes directement ou indirectement impliqués dans la pathogénicité du syndrome de Down. La description récente de voies métaboliques contrôlées par les gènes DYRK1A et RCAN1 et pouvant être impliquées dans un grand nombre de processus biologiques et de phénotypes associés à la trisomie 21 permet d’envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Abstract

Fifty years after the discovery of the etiology of Down syndrome, trisomy 21 remains the model of choice for studying human diseases resulting from the presence of a chromosome or a chromosome segment in excess. In this review, mechanisms of aneuploidy occurrence and consequences of genomic imbalances will be mainly discussed. The study of genetic markers showed that trisomy 21 results in 90% of cases from an error during maternal meiosis. Approximately 8% of cases result from an error during paternal meiosis and in 2% of cases there is a postzygotic mitotic nondisjunction. The biological basis of the effect of maternal age remains largely unknown. The absence of genetic recombination between homologous chromosomes or the presence of an exchange in telomeric position are two risk factors of non-disjunction observed in young women. Non-disjunctions associated with pericentromeric exchanges are observed with an increase in maternal age. The study of mouse models and patients with partial trisomy 21, combined with advances in knowledge of the physical map and the transcriptome, identified genes directly or indirectly involved in the pathogenesis of Down syndrome. The recent description of metabolic pathways controlled by RCAN1 and DYRK1A genes which may be involved in many biological processes and phenotypes associated with trisomy 21 allows to consider new therapeutic strategies.