Variations de nombre de copies dans le génome humain Richard Redon rr2@sanger.ac.uk

Variations de nombre de copies Variations de nombre de copies

dans le génome humaindans le génome humain

Richard Redonrr2@sanger.ac.uk

Hybridation Génomique Comparative sur puces Hybridation Génomique Comparative sur puces àà ADNADN

(Array-CGH)(Array-CGH)

ADN test ADN de référence

Rati

o

Position de Séquence

ADN Cot-1

clones génomiquesdéposés sur lame de verre

Gain d’ADN

Perte d’ADN

Fiegler et al. (2003) Genes Chromosomes Cancer 36:361-374

3523 BAC ou PACdéposés en double

Clones validés par séquençage des extrémités

La puce 1-Mb :La puce 1-Mb :couverture de l’ensemble du génomecouverture de l’ensemble du génome

avec une résolution moyenne avec une résolution moyenne d’un clone par Mbd’un clone par Mb

1 délétion et 4 duplications sont héritées

50 patients

6 délétions et 1 duplication sont de novo

12 avec un déséquilibre

Identification de nouveaux syndromes (“Genomic disorders”)Identification de nouveaux syndromes (“Genomic disorders”)

Utilisation de CNV « atypiques »Utilisation de CNV « atypiques »pour identifier les gènes responsables de maladiespour identifier les gènes responsables de maladies

Les CNV Les CNV à l’origineà l’origine de maladies de maladies àà caractère… caractère…

• dominantdominant

• récessifrécessif

• complexecomplexe

CNV absents dans la

populationnon atteinte

CNV présents dans la

populationnon atteinte

20042004

20052005

Nov. 2006Nov. 2006

Profil génomique “tiling path” :Profil génomique “tiling path” :ADN masculin anonyme ADN masculin anonyme vs.vs. ADN masculin de référence ADN masculin de référence

~ 27,000 clones du ‘Golden Path’ couvrant la totalité du génome humainvalidés par ‘fingerprinting’ / séquençage des extrémités

Deux plateformes pour la détection de CNVDeux plateformes pour la détection de CNV

Hybridation Génomique Comparative - puce WGTP -

Analyse Comparative d’Intensités- puces Affymetrix SNP 500k EA -

Détection de CNV pour 1447 régions le long du génomeDétection de CNV pour 1447 régions le long du génome

Un individu (vs. référence); 27,000 clones

Un clone; 270 individus (référence: log2 ratio = 0)

Types de CNVTypes de CNV

Délétion

Duplication

Délétion &Duplication

Multi-allélique

Complexe

WGTP 500K EA

(% associés à des SegDup)

445676

(23.6) (14.9)

423406

(41.4) (37.2)

98 65(81.6) (66.2)

19 12(94.7) (91.7)

13144

(70.2) (79.5)

0 2 4 6 8 10Taille en Mb

« Polymorphismes » de nombre de copies

Variations de nombre de copies:- prédisposant à des maladies ?- causant des phénotypes plus légers ?

CNV et phénotypesCNV et phénotypes

CNV causant une pathologie

Gene Ontology:Gene Ontology:fonctions biologiques surreprésentées dans les CNVfonctions biologiques surreprésentées dans les CNV

Response to stimulus: immune responseresponse to biotic stimulusdefense response

Sensory perception of chemical stimulus sensory perception of smell

Keratinisation

Cell-cell adhesion

Adaptationà

l’environnement

immune response (GO:0006955)

immune response (GO:0006955)

VST=(VT-VS)/VT

YRI:CHB+JPT

CEU:YRI

CEU:CHB+JTP

CCL3L1

CEU:CHB+JPT

UGT2B17

J Clin Endocrinol Metab 91(2): 687-693

Large Differences in Testosterone Excretion in Korean and Swedish Men Are Strongly Associated with a UDP-Glucuronosyl Transferase 2B17 Polymorphism

Jenny Jakobsson, Lena Ekström, Nobuo Inotsume, Mats Garle, Mattias Lorentzon, Claes Ohlsson, Hyung-Keun Roh, Kjell Carlström and Anders Rane

Différenciation des PopulationsDifférenciation des Populations

Nouvelles avancées sur les CNVNouvelles avancées sur les CNV

Plus de populations410 individus de 20 différentes ethnies sur puce WGTP

Populations CEPH analysées sur puces Populations CEPH analysées sur puces WGTPWGTP

Population Origine géographiqueTotal

Adygei Russie (Caucase) 15

Bantu N.E. Kenya 12

Pygmées Biaka République Centrafricaine 25

Brahui Pakistan 23

CEU** Utah, US 27

Druze Israël (Carmel) 29

Français France (Différentes régions) 27

Chinois Han * Beijing, Chine 23

Karitiana Brésil 21

Maya Mexique 23

Pygmées Mbuti Rép. Démocratique du Congo 14

Miaozu Chine 10

Mozabite Algérie (Mzab) 30

NAN Melanesian Bougainville 19

Papuan Nouvelle Guinée 17

Pima Mexique 7

San Namibie 7

Sindhi Pakistan 24

Yakut Sibérie 22

Yoruba** Nigeria 24

Excepté:* HapMap plaque I

** HapMap plaque II

TOTAL = 410 individusTOTAL = 410 individus

20 populations

Référence: NA10851

Chromosome 1 Chromosome 2 Chromosome 3 Chromosome 4

Chromosome 5 Chromosome 6 Chromosome 7 Chromosome 8

Chromosome 9 Chromosome 10 Chromosome 11 Chromosome 12

Chromosome 13 Chromosome 14 Chromosome 15 Chromosome 16

Chromosome 17 Chromosome 18 Chromosome 19 Chromosome 20

Chromosome 21 Chromosome 22 Chromosome X Chromosome Y

Différences de profils CNV entre 20 groupes ethniques humainsDifférences de profils CNV entre 20 groupes ethniques humains

Chromosome 12

Chromosome 17

Plus de populations410 individus de 20 différentes ethnies sur puce WGTP

Plus d’espècesDifférences de nombres de copies et CNV chez les grands

singes

Nouvelles avancées sur les CNVNouvelles avancées sur les CNV

GORILLE

HOMME

CHIMPANZE BONOBO

ORANG-OUTAN

Recherche des Différences de Nombre de Copies entre les Grands Singes

Référence(NA10851)

n = 3n = 4

n = 4

n = 5Comparaisonssur puces WGTP

(humaines)

Fengtang YangChris Tyler-Smith

CHIMPANZEE

BONOBO

GORILLA

ORANG-UTAN

Moyennes de profils WGTP par espèce

Mieux comprendre le rôle des CNV pendant l’évolution des Hominidés

Recherche des Différences de Nombre de Copies entre les Grands Singes

Orang-outan Gorille Chimpanzé Bonobo

Classification hiérarchique des primates selon leurs profils génomiquesClassification hiérarchique des primates selon leurs profils génomiques

(individu de référence humain)

Gain d’ADNPerte d’ADN

CNV chez 30 chimpanzés

Différences de nombre de copies

entre homme et chimpanzé

CNV chez 30 humains

29 d’Afrique Occidentale1 d’Afrique Orientale

10 Yoruba (HapMap)10 Pygmées Biaka 10 Pygmées Mbuti

Variations de Nombre de Copies chez le ChimpanzéVariations de Nombre de Copies chez le Chimpanzédans le contexte du Génome Humaindans le contexte du Génome Humain

WGTP 29k

référence: Clint référence: NA10851

PJ Perry

Variations de nombre de copies chez l’Variations de nombre de copies chez l’hommehomme et le et le chimpanzéchimpanzé

Plus de populations410 individus de 20 différentes ethnies sur puce WGTP

Plus d’espècesDifférences de nombres de copies et CNV chez les grands

singes

Meilleure résolutionDe 27,000 clones à 42M oligos (20 puces 2.1M NimbleGen)

Nouvelles avancées sur les CNVNouvelles avancées sur les CNV

500kblocus CCL3L1 (17q12)

Design du set de 20 puces NimbleGen 2.1MDesign du set de 20 puces NimbleGen 2.1M42 millions d’oligonucléotides pour couvrir le génome humain42 millions d’oligonucléotides pour couvrir le génome humain

distribution de taille des intervalles de 10 oligonucléotides

(chromosome 17)

10kb

500bp 1kb

locus CCL3L1 (17q12)

Design du set de 20 puces NimbleGen 2.1MDesign du set de 20 puces NimbleGen 2.1M42 millions d’oligonucléotides pour couvrir le génome humain42 millions d’oligonucléotides pour couvrir le génome humain

NA15510 NA15510 vs.vs. NA10851 NA10851SW-array: 131 CNV sur le chromosome 1SW-array: 131 CNV sur le chromosome 1

NA15510 NA15510 vs.vs. NA10851 NA10851Extrapolation => ~1500 CNV par comparaison de génomesExtrapolation => ~1500 CNV par comparaison de génomes

CNV intra-géniquesCNV intra-géniques

2kb, intron

MUC1

<1kb, intron/exons

ACTN2

Séquençage des bordures de délétionsSéquençage des bordures de délétions

Ni Huang

Plus de populations410 individus de 20 différentes ethnies sur puce WGTP

Plus d’espècesDifférences de nombres de copies et CNV chez les grands

singes

Meilleure résolution40 individus sur NimbleGen 42M (20 CEU + 20 Yoruba)Nouvelles technologies de séquençage: méthodes en

développement

Nouvelles avancées sur les CNVNouvelles avancées sur les CNV

Meilleure résolution40 individus sur NimbleGen 42M (20 CEU + 20 Yoruba)Nouvelles technologies de séquençage: méthodes en développement

Etudes d’associationWTCCC 2 - étude pilote:

vers une plateforme CGH dédiée au génotypage des CNV

Team 70

Nigel Carter

(Heike Fiegler)(Dimitrios

Kalaitzopoulos) Diane Rigler Arizona State University

PJ PerryA Stone

Microarray Facility

Peter EllisCordelia Langford

Merci !Merci !The CNV project

Nigel CarterMatthew Hurles

Chris Tyler-Smith

(Dan Andrews)Chris BarnesDon Conrad

Tomas Fitzgerald Ni Huang(Lyndal

Montgomery) Nelo Onyiah

(Armand Valsesia) Klaudia Walter

Fengtang Yang Yujun Zhang

Team 16

Stephen MontgomeryManolis Dermitzakis

Charles LeeBoston

Lars FeukSteve Scherer

Toronto

Genome Structural Variation Genome Structural Variation ConsortiumConsortium