SNVs vs. SNPs

Qu'est-ce qu'un polymorphisme nucléotidique simple (SNP) ?

Les polymorphismes mononucléotidiques, communément appelés SNP (prononcé "snips"), représentent la forme prédominante de variation génétique dans le génome humain. Lorsqu'une cellule se divise pour produire une nouvelle cellule, elle duplique d'abord son ADN pour s'assurer que chaque nouvelle cellule hérite d'un ensemble complet d'instructions génétiques. Cependant, des erreurs peuvent survenir pendant ce processus de réplication, semblables à des erreurs typographiques, entraînant des modifications de la séquence d'ADN à des points spécifiques connus sous le nom de polymorphismes mononucléotidiques ou SNP. Chaque SNP désigne une variation dans un seul élément constitutif de l'ADN, ou nucléotide. Par exemple, un SNP pourrait remplacer un nucléotide cytosine (C) par un nucléotide thymine (T) dans un fragment d'ADN particulier. Les SNP sont omniprésents dans l'ADN humain, se produisant en moyenne une fois tous les 1 000 nucléotides, ce qui représente environ 4 à 5 millions de SNP dans le génome d'un individu. Pour être classées comme SNP, ces variations doivent être présentes dans au moins 1 % de la population, et les scientifiques ont identifié plus de 600 millions de SNP dans les populations du monde entier.

Principalement, les SNPs se manifestent dans les régions non codantes de l'ADN entre les gènes. Ils servent de biomarqueurs précieux et, lorsqu'ils se trouvent dans des régions régulatrices au sein ou à proximité des gènes, ils peuvent influencer directement la fonction des gènes, ce qui peut avoir un impact sur la susceptibilité aux maladies et leur progression.

Bien que de nombreux SNP aient un impact négligeable sur la santé ou le développement, certaines variations génétiques se sont révélées essentielles dans la recherche sur la santé humaine. Les SNP jouent un rôle crucial dans la prévision de la réaction d'un individu à des médicaments spécifiques, de sa sensibilité à des facteurs environnementaux tels que les toxines, et de sa susceptibilité aux maladies. De plus, les SNP servent d'outils inestimables pour retracer la transmission de variantes génétiques liées aux maladies au sein des lignées familiales.

Types de SNPs

Les polymorphismes de nucléotides simples (SNP) sont classés en fonction des substitutions de nucléotides spécifiques qu'ils impliquent. Voici les types courants de SNP :

• La transition : Les SNPs de transition représentent la variation la plus répandue et impliquent des substitutions au sein de la même classe chimique. Cela inclut des échanges entre purines (adénine [A] et guanine [G]) ou entre pyrimidines (thymine [T] et cytosine [C]). Par exemple, A↔G ou C↔T.
• Transversions : Les SNPs de transversion, en revanche, désignent des substitutions entre purines et pyrimidines. Des exemples incluent A↔C, A↔T, G↔C ou G↔T. Ces substitutions se produisent moins fréquemment par rapport aux transitions en raison des propriétés chimiques différentes des purines et des pyrimidines.

Au-delà des substitutions de nucléotides, les SNP peuvent également être classés en fonction de leur emplacement génomique ou de leur impact potentiel sur la fonction des gènes. Certaines catégories notables incluent :

• SNPs synonymes : Ces SNPs se trouvent dans la région codante d'un gène mais n'altèrent pas les acides aminés codés. Ils sont souvent appelés mutations silencieuses car ils n'affectent pas la séquence protéique résultante.
• SNPs non synonymes : Ces SNPs se produisent dans la région codante et entraînent des substitutions d'acides aminés dans la protéine traduite. Selon la nature de la substitution, ils peuvent influencer la structure et la fonction de la protéine.
• SNPs sans sens : Les SNPs sans sens introduisent des codons d'arrêt prématurés dans la séquence codante, entraînant des protéines tronquées et généralement non fonctionnelles.
• SNPs promoteurs : Ces SNPs se trouvent dans la région promotrice d'un gène, impactant le début de la transcription et influençant ainsi les niveaux d'expression génique.
• SNPs d'intron : Les SNPs d'intron se situent dans les régions non codantes (introns) d'un gène et peuvent influencer l'épissage de l'ARNm ou d'autres processus régulateurs.

Comprendre les différents types et implications des SNPs est essentiel pour déchiffrer leur rôle dans la diversité génétique, la susceptibilité aux maladies et les traits individuels.

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Qu'est-ce que les variants de nucléotides uniques (SNV) ?

Les variants de nucléotides uniques (SNVs) représentent des altérations impliquant un seul nucléotide au sein d'une séquence d'ADN, se présentant sous trois motifs principaux : substitution de nucléotide unique, délétion de nucléotide unique et insertion de nucléotide unique. La substitution implique la mutation d'un nucléotide en un autre, la délétion concerne la suppression d'un seul nucléotide à un emplacement génomique spécifique, et l'insertion désigne la répétition d'un seul nucléotide à un site génomique particulier.

Dans le domaine de l'analyse de la variation génomique dans le cancer, un variant de nucléotide unique distinctif des cellules cancéreuses par rapport aux tissus normaux signifie une mutation somatique, appelée SNV.

Types de variation génétique. (Nesta et al., 2021)

SNP contre SNV

SNP, ou polymorphisme mononucléotidique, fait référence à la substitution d'une position spécifique dans la séquence d'ADN par un autre nucléotide unique (adénine, guanine, cytosine ou thymine). Il représente la forme de variation la plus répandue dans le génome.

SNV (variant de nucléotide unique) : Ce terme désigne une variante à une position de nucléotide isolée dans le génome, indépendamment de sa fréquence dans la population. Il sert de descripteur neutre indiquant un écart par rapport à la séquence de référence.

SNP (polymorphisme nucléotidique simple) : Également signifiant une variation à une seule position de nucléotide, le SNP caractérise une variation qui est répandue dans la population. En général, pour qu'un variant soit qualifié de SNP, sa prévalence dans une population donnée dépasse généralement 1 %.

Tous les SNPs sont des SNV car ils désignent tous une variation à un seul nucléotide. Cependant, tous les SNV ne peuvent pas être qualifiés de SNP car toutes les variantes de nucléotides uniques ne sont pas répandues au sein de la population.

Différences entre les SNPs et les CNVs

La variation du nombre de copies (VNC) fait référence à des altérations dans des segments d'ADN au sein du génome, chacun s'étendant sur mille paires de bases ou plus. Ces variations peuvent entraîner des individus possédant soit plus, soit moins, soit aucune copie d'un gène ou d'un segment d'ADN particulier par rapport aux deux copies typiques. Les VNC peuvent englober des gènes entiers ou des régions génomiques plus larges, pouvant potentiellement impacter la dose et la fonction des gènes.

Les SNPs (polymorphismes nucléotidiques simples) et les CNVs (variations du nombre de copies) représentent des formes distinctes de diversité génétique, mais tous deux exercent une influence significative sur le génotype d'un individu et son phénotype potentiel. Lorsqu'ils étudient les bases génétiques de certaines maladies ou traits, les chercheurs explorent souvent la relation entre ces deux variations. L'intégration des connaissances provenant des SNPs et des CNVs permet une compréhension plus complète des facteurs génétiques.

Dans les études d'association génomique, Arrays SNP servir d'outils inestimables, capables de détecter non seulement les SNP mais aussi les CNV. En tirant parti de ces puces, les chercheurs peuvent évaluer simultanément l'impact des deux types de variantes génétiques au sein de la même cohorte d'étude. Cette approche intégrée améliore la profondeur et la précision des investigations génétiques, éclairant les interactions complexes entre les SNP et les CNV dans la formation des traits biologiques et la susceptibilité aux maladies.

SNP et CNV. (Mérot et al., 2020)

L'importance du génotypage des SNP et des SNV

L'importance du génotypage des SNP et des SNV réside dans sa capacité à déchiffrer le paysage génétique complexe sous-jacent aux traits, aux maladies et aux variations individuelles.

• Susceptibilité aux maladies : De nombreuses maladies, y compris des troubles complexes comme le cancer et le diabète, sont influencées par des variations génétiques. Génotypage SNP permettre aux chercheurs d'identifier des marqueurs génétiques spécifiques associés à la susceptibilité aux maladies. Cette connaissance aide à l'évaluation des risques, à la détection précoce et au développement de traitements ciblés.
• Pharmacogénomique : Les réponses individuelles aux médicaments peuvent varier considérablement en raison de différences génétiques. Le génotypage des SNP et des SNV aide à prédire comment les individus vont métaboliser les médicaments, leur probabilité de subir des effets indésirables et leur réactivité à des médicaments particuliers. Cette approche personnalisée de la médecine, connue sous le nom de pharmacogénomique, améliore l'efficacité du traitement et minimise les réactions indésirables.
• Études de population : SNV et Génotypage SNP faciliter des études de population à grande échelle visant à comprendre la diversité génétique, l'ascendance et l'histoire évolutive. En analysant les variations génétiques à travers des populations diverses, les chercheurs obtiennent des informations sur les schémas de migration, le mélange des populations et les prédispositions génétiques à certains traits ou maladies.
• Médecine de précision : L'ère de la médecine de précision met l'accent sur l'adaptation des interventions de santé aux profils génétiques individuels. Génotypage SNP joue un rôle clé dans ce paradigme en identifiant des marqueurs génétiques associés à des maladies spécifiques ou à des réponses aux traitements. En intégrant des informations génétiques dans la prise de décision clinique, la médecine de précision optimise les résultats thérapeutiques et minimise les effets indésirables.
• Découverte de biomarqueurs : Les SNP et les SNV servent de biomarqueurs précieux pour le diagnostic, le pronostic et le suivi du traitement des maladies. En identifiant les variations génétiques associées à la progression de la maladie ou à la réponse au traitement, les chercheurs peuvent développer des tests basés sur des biomarqueurs pour la détection précoce, le suivi de la maladie et l'évaluation de l'efficacité thérapeutique.
• Génomique fonctionnelle : Le génotypage des SNP et des SNV contribue aux études de génomique fonctionnelle visant à comprendre comment les variations génétiques influencent l'expression des gènes, la fonction des protéines et les voies cellulaires. En corrélant génotype et phénotype, les chercheurs éclaircissent les mécanismes moléculaires sous-jacents à la pathogénie des maladies et identifient des cibles thérapeutiques potentielles.

Comparaison des techniques de génotypage SNP et SNV

• PCR-RFLP (Réaction de Polymérase en Chaîne - Polymorphisme de Longueur de Fragment de Restriction)

La PCR-RFLP est une méthode classique pour la détection des SNP. Initialement, le fragment cible subit une amplification par PCR, suivie de la digestion du produit PCR à l'aide d'une endonucléase de restriction spécifique. Si un SNP est présent et modifie le site de clivage de l'endonucléase, la longueur du fragment digéré subit une modification. Ces altérations sont discernables par électrophorèse, permettant l'identification des variations de SNP.

• Méthode de sonde TaqMan

Le Approche TaqMan utilise une sonde fluorescente distincte pour discerner les SNP. Pendant la PCR, si le site SNP cible correspond parfaitement à la sonde, une désassemblage se produit, libérant de la fluorescence. L'intensité de cette fluorescence sert d'indicateur pour déterminer l'espèce de SNP, offrant une solution de génotypage sensible et précise.

• Séquençage à haut débit (NGS)

Les avancées dans la technologie de séquençage ont permis la détection simultanée de milliers de SNP. Le séquençage approfondi de l'ensemble du génome ou de régions spécifiques de gènes facilite l'identification d'un grand nombre de SNP, offrant des aperçus complets sur les variations génétiques et leurs implications.

Principe de la stratégie WGS-SNP. (Doitsidou et al., 2010)

• Microarray génétique

Microarray génétique représente une autre méthode à haut débit capable de détecter des millions de SNP simultanément. L'ADN de l'échantillon subit une fragmentation et une hybridation avec des sondes préconçues. En évaluant l'intensité du signal après l'hybridation, le type de SNP peut être déterminé rapidement et efficacement.

Lectures recommandées : Les applications des microarrays SNP.

• Séquençage de Sanger

Séquençage de SangerUne technique traditionnelle de séquençage de l'ADN reste une méthode fiable pour la détection des SNP. Initialement, la région cible subit une amplification par PCR avant le séquençage selon la méthode de Sanger. En comparant les résultats du séquençage avec une séquence de référence, les SNP peuvent être identifiés avec précision, fournissant des informations génétiques précieuses.

En résumé, diverses techniques de génotypage offrent des approches variées pour détecter les SNP et les SNV, chacune possédant des avantages distincts en termes de sensibilité, de débit et de précision. Ces méthodes jouent un rôle essentiel dans le déchiffrement des complexités des variations génétiques, faisant ainsi progresser notre compréhension de la génétique et de la génomique.

Références :

1. Doitsidou, Maria, et al. "Identification de mutants de C. elegans avec une stratégie de séquençage du génome entier en une étape et de cartographie des SNP." PloS un 5.11 (2010) : e15435.
2. Mérot, Claire, et al. "Une feuille de route pour comprendre la signification évolutive de la variation génomique structurelle." Tendances en Écologie & Évolution 35,7 (2020) : 561-572.
3. Nesta, Alex V., Denisse Tafur et Christine R. Beck. "Points chauds de mutation humaine." Tendances en Génétique 37,8 (2021) : 717-729.