Faits: A. Le 22 décembre 2010, la Cour d'assises du canton de Genève a reconnu X._ coupable de meurtre, de viols, contraintes sexuelles et actes d'ordre sexuel avec une enfant, d'interruptions de grossesses, de lésions corporelles simples et aggravées, de séquestration et enlèvement aggravés, de menaces, de violation du devoir d'assistance et d'éducation. Elle l'a condamné à une peine privative de liberté de seize ans, sous imputation de la détention préventive de cinq ans, quatre mois et huit jours et a prononcé son internement en application de l'art. 64 al. 1 CP. Sur le plan civil, différentes indemnités pour tort moral et de dépens ont été allouées aux lésés, les droits civils de ces derniers étant réservés pour le surplus. Les faits à la base de cette condamnation sont en résumé les suivants : A.a Au cours du mois de février 1999, E._, de nationalité péruvienne, a soudainement disparu, alors qu'elle séjournait illégalement à Genève depuis 1993 sous une fausse identité. Elle était venue dans cette ville à la demande de X._, parent éloigné, afin qu'elle aide l'épouse de ce dernier, A._, à s'occuper de son ménage et de ses enfants. E._ et X._ sont devenus amants. Les époux Ax._ ont divorcé en 1995. X._ a épousé F._ qui avait été sa maîtresse avant qu'il ne rencontre E._. Cette dernière s'est trouvée enceinte en 1997 et a été chassée du domicile de A._ par celle-ci. Les ex-époux Ax._ ont toujours continué de se fréquenter et ont même eu encore deux enfants postérieurement à leur divorce. Le jury a considéré que X._ avait tué E._ le 6 février 1999 dans le plus grand des deux dépôts dont il disposait dans le sous-sol d'un immeuble à Genève et avait fait disparaître le corps. Le drame s'est produit le jour d'une fête de famille destinée à célébrer le premier anniversaire de D._, leur fille commune. E._ a disparu après être allée chercher, en compagnie de X._, le gâteau d'anniversaire commandé. Le jury a acquis sa conviction sur la base de différents témoignages, admettant qu'aucun élément ne permettait d'accréditer la thèse selon laquelle E._ serait partie de son plein gré, abandonnant sa fille qu'elle allaitait encore et que la seule hypothèse possible était qu'elle était morte et que sa mort avait été causée par un tiers. X._ est la dernière personne à l'avoir vue en vie. Son comportement a été très étrange et auto-incriminant dans les semaines et mois qui ont suivi la disparition de E._ et ses déclarations ont été contradictoires. Il a dit que E._ avait été tuée et que cet événement s'était déroulé dans le dépôt xxx. En revanche, il n'a pas été possible de déterminer si E._ avait été tuée par une arme à feu ou d'une autre façon. Seul le meurtre a été retenu, l'assassinat a été écarté. A.b De la fin avril 2003 à l'été 2005, X._ a entretenu par la contrainte des relations sexuelles complètes ainsi que d'autres actes de nature sexuelle (sodomie) avec C._, née en 1989. X._ avait une liaison avec B._, qu'il avait fait également venir du Pérou pour aider son ex-femme A._, la maintenant, comme E._, dans une situation de dépendance matérielle et affective. Il exerçait sur B._ des menaces, contraintes et violences permanentes. Il l'a forcée à faire venir sa fille C._ du Honduras en décembre 2002 et l'a amenée au domicile de son épouse F._ où il s'était installé. Cette jeune fille se trouvait à la merci de X._ du fait que sa mère avait regagné le Honduras au cours du mois d'avril 2003. Sur la base de l'appréciation des déclarations de la jeune fille, le jury a retenu que X._ avait entretenu, à de très nombreuses reprises, des relations sexuelles complètes et d'autres actes d'ordre sexuel (sodomie) avec elle. Tous ces actes ont été imposés à cette adolescente par la violence physique ou par la contrainte psychologique découlant de l'emprise exercée sur elle par X._. La jeune fille est tombée enceinte deux fois des ?uvres de ce dernier. Celui-ci a toujours soutenu qu'elle s'était inséminée elle-même au moyen d'un mouchoir imbibé de sperme. X._ a été condamné pour viols, contraintes sexuelles et actes d'ordre sexuel avec un enfant. A.c X._ a aussi été condamné pour lésions corporelles simples aggravées au préjudice de C._. Il s'est livré à des violences sur cette adolescente, dont il avait fait son objet sexuel. Il l'a rouée de coups, lui a infligé des bains glacés, l'a battue si fort qu'elle se voyait mourir, soit en lui serrant le cou, soit en lui cognant la tête contre le volant de sa voiture et en la frappant avec les poings. A.d De janvier à février 2004, à la suite de l'examen médical ayant révélé que l'adolescente était enceinte et de la visite d'un médecin et d'une infirmière à son domicile, X._ a obligé C._ à s'installer et à demeurer, jour et nuit, dans les locaux qu'il louait dans le sous-sol de l'immeuble où il l'a enfermée à clef. La jeune fille était terrorisée et a passé son temps à somnoler. X._ lui apportait régulièrement nourriture et médicaments et mettait à disposition pour ses besoins corporels des seaux qu'il changeait ensuite. Il l'a contrainte, en la menaçant de mort, ainsi que sa famille, à écrire et à dire qu'elle l'aimait, qu'elle réclamait des rapports sexuels et qu'elle voulait des enfants de lui. Les déclarations de la jeune fille ont été jugées crédibles et X._ a été reconnu coupable de séquestration aggravée au sens des art. 183 et 184 CP. A.e Profitant de l'état de complète dépendance de C._, X._ l'a contrainte à séjourner de la mi-mai à la mi-août 2005 dans l'appartement de son épouse F._, puis dans le logement provisoire dont il avait la disposition. Il a menacé l'adolescente de la tuer si elle quittait les lieux. Celle-ci a tenté une fois de s'enfuir sans succès. Elle a été libérée par la police. X._ a été déclaré coupable de séquestration aggravée. A.f En raison des faits décrits ci-dessus, X._ a également été reconnu coupable de violation de son devoir d'assistance au sens de l'art. 219 al. 1 CP. Il se faisait passer pour le père de C._, qu'il avait par ailleurs reconnue au Honduras, et celle-ci lui avait été confiée par sa mère en son absence. A.g Au cours de la troisième semaine de juillet 2004, X._ a imposé sous la menace de mort et la contrainte des relations sexuelles complètes à B._, revenue à Genève, dans les locaux qu'il sous-louait au sous-sol de l'immeuble sis à Genève. Se fondant sur les déclarations crédibles de B._, X._ a été condamné pour viol. A.h X._ a causé à deux reprises en 2001 et 2003, par des violences, une interruption de grossesse au sens de l'art. 118 al. 2 CP à B._. A.i Entre janvier 2004 et août 2005, X._ a menacé B._, lui disant qu'il la tuerait elle et toute sa famille ou qu'il pourrait lui arriver le même sort qu'à E._, ce qui a eu pour effet de la terroriser. Il a proféré des menaces similaires à l'encontre de A._. Il avait pour but de les empêcher de réagir à ses agressions sexuelles et de les faire taire. A.j Le 7 août 2005, X._ a donné trois coups de poing à A._ en la frappant au visage, à un bras, au plexus, lui occasionnant une plaie à la lèvre supérieure et des hématomes et a été reconnu coupable de lésions corporelles simples au sens de l'art. 123 ch. 1 CP. A.k X._ a été examiné par trois experts. Les trois ont considéré qu'il présentait un trouble mixte de la personnalité avec traits narcissiques paranoïaques et dyssociaux. Selon deux des experts, suivis par le jury, sa responsabilité est pleine et entière. B. Par arrêt du 2 septembre 2011, la Cour de cassation du canton de Genève a rejeté le pourvoi de X._ dans la mesure de sa recevabilité. C. Contre ce dernier arrêt, X._ forme un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. Il conclut préalablement à la suspension de la procédure et au renvoi du dossier à l'autorité cantonale pour qu'elle complète l'instruction, principalement à l'annulation de l'arrêt attaqué et à son acquittement, subsidiairement au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision. Il invoque son droit à un procès équitable (art. 32 al. 2 Cst ; 6 CEDH), l'interdiction du déni de justice formel, son droit d'être entendu (art. 29 al. 2 Cst.) et le principe d'immutabilité (art. 29 al. 2 et 32 al. 2 Cst., 6 CEDH), l'interdiction de l'arbitraire (art. 9 Cst.) et la présomption d'innocence (art. 6 § 2 CEDH et 32 al. 1 Cst), une mauvaise application de l'art. 111 CP et du principe de la non-rétroactivité des peines (art. 7 § 1 CEDH). Il sollicite également l'octroi de l'assistance judiciaire. 