Université Pierre et Marie Curie

Génétique

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Génes et génomes
Polymorphisme
Mutagenèse
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Test de complémentation fonctionnelle
Levure
Homme
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Rôle fonctionnel de l’ADN non ORF
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Homme

 

Dans l’espèce humaine il n’y a pas d’expérimentation (du moins sur des individus) et on ne peut qu’observer des familles rares lorsqu’elles présentent des cas intéressants.

 

Surdi-mutité

En Irlande on a une relativement haute incidence de surdi-mutité. la figure 5- montre un pedigree où des cas de surdi-mutité sont notablement plus fréquents que dans l’ensemble de la population. Cette première remarque doit nous faire penser que dans ces familles il peut y avoir un facteur génétique responsable de la surdi-mutité (Figure 5-15). Les familles sont notées A, B et C, les générations en chiffres romains et les individus en chiffres arabes.

 

Figure 5- 15. Surdi-mutité dans trois familles d’Irlande du Nord.


Dans chacune des trois familles on observe que plusieurs enfants d’une même fratrie sont atteints et que leurs parents sont sains. Ce qui exclut l’hypothèse d’une mutation de novo). Les parents sains doivent donc être porteurs, ce qui permet de conclure que dans chacune de ces familles la surdi-mutité est récessive devant l’état normal.
Un premier croisement entre deux sujets B-III-10 et C-III-4 tous deux sourd muets (donc porteurs de deux allèles mutés chacun) ont 4 enfants tous sourd muets. Le gène muté dans la famille C, appelons le C pour simplifier n’a pas été fourni sous sa forme sauvage par la famille B. Il n’y a pas de complémentation, les deux familles B et C sont touchées dans le même gène.

 

Tous les enfants sont porteurs de deux allèles mutés.
Remarque : on ignore l’origine de chacun de ces allèles , c’est pourquoi, par précaution on leur attribue de numéros alléliques différents.
Un second croisement entre deux autres individus [sourd-muets]A-IV-7 et IV-9 a produit six descendants tous normaux.. Dans ce second cas cela montre que chacun des parent porteur de deux copies mutées du même gène a fourni à l’autre un allèle sauvage pour le gène qui chez lui était muté. Il y a complémentation, les deux parents et donc aussi les familles A et (B,C) sont mutées dans des gènes différents A et C.

Tous les enfants sont normaux portant, pour chacun des gènes A et C, un allèle muté et un allèle sauvage, fonctionnel.
Remarque dans la notation fractionnaire on peut mettre aussi bien l’apport maternel au numérateur qu’au dénominateur, que les allèles soient sauvages ou mutés ils vont aussi bien en haut qu’en bas, une seule règle est à respecter : tous les allèles (de gènes différents) qui sont hérités d’un même parent se mettent d’un même côté de la barre de fraction.

 

Xeroderma pigmentosum

C’est une maladie humaine qui se manifeste principalement par une tendance accrue à développer des cancers de la peau, particulièrement en s’exposant au soleil (rayons UV).

Figure 5- 17. Pedigree d’une famille dont 2 membres sont atteints de XP. Les petits losanges noirs indiquent les avortements spontanés.

Ce pedigree présente deux individus atteints , de la même fratrie (IV-9 et 10, ce qui exclut la mutation de novo) et dont les parents sont sains . Les parents doivent donc être porteurs sains et [XP] est récessif devant [sain].
Les cellules de sujets sains ou atteints de XP peuvent être mises en culture et se distinguent par leur capacité à intégrer des nucléotides (que l’on choisit marqués pour les repérer) après exposition des cultures aux rayons UV. Une autoradiographie révèle la quantité de radioactivité retenue (proportionnelle au nombre de grains d’argent impressionnés).

 

Tableau 5- 6. Estimation de la réparation de l’ADN par les cellules des malades [XP].

Cette différence montre que les cellules de sujets atteints de XP sont déficientes à intégrer des nucléotides à la suite d’une lésion due aux UV. Elles sont donc mutées dans des gènes impliqués dans le système de réparation de l’ADN. Il est évident qu’il y a plus d’un gène concerné. Comment différencier les patients ?
Grâce à la culture cellulaire on dispose d’un dispositif expérimental. Les cellules qui sont mises en culture sont diploïdes. On sait les obliger à fusionner et on obtient ainsi des tétraploïdes, qui ont en commun les gènes des deux cellules parentales.
Lorsque les cellules sont prélevées sur un malade, puisque la maladie est récessive devant le phénotype sain, elles sont homozygotes. Lorsqu’elles proviennent d’un sujet sain, étant donné la rareté des malades, le plus probable est qu’elles soient homozygotes pour un allèle sain.
Pour classer les malades par gène muté on va donc effectuer des tests de complémentation entre cultures de cellules issues de ces malades. Comme les cellules ne sont plus alors dans un contexte biologique naturel il va falloir contrôler que dans ces nouvelles conditions, le phénotype [réparation déficient] est récessif devant le phénotype sauvage.

 

Tableau 5- 7. Détermination des groupes de complémentation chez des malades XP. On note + si l’hybride tétraploïde est capable de réparer son ADN et – sinon.

Figure 5- 18 . Raisonnement applicable au tableau 5-7.

En culture le phénotype [rep-] est récessif devant le phénotype [rep+] de la culture de référence. Les cultures se répartissent en 4 groupes de complémentation (dans un groupe on met ensemble tous les mutants qui ne complémentent pas).

gène A

gène B

gèneC

gène D

1BE

2BE

3BE

8BE

10BE

5BE

6BE

7BE

11BE

12BE

1LO

KMSF

Tableau 5- 8 . Interprétation du tableau 5-7.

On connaît actuellement 8 groupes de complémentation , soit 8 gènes dont une mutation est suffisante pour provoquer [XP]. D'autres gènes interviennnent dans le système de réparation de l'ADN , leur déficience cause d'autres syndromes (Cockayne syndrome, trichothiodystrophy (TTD)) qui n'aboutissent pas à des lésions cancéreuses.

Figure 5- 19 . Le système de réparation général de l'ADN.

Dans la figure 5-18, les protéines marquées XPA à XPG sont impliquées dans la reconnaissance du dommage et dans son excision. Les mutations dans les gènes qui les codent sont responsables de XP. CS est dû à des mutations dans les gènes codant CSA et CSB. TTD est provoqué par des mutations dans XPB, XPD et TTDA. Alors que les mutants XP sont touchés exclusivement dans la voie d'excision, Les mutants TTD sont touchés à la fois pour l'excision et la transcription et les mutants CS sont touchés exclusivement dans la transcription. On a ici encore un exemple de gènes dont des mutations différentes donnent des phénotypes différents (XPB et XPG qui donnent soit [XP] soit [TTD]).

 

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