Association génotype phénotype

Nous n'envisagerons que des affections monogéniques. Le problème peut paraître simple : l'examen du gène impliqué et son séquençage (après clonage) doit montrer une différence suivant que l'ADN vient d'un individu sain ou d'un individu malade. Mais comment s'assurer qu'il ne s'agit pas d'un simple polymorphisme qui par hasard est présent chez le malade (en même temps que la mutation causale, inconnue) alors qu'il prend une autre forme chez le sujet bien portant ?. Pour trancher cette question il faut étudier des nombreux individus.

Voyons comment le problème a été traité pour la pycnodysostose. Cette maladie se manifeste par une fragilité accrue du squelette. On a localisé la cause génétique de la maladie dans une région chromosomique qui contient deux gènes impliqués dans la formation des os durant le développement embryonnaire : gènes codant la cathepsine S et la cathepsine K. Ces gènes ont été étudiés dans une famille où plusieurs membres sont atteints de pycnodysostose, ainsi que chez des individus sains non apparentés de la même région. Pour le gène S on a mis en évidence un polymorphisme au nucléotide 343 (C ou T qui chez la protéine induit un changement de Arg 115 en Trp). De même pour le gène K un polymorphisme a été découvert au nucléotide 723 (A et G, le codon 331 est Stop ou Trp).

Tableau 4- 2. Polymorphisme dans les genes S et K.

On peut remarquer que pour les deux gènes les maladies ne présentent qu'une forme, alors que parmi les sujets sains (apparentés ou non ) il existe une ou deux formes. L'homme est un organisme diploïde dont le génome comporte deux chromosomes homologues, donc pour chaque gène un individu porte deux exemplaires. Si une seule forme est détectée c'est que les deux gènes homologues ont la même forme (homozygotie), si deux formes sont détectées c'est que l'un présente une forme et le second l'autre (hétérozygotie).

Dans le cas du gène S , en ne regardant que les membres de la famille on pourrait interpréter les résultats obtenus en faisant l'hypothèse qu'une seule forme mutée ne suffit pas à exprimer la maladie. Par contre, si l'on étend les observations aux autres personnes de la même région non apparentées (la pycnodysostose étant rare on n'observe alors que des individus sains), on constate que la forme T n'est pas caractéristique de la maladie. En conclusion il faut rejeter l'hypothèse qu'une mutation du gène S soit responsable de la pycnodysostose.

Pour le gène K, les observations dans la famille sont du même type, seuls les malades portent uniquement la forme G, les sujets sains sont soit homozygotes pour la forme A soit hétérozygotes. Mais si l'on examine la population générale, cette fois la forme G n'est pas retrouvée et tous les sujets sains non apparentés portent uniquement A. C'est donc bien le gène K qui est responsable de l'affection. Les différences que l'on a pu voir dans le gène S ne sont que le reflet d'un polymorphisme de ce gène sans intérêt pour la maladie. D'ailleurs on le rencontre aussi bien dans la famille que dans la population non apparentée de la région.

On voit par cet exemple que la coincidence entre la présence d'une forme et d'un phénotype particulier n'est pas suffisante, car elle peut n'être que le résultat du hasard. Il faut que statistiquement la différence soit significative (observation d'individus suffisamment nombreux et d'origines variées).

Que la mutation ait été spontanée ou obtenue par mutagenèse (in vivo ou in vitro) les méthodes pour étudier leurs effets sur le phénotypes sont les mêmes, et tiennent compte du cycle de vie de l'organisme.