Bases de l'expression spécifique parentale
En génétique classique, on considère que les deux allèles d'un gène (reçus de la mère et du père) sont équivalents et s'expriment de manière égale. Cependant, lors de l'empreinte génomique, cette règle est enfreinte. Dans ce cas, la cellule « se souvient » de l'origine du matériel génétique.
Par conséquent, un allèle reste actif et l'information qu'il porte est lue, tandis que l'autre est constamment réprimé (inactivé). Ainsi, l'expression d'un caractère dépend exclusivement du fait que cet allèle ait été transmis par l'ovocyte ou par le spermatozoïde.
Mécanisme de répression
Le principal outil moléculaire par lequel la cellule met en œuvre l'empreinte est la méthylation de l'ADN.
Le processus se déroule dans la zone régulatrice du gène appelée région promotrice. L'addition de groupes méthyles à l'ADN dans cette zone agit comme une barrière physique : elle provoque un blocage persistant de l'expression. L'allèle méthylé devient inaccessible aux enzymes et le gène est « mis en sourdine ».
Importance évolutive
L'empreinte représente une modification évolutive extrêmement importante, caractéristique des cellules des mammifères. On pense que ce mécanisme est apparu parce que la sélection naturelle agit différemment sur les génomes d'origine maternelle et paternelle, façonnant l'équilibre unique d'activité génique nécessaire au développement normal de l'organisme.
Maladies de l'empreinte
Puisque seule l'empreinte d'un allèle parental est fonctionnelle, l'organisme devient extrêmement vulnérable aux mutations dans cette région.
L'étiologie des maladies de l'empreinte se résume à l'atteinte précisément du gène qui devrait normalement être actif (exprimé sur un seul allèle). En cas de suppression de son expression ou de perte totale d'un fragment d'ADN (délétion), la cellule ne dispose d'aucun gène de réserve fonctionnel, le second allèle étant inactivé par méthylation.
Localisation : Les pathologies les plus connues associées à ce mécanisme résultent de défauts des gènes situés sur le chromosome 15.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quelles maladies (syndromes) spécifiques appartiennent aux maladies classiques de l'empreinte liées au chromosome 15 ?
Les syndromes de Prader-Willi et d'Angelman font partie des maladies classiques de l'empreinte dues à la localisation des gènes altérés sur le chromosome 15.
- Le syndrome de Prader-Willi résulte d'altérations du chromosome paternel. Sur le plan clinique, il s'accompagne d'une hypotonie musculaire, d'un retard intellectuel, d'un strabisme et d'une obésité.
- Le syndrome d'Angelman résulte d'altérations des mêmes gènes sur le chromosome maternel. Il se manifeste par un retard intellectuel plus prononcé, des mouvements désordonnés et des troubles du sommeil.
Quelles enzymes effectuent l'ajout de groupes méthyles à l'ADN lors de l'empreinte ?
L'ajout de groupes méthyles à des sites spécifiques de l'ADN est réalisé par des enzymes appelées ADN-méthyltransférases.
La méthylation de l'ADN est le mécanisme de l'empreinte : la méthylation de la région promotrice entraîne le blocage de l'expression du gène. Généralement, la méthylation se produit sur une cytosine suivie d'une guanine, des paires désignées sous le nom de CpG. Des protéines MeCPs se lient aux CpG méthylés et recrutent des complexes répresseurs. Le résultat est la suppression de l'expression du gène sans modification de sa séquence.
Association : « L'empreinte est une signature génétique (marque méthylante) provenant de l'un des parents, qui force le second allèle à se taire définitivement. »
Questions des cours et des examens
De quoi dépend l'expression d'un gène lors de l'empreinte ?
Exclusivement de son origine parentale. Un seul allèle (maternel ou paternel) s'exprime, tandis que le second est réprimé.
De quelle manière la cellule « inactive-t-elle » l'allèle inutile ?
Par la méthylation de l'ADN au niveau de la région promotrice. Cela bloque la possibilité de lire l'information portée par le gène.
Quelle est la cause du développement des maladies de l'empreinte ?
Par la délétion ou la suppression de l'expression de l'unique allèle parental qui devrait normalement être actif.
Sur quel chromosome se trouvent les gènes dont l'altération conduit aux maladies classiques de l'empreinte ?
Ces gènes sont situés sur le chromosome 15.
À étudier également sur le sujet
- Mécanismes moléculaires de la méthylation de la région promotrice
- Types de délétions dans les gènes du chromosome 15
- Influence de la sélection naturelle sur les génomes des mammifères
- Mécanismes de la répression allélique permanente
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