Gène soumis à empreinte

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Un gène soumis à empreinte est un gène dont l'activité est différente pour les deux copies de ce gène porté par un même individu. Alors que la plupart des gènes sont actifs ou inactifs de la même façon pour leurs deux copies, certains nécessitent que l'une des copies parentales soit réprimée, l'autre pouvant être exprimée. Cette répression génique s'appelle l'empreinte parentale. Cette empreinte est un cas particulier d'empreinte génétique, et la plus courante, pour laquelle le mode d'expression de chacune des copies n'est pas aléatoire mais dépend de leur origine (maternelle ou paternelle).

Le concept de l'empreinte parentale a été découvert chez les mammifères au début des années 1980. Deux types d'expériences menées sur la souris ont permis de mettre en évidence ce phénomène : la transplantation de noyaux permettant de créer des embryons dont le génome diploïde est totalement monoparental et la création d'embryons ayant hérités de deux copies de certains chromosomes (disomie uniparentale). Les résultats ont montré que les copies de certains gènes n'étaient pas équivalentes selon que l'origine était maternelle ou paternelle[1].

Actuellement, plus d'une centaine de gènes soumis à l'empreinte parentale ont été identifiés chez l'homme et la souris[2]. Ceux-ci sont rarement isolés sur le génome, 80 % d'entre eux sont organisés en clusters de gènes, et la plupart jouent un rôle dans la croissance fœtale et le développement[1].

Mécanisme de l'empreinte parentale[modifier | modifier le code]

En plus des mécanismes de régulation transcriptionnelle, l'activité d'un gène dépend de modifications épigénétiques (modifications qui n'affectent pas la séquence nucléotidique, mais qui peuvent être transmissibles), telles que la méthylation de l'ADN et la méthylation et l'acétylation des histones. Ce sont ces mécanismes qui semblent être à l'origine de l'empreinte génomique parentale en inactivant l'expression de l'une des deux copies du gène ou du locus. Alors que l'on considère que l'hyperméthylation de l'ADN et l'hypoacétylation des histones sont des modifications ayant un effet répresseur, la situation est plus complexe en ce qui concerne la méthylation des histones, puisque l'effet dépend du résidu méthylé et du type de méthylation (mono-, di- ou tri-méthylation)[3]. Il est donc difficile de prédire quel effet aura la résultante de ces différentes modifications. Par exemple, igf2 (insulin-like growth factor type 2) est exprimé paternellement alors qu'il est methylé au niveau de plusieurs régions de contrôle. L'allèle maternel, silencieux, n'est lui pas methylé au niveau de ces régions[4].

Empreinte chez les insectes[modifier | modifier le code]

L'empreinte génétique a été décrite pour la première fois chez le diptère Sciara, où l'extinction génique (ou absence d'expression) de la copie paternelle est impliquée dans le déterminisme du sexe[5].

Inactivations du chromosome X chez les mammifères[modifier | modifier le code]

Chez les mammifères, l'un des chromosomes X des femelles est toujours inactivé. On peut distinguer les trois cas de figures suivants :

  • Inactivation non-aléatoire du chromosome X dans les tissus extra-embryonnaires des mammifères ;
  • Inactivation non-aléatoire du chromosome X dans les tissus somatiques des marsupiaux ;
  • Inactivation aléatoire du chromosome X dans les tissus somatiques des mammifères femelles ;

Empreintes autosomales chez les animaux[modifier | modifier le code]

Dans différents groupes d'animaux, on trouve également les empreintes gène-spécifique (c'est-à-dire focalisées sur des gènes précis) suivantes :

  • Inactivations gènes-spécifiques autosomales chez les mammifères ;
  • Inactivations de transgènes chez le poisson-zèbre ;
  • Inactivation paternelle de trois gènes d'un mini chromosome X chez la drosophile.

Empreinte chez l'homme et aspects médicaux[modifier | modifier le code]

Le bon fonctionnement du gène nécessite à la fois le gène maternel et le gène paternel. La plupart des gènes soumis à empreinte sont localisés sur le chromosome 6, 7, 11, 14, 15. La connaissance des gènes soumis à empreinte permet de comprendre certaines maladies génétiques et permet un conseil génétique pertinent. Ainsi, la disparition de la version du gène ou locus d'un des parents par délétion ou disomie uniparentale avec présence de deux copies de même origine est responsable de :

Empreinte chez les plantes à fleur[modifier | modifier le code]

Chez les plantes à fleurs, une dizaine de gènes sous empreinte ont été identifiés chez Arabidopsis thaliana et Zea mays[6].

Lien externe[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a et b Collège national des enseignants et praticiens de génétique médicale (2004), Génétique médicale formelle, chromosomique, moléculaire, clinique, Masson, Paris
  2. Hirasawa R. and Feil R. (2010), « Genomic imprinting and human disease », Essays Biochemistry, Volume 48, Issue 1, p. 187-200
  3. Klose Robert J. and Zhang Yi (2007), "Regulation of histone methylation by demethylimination and demethylation", Nature Review Molecular Cell Biology, Volume 8, Issue 4, p.307-18
  4. Gehring, M., Choi, Y. et Fischer, R. L. 2004. Imprinting and seed development. Plant Cell 16, pp. S203-S213.
  5. Crouse, H. V., 1960. The Controlling Element in Sex Chromosome Behavior in Sciara. Genetics 45, pp 1429-1443.
  6. Feil, R. et Berger, F. 2007. Convergent evolution of genomic imprinting in plants and mammals. Trends in Genetics 23, pp 192-199.