476 trOiSiÈMe partie La génétique
nombre de personnes atteintes d’une anomalie ou d’une maladie phénotypique, comme une cardiopathie ou le diabète,
pour essayer de repérer des particularités génétiques qu’elles
ont en commun en comparant leur génome avec celui de personnes saines. Ces analyses à grande échelle, appelées études
d’association sur l’ensemble du génome, n’exigent pas
le séquençage complet de tous les génomes dans les deux
groupes. Les chercheurs testent plutôt les marqueurs génétiques,
c’estàdire des séquences d’ADN qui varient dans la population. Dans un gène, une telle variation de séquence est à l’origine des différences entre les allèles, comme nous l’avons
vu dans le cas de l’anémie à hématies falciformes. Et tout
comme dans le cas des séquences codantes, l’ADN non codant
d’un locus spécifique sur un chromosome peut présenter
de petites différences de nucléotides (polymorphisme) parmi
les individus.
Les variations du génome ne touchant qu’une seule paire
de bases dans la population humaine constituent l’un de ces
marqueurs génétiques parmi les plus précieux. Un site d’une
seule paire de bases présentant une variation chez au moins
1 % de la population est appelé polymorphisme mononucléotidique ou SNP (pour single nucleotide polymorphism).
Quelques millions de SNP se produisent dans le génome
humain, ce qui correspond environ à une paire de bases sur
100 à 300 séquences d’ADN transcrit et non transcrit. (Grosso
modo, 98,5 % de notre génome ne code pas pour des protéines, comme nous le verrons au chapitre 21.) Il n’est pas
nécessaire de séquencer l’ADN de nombreux individus pour
déceler des polymorphismes mononucléotidiques ; aujourd’hui,
on peut les détecter par des analyses très sen sibles de microréseaux ou par ACP.
Après avoir identifié une région dont le SNP caractérise
exclusivement les personnes atteintes d’une maladie, les
chercheurs examinent plus en détail cette région et cherchent
sa séquence. Dans la grande majorité des cas, le SNP luimême
ne contribue pas à la maladie, et la plupart des SNP sont
situés dans des régions non transcrites. Toutefois, si le SNP et
un allèle respon sable de la maladie sont suffisamment proches,
les scientifiques peuvent tirer avantage de la très faible probabilité que l’enjambement entre le marqueur et le gène se
produise au cours de la formation du gamète. Autrement dit,
le marqueur et le gène seront presque toujours transmis
ensemble, même si le marqueur ne fait pas partie du gène
(figure 20.16). On a trouvé des SNP associés au diabète, à
une cardiopathie et à plusieurs types de cancers. Des recherches
se poursuivent afin d’identifier les gènes qui pourraient être
en cause dans ces affections.
Les techniques et les stratégies expérimentales que vous
avez étudiées jusqu’ici ont fourni beaucoup de renseignements sur les gènes et sur les fonctions de leurs produits.
Aujourd’hui, la recherche bénéficie largement de la mise au
point de techniques efficaces permettant de cloner des organismes multicellulaires entiers. Un objectif de ce travail consiste
à obtenir des types spéciaux de cellules, appelées cellules
souches, qui donnent naissance à tous les différents types de
tissus. Dans le domaine de la recherche fondamentale, les
cellules souches permettraient aux scien tifiques d’appliquer
les méthodes basées sur l’ADN que nous avons abordées
précédemment pour étudier le processus de la différenciation
cellulaire. Sur le plan pratique, on pourrait recourir aux techniques d’ADN recombiné pour modifier les cellules souches
en vue de traiter certaines maladies. Les méthodes qui font
intervenir le clonage d’organismes et la production de cellules souches constituent le sujet de la prochaine section.
retour sur le ConCept 20.2
1. Si vous isoliez l’ADN de cellules humaines, le traitiez
avec une enzyme de restriction et analysiez l’échantillon par électrophorèse sur gel, que verriezvous ?
Expliquez votre réponse.
2. Décrivez le rôle de l’appariement des bases
com plémentaires pendant le buvardage de Southern,
le séquençage de l’ADN, le buvardage de Northern,
la technique de RTPCR et l’analyse de
microréseaux.
3. Expliquez la différence entre le polymorphisme
mononucléotidique (SNP) et le polymorphisme
de taille des fragments de restriction (PTFR).
4.
et sI ?
Observez le microréseau de la figure 20.1,
qui est une image agrandie de celui de la figure 20.15.
Si on marque un échantillon provenant d’un tissu
normal avec un colorant fluorescent vert, et un
échantillon d’un tissu cancéreux avec un colorant
rouge, que pouvezvous conclure au sujet d’un
point qui est vert ? rouge ? jaune ? noir ? Quels gènes
souhaiteriezvous examiner en détail pour étudier
le cancer ? Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 20.16 Les polymorphismes mononucléotidiques (SNP)
comme marqueurs génétiques pour des allèles responsables de
maladies. Ce schéma montre des segments homologues d’ADN provenant
de deux groupes d’individus ; dans celui des personnes atteintes d’une
anomalie ou d’une maladie génétique, on observe la présence d’un C à
un locus particulier, alors que les personnes saines présentent un T à ce
même locus. Un polymorphisme qui varie de cette façon est susceptible
d’être étroitement lié à un ou à plusieurs allèles de gènes causant la maladie en question. (Ici, un seul brin est illustré pour chaque molécule
d’ADN.)
FaItes des lIens En ce qui concerne un polymorphisme mononucléotidique, que signifie le fait d’être « étroitement lié » à un allèle causant
une maladie, et comment cela permet-il au polymorphisme d’être utilisé
comme marqueur génétique ? (Voir le concept 15.3, p. 340.)
Allèle causant
la maladie
Polymorphisme
mononucléotidique
(SNP)
C
Allèle normal
T
ADN
nombre de personnes atteintes d’une anomalie ou d’une maladie phénotypique, comme une cardiopathie ou le diabète,
pour essayer de repérer des particularités génétiques qu’elles
ont en commun en comparant leur génome avec celui de personnes saines. Ces analyses à grande échelle, appelées études
d’association sur l’ensemble du génome, n’exigent pas
le séquençage complet de tous les génomes dans les deux
groupes. Les chercheurs testent plutôt les marqueurs génétiques,
c’estàdire des séquences d’ADN qui varient dans la population. Dans un gène, une telle variation de séquence est à l’origine des différences entre les allèles, comme nous l’avons
vu dans le cas de l’anémie à hématies falciformes. Et tout
comme dans le cas des séquences codantes, l’ADN non codant
d’un locus spécifique sur un chromosome peut présenter
de petites différences de nucléotides (polymorphisme) parmi
les individus.
Les variations du génome ne touchant qu’une seule paire
de bases dans la population humaine constituent l’un de ces
marqueurs génétiques parmi les plus précieux. Un site d’une
seule paire de bases présentant une variation chez au moins
1 % de la population est appelé polymorphisme mononucléotidique ou SNP (pour single nucleotide polymorphism).
Quelques millions de SNP se produisent dans le génome
humain, ce qui correspond environ à une paire de bases sur
100 à 300 séquences d’ADN transcrit et non transcrit. (Grosso
modo, 98,5 % de notre génome ne code pas pour des protéines, comme nous le verrons au chapitre 21.) Il n’est pas
nécessaire de séquencer l’ADN de nombreux individus pour
déceler des polymorphismes mononucléotidiques ; aujourd’hui,
on peut les détecter par des analyses très sen sibles de microréseaux ou par ACP.
Après avoir identifié une région dont le SNP caractérise
exclusivement les personnes atteintes d’une maladie, les
chercheurs examinent plus en détail cette région et cherchent
sa séquence. Dans la grande majorité des cas, le SNP luimême
ne contribue pas à la maladie, et la plupart des SNP sont
situés dans des régions non transcrites. Toutefois, si le SNP et
un allèle respon sable de la maladie sont suffisamment proches,
les scientifiques peuvent tirer avantage de la très faible probabilité que l’enjambement entre le marqueur et le gène se
produise au cours de la formation du gamète. Autrement dit,
le marqueur et le gène seront presque toujours transmis
ensemble, même si le marqueur ne fait pas partie du gène
(figure 20.16). On a trouvé des SNP associés au diabète, à
une cardiopathie et à plusieurs types de cancers. Des recherches
se poursuivent afin d’identifier les gènes qui pourraient être
en cause dans ces affections.
Les techniques et les stratégies expérimentales que vous
avez étudiées jusqu’ici ont fourni beaucoup de renseignements sur les gènes et sur les fonctions de leurs produits.
Aujourd’hui, la recherche bénéficie largement de la mise au
point de techniques efficaces permettant de cloner des organismes multicellulaires entiers. Un objectif de ce travail consiste
à obtenir des types spéciaux de cellules, appelées cellules
souches, qui donnent naissance à tous les différents types de
tissus. Dans le domaine de la recherche fondamentale, les
cellules souches permettraient aux scien tifiques d’appliquer
les méthodes basées sur l’ADN que nous avons abordées
précédemment pour étudier le processus de la différenciation
cellulaire. Sur le plan pratique, on pourrait recourir aux techniques d’ADN recombiné pour modifier les cellules souches
en vue de traiter certaines maladies. Les méthodes qui font
intervenir le clonage d’organismes et la production de cellules souches constituent le sujet de la prochaine section.
retour sur le ConCept 20.2
1. Si vous isoliez l’ADN de cellules humaines, le traitiez
avec une enzyme de restriction et analysiez l’échantillon par électrophorèse sur gel, que verriezvous ?
Expliquez votre réponse.
2. Décrivez le rôle de l’appariement des bases
com plémentaires pendant le buvardage de Southern,
le séquençage de l’ADN, le buvardage de Northern,
la technique de RTPCR et l’analyse de
microréseaux.
3. Expliquez la différence entre le polymorphisme
mononucléotidique (SNP) et le polymorphisme
de taille des fragments de restriction (PTFR).
4.
et sI ?
Observez le microréseau de la figure 20.1,
qui est une image agrandie de celui de la figure 20.15.
Si on marque un échantillon provenant d’un tissu
normal avec un colorant fluorescent vert, et un
échantillon d’un tissu cancéreux avec un colorant
rouge, que pouvezvous conclure au sujet d’un
point qui est vert ? rouge ? jaune ? noir ? Quels gènes
souhaiteriezvous examiner en détail pour étudier
le cancer ? Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 20.16 Les polymorphismes mononucléotidiques (SNP)
comme marqueurs génétiques pour des allèles responsables de
maladies. Ce schéma montre des segments homologues d’ADN provenant
de deux groupes d’individus ; dans celui des personnes atteintes d’une
anomalie ou d’une maladie génétique, on observe la présence d’un C à
un locus particulier, alors que les personnes saines présentent un T à ce
même locus. Un polymorphisme qui varie de cette façon est susceptible
d’être étroitement lié à un ou à plusieurs allèles de gènes causant la maladie en question. (Ici, un seul brin est illustré pour chaque molécule
d’ADN.)
FaItes des lIens En ce qui concerne un polymorphisme mononucléotidique, que signifie le fait d’être « étroitement lié » à un allèle causant
une maladie, et comment cela permet-il au polymorphisme d’être utilisé
comme marqueur génétique ? (Voir le concept 15.3, p. 340.)
Allèle causant
la maladie
Polymorphisme
mononucléotidique
(SNP)
C
Allèle normal
T
ADN