V-2-2- Les éléments mobiles ou éléments transposables Ce sont des séquences d ADN qui peuvent se déplacer d un endroit à un autre du génome. Ce déplacement est dit transposition. L ADN qui contient l élément mobile = ADN hôte L ADN qui reçoit l élément mobile après transposition = ADN cible
Classification des éléments transposables ET : élément transposable ARN pol : ARN polymérase RT : réverse transcriptase
Il existe 2 classes d éléments transposables selon le mécanisme de transposition : - Classe I ou rétrotransposon : ces éléments utilisent un intermédiaire, l ARN dont la mobilité est sous la dépendance de 3 enzymes. L élément est copié sous forme d ARN simple brin par une ARN polymérase de l hôte, puis retro-tanscrit en ADN par une réverse transcriptase et intégré dans un nouveau site par une intégrase. Pour les rétrotransposons on parle de transposition de type copier-coller ou transposition réplicative puisqu il ya une augmentation du nombre de copie de l élément. - Classe II ou transposon : ces éléments sont coupés de l ADN hôte (donneur) puis réintégré dans un autre site. Une seule enzyme catalyse la coupure et la réintégration c est la transposase. Pour les transposons à ADN, il s agit d une transposition de type coupercoller ou transposition conservatrice puisque le nombre de copies reste constant.
Structure générale des transposons : Séquence d insertion (structure la plus simple) IR = répétition inversée Orientation des IR :
Les transposons sont constitués d une région centrale = cadre de lecture (un gène) qui code pour la transposase (enzyme effectuant la transposition). Cette région est encadrée par une répétition inversée à chacune de ses extrémités. Les séquences de ces répétitions sont presque identiques ou identiques mais elles sont orientées en sens inverse.
Mécanisme de transposition La transposition conservatrice type «couper-coller» transposase Répétition inversée (IR) Cadre de lecture du gène qui code pour la transposase Site de reconnaissance de l ET
On part d un ADN donneur qui contient un transposon. De part et d autre du transposon on a une courte répétition directe = site de reconnaissance de l élément mobile, dans cet exemple c est un dinucléotide T A. Après avoir été synthétisées, les transposases se fixent sur chacune des 2 IRs. Les transposases se rapprochent et produisent ensuite des cassures double brin de part et d autre de l élément mobile ce qui aboutit à l excision de l élément du site du donneur sous forme d un complexe ADN-proteine. La transposase reconnait ensuite un dinucléotide T A, au niveau d un ADN cible et réintègre l élément avec duplication du site de reconnaissance T A de part et d autre de l élément.
Proportions des ET dans différents génomes eucaryotes Les ET sont présents en plus ou moins grand nombre, dans les génomes de tous les êtres vivants. Par exemple, le génome humain est constitué à 46% d éléments transposables. Chez la drosophile, ils sont représentés à hauteur de 15%, et à plus de 60% chez le maïs.
Exemples de mutations crées par des transposons Leur mobilité et leur capacité à s intégrer dans le génome sont à l origine de nombreuses mutations et réorganisations de l ADN. Ces mutations peuvent modifier l expression des gènes et engendrer des effets négatifs ou positifs sur la santé des individus. Exemple chez la drosophile : l insertion de l élément mariner dans le gène qui contrôle la couleur des yeux donne des yeux de couleur pêche au lieu du rouge habituel chez les drosophiles.
La couleur rouge est due à la synthèse de l anthocyane. Cette synthèse est sous la dépendance d un gène A. Si un transposon s insère dans ce gène, il le rend inactif on peut le noter AT. La fleur représentée ici possède 2 copies du gène de l anthocyane inactivé par un transposon, ce qui donne un phénotype blanc de génotype AT //AT Les secteurs rouges (taches et lignes) apparaissent lorsque le transposon sort du gène : AT A dans des cellules somatiques. Ce qui conduit à une mosaïque (mélange de tissu blanc et rouge).
Chapitre II : les mutations chromosomiques -Remaniements chromosomiques (structure des chromosomes) - Mutations génomiques (nombre de chromosomes)
I- CARYOTYPE HUMAIN ET FORMULE CHROMOSOMIQUE
Le caryotype représente la constitution chromosomique d un individu, C est-à-dire le nombre et la structure de ses chromosomes. C est une caractéristiques de l espèce. Chez l être humain : 23 paires de chromosomes ce qui équivaut à 46 chromosomes par cellules diploïdes. (23 chromosomes dans les gamètes qui sont haploïde) On trouve : -22 paires d autosomes numérotés de 1 à 22 et classés en 7 groupe de A à G (voir TP3). Ces 22 paires sont classées selon leur taille, la position du centromère et les bandes chromosomiques (voir TP3). - 1 paire de chromosome sexuel : XX chez la femme et XY chez l homme. (La présence du chromosome Y caractérise le sexe mâle s il n ya pas de modification dans sa structure).
Classification des chromosomes selon la taille Les chromosomes sont classés du plus grand vers le plus petit.
Classification des chromosomes selon la position du centromère
Représentation des bandes
On exprime le résultat d un caryotype par la formule chromosomique. Il existe une nomenclature internationale permettant de définir la constitution chromosomique d un sujet : Nombre de chromosomes par cellule diploïde, liste des chromosomes sexuels présents, liste des anomalies trouvées. Pour les anomalies : abréviation de l anomalie (chromosome concerné) (région chromosomique concernée).
Liste des principales abréviations utilisées (formule chromosomique) del : délétion r : chromosome en anneau (ring) dup : duplication i : isochromosome ins : insertion inv : inversion t : translocation rcp : utilisé parfois avec t pour désigner une translocation réciproque rob : utilisé parfois avec t pour désigner une translocation robertsonienne der : désigne le chromosome réarrangé par un remaniement chromosomique équilibré mos : mosaïque signe - : perte du chromosome indiqué juste après signe + : addition du chromosome indiqué juste après
Exemples : Caryotype masculin normal : 46, XY Caryotype féminin normal : 46, XX Caryotype masculin porteur d une trisomie 21 homogène : 47, XY, + 21 Caryotype féminin avec une délétion au niveau du bras long bandes 14 et 15 du chromosome 10 : 46, XX, del (10)(q14q15)
II- LES REMANIEMENTS CHROMOSOMIQUES
Les remaniements chromosomiques sont des mutations qui concernent la structure des chromosomes. Elles sont la conséquence d un réarrangement du matériel génétique. Remarques (pour mieux comprendre): 1- A la méiose lors de la prophase 1, les régions chromosomiques homologues présentent une forte affinité d appariement (elles s attirent), et si cela est nécessaire, elles se déforment pour s apparier. C est la raison pour laquelle on peut voir des structures étranges d appariement quand on a dans une cellule des chromosomes normaux et des chromosomes aberrants. 2- Les changements dans la structure résultent souvent de cassures chromosomiques. L extrémité cassée du chromosome présente une forte tendance à s unir à une autre extrémité cassée. 3- Les réarrangements chromosomiques peuvent spontanément ou être induits par des mutagènes. apparaitre
II-1- La délétion a- Différents types b- Origines possibles c- Conséquences d- Appariements des chromosomes à la méiose e- Exemples chez l homme
La délétion chromosomique (à ne pas confondre avec la délétion génique) est la perte d un segment de chromosome.
a- Différents types A l'intérieur du chromosome A l extrémité du chromosome
b- origine 1- Par cassure (spontanée ou induite) et réunion : 2 cassures et perte du segment intermédiaire. Les 2 extrémités se rejoignent et forment un chromosome muté qui porte une délétion. Le segment intermédiaire est perdu lors des divisions cellulaires car il ne porte pas de centromère (acentrique). Chromosome qui porte une délétion
2- Par crossing-over dans une région d ADN répétitif : il s agit d un appariement illégitime qui se produit dans les cellules somatiques
c- Conséquences Les délétions sont des remaniements chromosomique déséquilibrés car il ya perte de matériel génétique. Les conséquences de la délétion dépendent de la taille du segment délété et de l importance fonctionnelle des gènes impliquées dans le segment chromosomique perdu. Si le nombre de gènes impliqués est important (la taille de la délétion est grande) la délétion est en général létale. Si les gènes impliqués ont une fonction importante, les conséquences sont très graves.
Les délétions peuvent dans certains cas conduire à des pseudo dominance (petite délétion) Phénotype : a+bcd+e+f+ Sur le chromosome (en haut), les allèles récessifs sont masqués par les allèles sauvages dominants sur l autre chromosome (son homologue), ils ne s expriment pas. La délétion au niveau du chromosome (en bas) permet à ces allèles récessifs de s exprimer au niveau phénotypique.
d- appariement des chromosomes à la méiose Délétion interstitielle Boucle simple interstitielle comprenant le segment qui n a pas d homologue Chromosome sauvage Chromosome avec délétion Délétion interstitielle Chromosome sauvage Appariement sans boucle Chromosome avec délétion
e- Exemples chez l Homme 46, XX, del (5) (p15.2p15.3) Syndrome du cri du chat : l enfant né avec des cris aigus (qui ressemblent au miaulement d un chat). De plus il présente un retard mental profond et divers malformations.
46, XX, r (15) (P26q13)