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10.15:

Empreinte génomique et hérédité

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Molecular Biology
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Genomic Imprinting and Inheritance

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L’empreinte génomique parentale est un phénomène où la régulation de l’expression génique 00:00:05.180 00:00:00:00:10.040 connus sous le nom de master regulator Ces master regulators favorisent ou inhibent la transcription de groupes de gènes, tels que ceux requis pour la différenciation cellulaire. Ces protéines importantes peuvent fonctionner soit directement ou indirectement pour réguler l’expression du gène. Les master regulators peuvent se lier directement aux séquences cis-réglatrices pour contrôler la transcription de plusieurs gènes impliqués dans les réponses cellulaires connexes.MyoD est un master regulator de transcription requis pour la différenciation des cellules musculaires. Il se lie aux séquences cis-régulatrices d’une centaines de gènes impliqués dans le développement musculaire, y compris la chaîne lourde de la myosine, une protéine motrice trouvée dans le muscle, et la desmine, un filament intermédiaire spécifique du muscle. Les master regulators peuvent également agir indirectement par liaison à des séquences cis-régulatrices qui qui contrôlent la production d’autres facteurs de transcription.MyoD se lie à des séquences régulatrices qui induisent l’expression d’autres facteurs de transcription, tels que le facteur activateur spécifique des myocytes, qui régule les gènes supplémentaires nécessaires au développement et à la réparation des tissus musculaires. Les master regulators travaillent souvent ensemble pour promouvoir la différenciation cellulaire. Les master regulators Oct4 et Sox2 travaillent ensemble pour réguler l’expression de ZFP-206.Ce facteur de transcription doit être fortement exprimé dans les cellules souches embryonnaires de souris et d’humains pour déclencher la différenciation cellulaire. De même, ensemble, PPAR-gamma et C/EBP-alpha déclenchent le développement des adipocytes ou des cellules graisseuses par liaison vers les sites de régulation cis pour les protéines spécifiques aux adipocytes. En outre, PPAR-gamma et C/EBP-alpha se lient chacun à un site de régulation de la transcription pour l’autre, créant une boucle de rétroaction positive pour augmenter la transcription pendant la différenciation.

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Empreinte génomique et hérédité

Les organismes diploïdes héritent du matériel génétique par le biais des chromosomes des deux parents. Les copies du même gène sont appelées allèles. Dans la plupart des cas, les deux allèles sont exprimés simultanément et permettent à divers processus cellulaires de fonctionner de manière optimale. Si l’un des allèles est manquant ou muté, l’expression de l’autre allèle peut le compenser ; cependant, ce n’est pas vrai pour tous les gènes.

L’expression de certains gènes dépend du parent qui a transmis le gène à la progéniture, par le biais d’un phénomène connu sous le nom d’empreinte génomique. Dans l’empreinte génomique, l’ADN codant pour le gène ou sa séquence régulatrice est imprimé avec des étiquettes chimiques telles que des groupes méthyle, uniquement dans la copie héritée d’un parent particulier. Cette étiquette est résistante à la déméthylation pendant la fécondation et est transmise à la progéniture pour l’expression sélective des gènes.

Parfois, deux copies du gène sont héritées du même parent et le gène de l’autre parent est manquant.  La disomie uniparentale maternelle se produit lorsque deux copies du gène de la mère sont présentes ; en revanche, la disomie uniparentale paternelle se produit lorsque deux copies sont héritées du père. S’il existe deux copies de l’allèle réduit au silence et si l’allèle typiquement exprimé est absent, cela conduit souvent à un trouble génétique.

Maladies humaines liées à l’empreinte génomique

Les maladies humaines liées à l’empreinte génomique incluent le syndrome de Beckwith-Wiedemann, le syndrome d’Angelman,  Syndrome de Prader-Willi et certains cancers.

Les syndromes de Prader-Willi et d’Angelman sont tous deux associés au chromosome 15. Le syndrome de Prader-Willi survient lorsqu’il existe une disomie uniparentale maternelle. Les personnes atteintes de ce syndrome peuvent présenter une obésité, un sous-développement sexuel et un handicap mental. Le syndrome d’Angelman est associé à une disomie uniparentale paternelle. Les personnes atteintes de ce syndrome peuvent présenter des handicaps mentaux, des déficiences développementales, des troubles du sommeil et de l’hyperactivité.

Suggested Reading

  1. Butler M. G. (2009). Genomic imprinting disorders in humans: a mini-review. Journal of assisted reproduction and genetics, 26(9-10), 477–486.
  2. Lobo, I. (2008) Genomic Imprinting and Patterns of Disease Inheritance. Nature Education 1(1):66