Ton QCM Paces Polymorphisme de l'ADN, quand tu le veux.

Polymorphisme de l'ADN

Les variation stable de l’ADN

La variation stable de l’ADN de fréquence supérieure ou égale à 1 % (sinon c’est un rare variant) qui se transmet de manière mendélienne (loi universelle et formelle de la génétique). Le polymorphisme est physiologique mais peut être à l’origine de maladies génétiques multifactorielles. Un locus sera dit polymorphe s’il existe sous au moins 2 allèles (2 versions) et qu’il est égal ou supérieur à 1% en termes de fréquence. En réalité, tous les gènes sont polymorphes.

Le polymorphisme protéique

Le polymorphisme génique peut se traduire par un polymorphisme phénotypique mais le polymorphisme des protéines provient nécessairement (a pour substratum) le polymorphisme génétique. Ce polymorphisme phénotypique est à l’origine de nombreux caractères (couleur des yeux, pigmentation de la peau).
Cependant on peut avoir 2 couleurs de peau différentes et être proche génétiquement.

Les différents types de polymorphismes de l’ADN

1. les RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)

Les RFLP ou polymorphismes de restriction sont des polymorphismes de l’ADN pouvant être explorés par la méthode de Southern. (Si ce n’est pas explorable par Southern, ce n’est pas un RFLP).
Cela reflète une variation de type qualitative.
Les variations qualitatives de séquence peuvent supprimer ou introduire un site de reconnaissance d’un enzyme de restriction.

On peut avoir des variations quantitatives de séquences (PCR dans ce cas).
Les variations quantitatives induisent une modification dans la carte de digestion.

Un RFLP est défini par un couple sonde/enzyme de restriction. Dans une population d’individus, le degré de variabilité de ces RFLP est plus ou moins élevé. LES RFLP sont bialléliques ou paucialléliques ou multialléliques. Pour un RFLP donné nous recevons donc une version de notre mère et une version de notre père. Dans les cas simples, l’homozygotie pour un RFLP se traduira en Southern par une bande et l’hétérozygotie par 2 bandes.

Les RFLP peuvent être explorés par un PCR (avec deux amorces encadrant la région siège du polymorphisme) en la couplant avec la digestion enzymatique, suivie d’une migration sur gel d’agarose coloré au bromure d’Ethidium.

On n’a pas normalement besoin d’enzymes de restriction bactériennes (utilisés pour Southern) dans une PCR mais ce n’est pas le cas ici.
On peut en couplant PCR et digestion par enzyme de restriction (obligatoire) voir les variations qualitatives et quantitatives.

2. VNTR (variable number of tandem Repeal)

RFLP résultant d’un nombre variable de variations polymorphiques (plusieurs dizaines de variations polymorphiques à plus de 1000) de natures quantitatives qui sont le fait d’un nombre variable de petites séquences répétées en tandem: 11-16 Pb.

Les VNTR également appelés MINI satellites hypervariables sont
Les mini satellites ont

3. Les microsatellites ou STR (short tandem repeat)

Ils ont une importance historique dans le séquençage du génome humain et sont encore actuellement utilisés dans les laboratoires de génétique.

On ne peut plus les explorer avec la Southern car les variations de taille sont trop subtiles pour être visibles avec un southern mais on les explore avec la PCR puis analysé sur gel de polyacrilamyde pour détecter une différence de 2 paires de bases. Ils sont très polymorphes.

Souvent, la séquence répétée est de 2 nucléotides.

C’est un polymorphisme dû à un nombre variable de petites séquences (2 nucléotides) répétées 40 fois au maximum.

Ces microsatellites ont en plus des caractéristiques

Ils ont servis de balises pour repérer les différents endroits du génome.
Nous les utilisons en pratique médicale et dans la médecine légale. En effet ils vont supplanter les traditionnels RFLP et sont des marqueurs polymorphes. Les plus utilisés sont les Ca(n) et Gt (n).
Les STR correspondent à des locus uniques dans le génome et sont caractérisés par les séquences qui entourent la région répétée.

Allèle paternel: 9 répétitions et Allèle maternel: 11 répétitions

Homozygote 9/9 => 100 paire de base alors qu’un homozygote 9/11 => 104 paire de base (11 - 9 = 2 répétitions donc 4 paire de bases de différences).

On utilise la PCR et 2 amorces qui encadrent la région microsatellitaire et on va détecter les variations de taille et pour lire ces microsatellites, on utilisera des gels par polyacrylamide. La variabilité de séquences répétées va impacter la taille du produit.

Pour être capable de bien visualiser les différences de taille

4. Les SNP (Single Nucleotide Polymorphism)

Dans l’exome on a

On a des mutations délétères, des mutations polymorphiques tolérées, et des variations polymorphiques tolérées mais privées.

5. CNV (Copy Number Variation) ou CNP (Copy Number Variation)

Certains gènes sont soit dupliqués sur le même chromosome soit sur des chromosomes différents.
On utilise CNP pour introduire une fréquence dans la population: la grande découverte depuis 2004 puis cartographie en 2006.

Conclusion: la découverte du polymorphisme est la plus grande avancée conceptuelle de la génétique: on a 2 grands types de découvertes: les variations nucléotidiques même si chez les individus il n’y a aucun ne modèle de patrimoine génétique Les maladies génétiques sont le prix de notre adaptabilité.

La notion de normalité n’existe pas. Il existe des variations de plusieurs natures, du nombre de copies de nos gènes et toutes ces variations concourent à notre adaptabilité.

Empreint génétique (DNA fingerprinting).

Génétique des populations

La génétique des populations a pour but l’étude de la distribution des allèles dans une population et l’étude des mécanismes par lesquels la fréquence des allèles et des génotypes est maintenue constante ou est modifiée.

I. Définitions

Espèce: ensemble d’individus interféconds.
Réserve génétique: information génétique totale des reproducteurs, c’est-à-dire la somme de tous les allèles présents à l’instant considéré dans la population.

Fréquence allélique

Population: groupe d’individus qui ont en commun la même réserve génique. Les populations différentes entre elles par la fréquence des allèles.

La génétique des populations est fondée sur l’analyse du polymorphisme de l’ADN.

Une analyse de plusieurs RFLP du gène de la bêta-globine effectuée sur 8 populations différentes a permis en 1986 de reconstruire une filiation d’après les haplotypes observés. TOUTES les populations vivant actuellement auraient une origine africaine et un contingent réduit d‘individus auraient quitté l’Afrique, il y a environ 100 000 ans.
Cette théorie a été confirmée en 1966 par l’étude d’autres types de variations (ADN mitochondrial).

Entre les différentes populations, il existe non seulement des différences de la fréquence allélique à la fois pour les allèles normaux des locus polymorphes et les allèles mutants impliqués dans les maladies génétiques (la fréquence des maladies monogéniques n’est donc pas la même).

Pression de sélection due à l’environnement changement de climats.
Pression de sélection due au iInfections microbiennes avec l’élevage. Ex: mutation qui nous permet de boire du lait.

Il existe 3 grands groupes de populations: les caucasiens, les noirs, et les asiatiques, chacun de ces groupes étant eux-mêmes divisés en sous-groupes différents entre eux de par la fréquence allélique.
La notion de race est arbitraire et sans fondement scientifique. Il n’y a pas de relation entre la diversité physique des populations humaines et leur diversité génétique. Des populations génétiquement très proches peuvent comporter par exemple des individus dont la couleur de peau est très différente.
Lorsqu’on parle de génétique de population, on s’intéresse à un locus donné.

II. Equilibre ou loi Hardy Weinberg

Cette hypothèse peut être testée de façon suivante.

1. Calculer la fréquence allélique à partir des homozygotes et des hétérozygotes.

On dit qu’une population est en équilibre si la distribution répond à la loi binomiale p+q cela implique qu’il y a une fréquence des génotypes et des allèles restent constantes de génération en génération.

Exemple 1: 300 individus ; 147 AA, 126 Aa et 27 aa

Respect de la loi binomiale donc équilibre génétique de la population.

Exemple 2: 3146 individus: 188 AA, 717 Aa et 2241

Cette population diffère donc significativement de l’équilibre de Hardy Weinberg.

III. Facteurs affectant la loi de Hardy-Weinberg

A. Assortiment préférentiel

Pour que l‘équilibre de Hardy-Weinberg sont atteint, il faut qu’il n’y ait pas d’assortiment préférentiel.
La définition des couples reproducteurs doit se faire au hasard: c’est la panmixie.
Un assortiment d’individus de phénotype similaire (accouplement assortimental positif) ou opposé (accouplement assortimental négatif) affecte l’équilibre de Hardy Weinberg.

Mutation et sélection

Les allèles mutants éliminés par la sélection sont remplacés par des mutants générés de novo. Ceci explique pourquoi les maladies graves qui vont tuer leurs mutant ne vont pas disparaitre et vont rester constantes de génération en génération.

Avantage sélectif pour les hétérozygotes

B. Migration

Pour que l’équilibre de Hardy Weinberg soit atteint, il faut qu’il n'y ait pas de migration de populations qui vienne perturber les fréquences relatives des allèles et des génotypes dans la population de départ. En effet, la migration de populations introduit de nouveaux allèles dans une population donnée. Les fréquences des allèles mutants différents entre les populations permettent de tracer les migrations de population.

Ex la phénylcétonurie (site d’épissage) est différente en Irlande au japon. La plupart des allèles sont d’origine celte et ces allèles mutants permettent de suivre les migrations de population celte.

C. Dérive génétique

L’effet d’une dérive génétique s’inscrit dans le temps ; Migration de petite taille.
La dérive génétique signifie qu’un groupe d’individus va être plus efficace dans la reproduction et va contribuer à la fréquence des allèles.

La notion de dérive génétique peut casser un équilibre de Hardy Weinberg et en pratique les grands mouvements de populations peuvent aussi le casser et les mo ne sont pas obligatoirement fracture de cet équilibre.

Si l’échantillon d’allèles contribuant à la formation des zygotes de la génération suivante n’est pas représentatif de la composition allélique globale de la réserve de gènes de la population, on observera des déviations par rapport à l’état d’équilibre génétique.

La dérive génétique peut résulter d’un effet fondateur.

Enseignement Polymorphisme de l'ADN pour la faculté de médecine