Anomalies des gènes et leur exploration

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L'exploration des gènes se fait grâce à des méthodes ayant recours à la biologie moléculaire. Elle n'utilise pas la cytogénétique, méthode qui fait appel à l'utilisation de microscopes. La biologie moléculaire permet d'identifier les gènes (leur structure, leur séquence) responsable de la maladie. Elle permet aussi d'établir les mécanismes qui contrôlent et régulent l'expression de ces gènes.

 

 

 

La biologie moléculaire permet donc :

 

Structure et mode d'expression des genes chez l'homme

1. Structure

Un gène est un élément fonctionnel qui permet de traduire une protéine. Un gène est constitué de :
  • exons : c'est la séquence de gène qui reste dans l'ARNm mature.
  • introns : c'est la séquence d'ADN non codante qui se situe entre les exons. On les retrouve sur l'ARNm primitif et seront épissés au cours de la maturation de l'ARNm prémessager dans le noyau. L'ARNm transcrit sera protégé en 5' par la séquence CAP et en 3' par la queue polyA.
  • le site d'initiation de la transcription, qui se trouve au début du premier exon , c'est la séquence ATG .
  • la séquence consensus située en amont de l'extrémité 3' au niveau du dernier exon. C'est la séquence AATAAA et c'est le site de coupure nucléotidique.
  • la région promotrice située en amont du premier exon. Elle permet le contrôle de la transcription grâce à des motifs, tels que TATA box ou CAAT box, permettant la fixation des facteurs de transcription.
  • les régions de régulation situées à distance pour induire ou inhiber l'expression du gène.

2. L'expression des gènes.

 

2.1. La transcription

II y a transcription de l'ADN en ARNm et maturation du transcrit primaire.
On retrouve des modifications post transcriptionels permettant de protéger l'ARNm de la dégradation grâce à la queue polyA et le CAP5'.
On assiste à l'épissage des introns. Pour que cet epissage se fasse correctement, il faut que trois séquences interviennent :
  1. un site donneur d'epissage avec les 2 nucleotides GT. Ce site se situe sur l'exon.
  2. un site accepteur d'epissage avec les 2 nucleotides AG. Ce site se situe sur l'intron.
  3. les riboprotéines nucléaires qui vont englober les 2 exons séparés de l'intron à episser.

2.2. La traduction.

Trois acides nucléiques codent pour un acide aminé. Il existe un code universel mais dégénéré puisque plusieurs codons codent pour un acide
aminé. La traduction débute au niveau du premier codon AUG qui code pour une méthionine. Elle se termine au niveau d'un codon stop( UAG , UGA, UAA).
En 5' du codon d'initiation et en 3' du codon stop, on trouve des régions non codantes de l'ARNm.

3. Les anomalies des gènes

La localisation des mutations définit les conséquences :
  • la mutation au niveau du promoteur provoque une anomalie quantitative de la transcription du gène concerné.
  • la mutation d'un codon AUG provoque une anomalie de l'initiation de la traduction, puisqu'elle ne commencera pas au niveau de la première méthionine.
  • la mutation touchant un exon peut ajouter ou enlever ou remplacer un acide aminé, mais aussi introduire un codon stop. Ces mutations sont appelées non-sens(codon stop) ou faux sens( changement d'un acide aminé)
  • la mutation touchant la fin ou le début d'un intron va empêcher le découpage normal de l'intron au moment de l'épissage, puisqu'elle touche le site donneur/accepteur.
  • la mutation touchant le codon stop va faire que la traduction va continuer jusqu'à la rencontre d'un autre codon stop.
  • la mutation du site de polyadénilation, servant à la formation de la queue polyA, va induire une stabilité anormale de l'ARNm.