La famille multigénique des gènes HLA de classe I
La famille multigénique des gènes HLA de classe I
L'étude de l'origine du polymorphisme des gènes a révélé l'importance des mutations ponctuelles dans la diversification des génomes au cours de l'évolution. Mais ce mécanisme est loin d'être le seul. Dans le génome de tous les organismes existent des gènes dont le similitudes sont telles qu'elles impliquent une parenté entre eux : on dit que ce sont des gènes homologues paralogues. Ils proviennent tous d'un gène ancestral par duplications successives suivies d'une divergence plus ou moins importante des copies. L'ensemble des gènes ainsi apparentés forme une famille multigénique.
On peut remarquer que la duplication génique fait partie du processus général d'expansion du génome qui va de la répétition d'un triplet au sein d'un gène (c'est le cas du gène IT) jusqu'à la polyploïdie (possession de plusieurs jeux de chromosomes).
Le système constitué par le système des gènes HLA de classe I permet de cibler deux aspects de l'évolution des génomes :
- le polymorphisme révélé par le grand nombre d'allèles présents dans les populations avec une fréquence élevée à chaque locus ;
- la duplication génique révélée par la similitude des séquences des trois locus.
Ainsi, les trois gènes HLA A, HLA B et HLA C ont la même organisation d'ensemble : 8 exons et 7 introns comme résumé dans le tableau ci-après.
| HLA A0201 | HLA B2705 | HLA CW301 | |
| Promoteur | 0-27 | 0-27 | 9-27 |
| Exon 1 | 28-125 | 28-124 | 28-124 |
| Intron 1 | 126-364 | 125-253 | 125-255 |
| Exon 2 | 265-524 | 254-623 | 256-525 |
| Intron 2 | 525-765 | 524-764 | 526-767 |
| Exon 3 | 766-1041 | 765-1040 | 768-1043 |
| Intron3 | 1042-1640 | 1041-1615 | 1044-1631 |
| Exon 4 | 1641-1926 | 1616-1891 | 1632-1906 |
| Intron 4 | 1927-2015 | 1892-1983 | 1907-2027 |
| Exon 5 | 2016-2130 | 1984-2103 | 2028-2147 |
| Intron 5 | 2131-2568 | 2104-2554 | 2148-2588 |
| Exon 6 | 2569-2604 | 2555-2576 | 2589-2622 |
| Intron 6 | 2605-2746 | 2577-2682 | 2623-2776 |
| Exon 7 | 2747-2794 | 2683-3334 | 2777-2824 |
| Intron 7 | 2795-2963 |
|
2825-2988 |
| Exon 8 | 2964-3528 | 2989-3408 |
Structures comparées des gènes HLA A0201, HLA B2705 et HLA CW301
L'alignement multiple montre l'importance des sites identiques dans les séquences nucléiques (brin non transcrit) des 3 gènes. La similitude moyenne entre les gènes HLA A et HLA B est de 82,5 %, entre HLA A et HLA C de 83,5 %, entre HLA B et HLA C de 87%. La différence moyenne entre les trois gènes est environ 3 fois plus importante qu'entre allèles de même locus.
On s'est interrogé sur la signification évolutive de cette famille multigénique. Les trois gènes s'expriment dans la quasi totalité des cellules nucléées de l'organisme. Par suite du polymorphisme, la plupart des individus sont hétérozygotes pour chacun de ces gènes ; comme il y a codominance, cela fait que chaque personne possède six types d'antigènes HLA de classe I, ce qui augmente la capacité de réagir à une multiplicité d'agents pathogènes.
Comparaison des séquences nucléiques des gènes HLA A, HLA B et HLA C (alignement 2 par 2)
| HLA A0201 | 0 | ||
| HLA B2705 | 953 | 0 | |
| HLA CW301 | 935 | 990 | 0 |
| HLA A0201 | HLA B2705 | HLA CW301 | |
| Longueur des séquences | 1098 | 1089 | 1101 |
Nombre de positions identiques