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Exploitation pédagogique : différences phénotypiques associées à une différence d’expression d’un gène

Par salame — Dernière modification 10/11/2017 15:48

 

Exploitation pédagogique : des  différences  phénotypiques associées à une différence d’expression d’un gène

1 - La photo illustre deux des caractéristiques du phénotype de la souris jaune par rapport au phénotype sauvage, la couleur du pelage et l’obésité. Les données sur la descendance du croisement entre la souris jaune et une souris grise indiquent que la souris jaune apparue dans l’élevage n’est pas de lignée pure car cette descendance n’est pas uniforme. Les proportions des deux phénotypes de la descendance sont celles d’un test cross où un seul gène est impliqué. On est conduit à penser que la souris jaune est hétérozygote pour le gène en cause. Ce gène est appelé gène agouti ; l’allèle « sauvage » de ce gène est symbolisé par A ; l’allèle présent chez la souris jaune est symbolisé par : Avy (agouti viable yellow.). La souris jaune apparue dans l’élevage a donc le génotype : A//Avy. L’allèle muté est dominant. Il entraîne plusieurs différences phénotypiques (on parle de pléiotropie).

On connaît un autre allèle du gène agouti, l’allèle Ay, qui est aussi à l’origine du pelage jaune et de l’obésité de la souris, mais contrairement aux souris de génotype Avy//avy , les souris Ay//Ay ne sont pas viables. C’est pourquoi on a appelé agouti viable yellow, l’allèle Avy.

La comparaison des séquences codantes des allèles A et Avy n’indique aucune différence entre elles. En conséquence la protéine synthétisée est la même chez la souris mutante que chez la souris sauvage. Cela n’explique donc pas pourquoi la protéine codée par l’allèle Avy entraîne les mélanocytes à synthétiser uniquement de la phéomélanine pigment jaune alors que la protéine codée par l’allèle A fait que les mélanocytes synthétisent à la fois de l’eumélanine et de la phéomélanine. Comment se fait-il que la protéine codée par l’allèle Avy ait une action plus forte sur les mélanocytes que celle  codée par A alors qu’elles ont la même séquence ? Et comment expliquer les autres différences phénotypiques entre souris jaune et souris grise ? A titre d’hypothèse, on peut supposer des différences dans l’expression du gène chez les souris jaunes et souris grises.

2 – La recherche sur l’ARNm du gène agouti dans différents tissus par la technique du Northern blot, montre en premier lieu que l’allèle Avy s’exprime dans tous les tissus de la souris jaune alors que l’allèle A ne s’exprime que dans les cellules de la peau. Cette différence dans les territoires d’expression des deux allèles, est corrélée avec l’existence de multiples différences phénotypiques entre la souris jaune et la souris grise. Par exemple l’expression de l’allèle Avy dans le cerveau (notamment dans l’hypothalamus) peut être à l’origine d’un comportement alimentaire « boulimique » et son expression dans le tissu adipeux, d’une forte synthèse de triglycérides.

En outre une exploitation quantitative des clichés obtenus par Northern blot indique que l’intensité de l’expression de l’allèle Avy dans la peau est nettement supérieure à celle de l’allèle A. En conséquence les mélanocytes de la peau de la souris jaune synthétisent quasi uniquement de la phéomélanine (et non de l’eumélanine) d’où la couleur jaune.

3 – Les différences phénotypiques entre souris jaune et souris grise ne sont donc pas dues à une différence dans la séquence codante des deux allèles A et Avy du gène agouti mais à une différence dans leur expression. Il reste donc à élucider l’origine de cette différence. On peut penser qu’elle réside dans des différences dans la séquence régulatrice (au sens large) qui contrôle l’expression du gène. Le document sur la structure des deux allèles montre que la séquence régulatrice de l’allèle Avy diffère de celle de l’allèle A par l’insertion d’une séquence d’ADN nommée IAP. C’est celle-ci qui, par des mécanismes complexes, entraîne une forte expression de l’allèle Avy dans quasiment tous les tissus de l’organisme.