Le gène MC1R chez la souris
Le gène MC1R chez la souris
De très nombreux gènes interviennent dans les variations de la couleur du pelage de la souris. Toutefois, l’un d’entre eux, le gène MC1R qui s’exprime dans les mélanocytes, joue un rôle pivot. Il code pour un récepteur membranaire, la protéine MC1R, qui contrôle la production de mélanine par les mélanocytes quantitativement et qualitativement. Lorsqu’il est activé, notamment par l’hormone MSH, il déclenche une production d’eumélanine, pigment brun noir ; lorsqu’il est inactif, le mélanocyte produit de la phéomélanine, pigment rouge jaune. La couleur du pelage dépend du rapport eumélanine/phéomélanine et donc de l’activation des récepteurs MC1R.
Documents
Séquences pour Anagène
Exploitation pédagogique
A - Rôle du gène MC1R
1 - Chez la Souris
Le document sur la couleur du pelage de la souris et les séquences qui y sont associées permettent :
- d’exploiter les connaissances acquises sur les pigments cutanés pour en inférer les caractéristiques des mélanocytes des souris mutantes jaunes et noires ;
- de dégager avec Anagène les caractéristiques des allèles à l’origine des phénotypes mutants ;
- d’établir une relation entre les caractéristiques de l’allèle « poils jaunes » et le phénotype correspondant et par là de préciser le rôle du gène MC1R, rôle qui peut être testé par l’expérience de transgénèse.
La couleur des poils dépend de l’activité des mélanocytes situés à la base des follicules pileux et donc du type de mélanine qu’ils synthétisent. La couleur jaune des poils implique que les mélanocytes fabriquent surtout de la phéomélanine et peu ou pas d’eumélanine. En revanche, la couleur noire indique que les mélanocytes synthétisent quasi uniquement de l’eumélanine et en grande quantité. On peut noter que la queue des souris noires est aussi noire ce qui indique que les mélanocytes épidermiques des souris noires comme ceux des follicules pileux synthétisent beaucoup d’eumélanine. Les mélanocytes des souris grises synthétisent les deux types de mélanine avec une prépondérance d’eumélanine.
L’allèle « poils jaunes » diffère de l’allèle sauvage par une délétion d’un nucléotide à cytosine (position 549) du codon 183. Il en résulte un décalage du cadre de lecture et l’apparition d’un codon stop anticipé 13 codons plus tard. La protéine MC1R est donc tronquée par rapport à la protéine « sauvage » et non fonctionnelle. En l’absence d’allèles MC1R fonctionnels, les mélanocytes synthétisent uniquement de la phéomélanine. Cela signifie qu’il peut y avoir synthèse de mélanine en l’absence de MC1R sous l’action d’autres gènes. Le rôle de MC1R est donc d’orienter la synthèse du pigment mélanique par les mélanocytes vers la production d’eumélanine.
L’allèle « poils noirs » diffère de l’allèle sauvage » par une substitution au codon 98 (CTG98CCG) ce qui entraîne au niveau protéique la substitution d’une leucine par une proline. Cette mutation entraîne un gain de fonction c'est-à-dire une protéine MC1R plus active que la protéine « sauvage » car le phénotype « poils noirs » implique une plus grande synthèse d’eumélanine.
Ce rôle du gène MC1R chez la Souris est confirmé par l’expérience de transgénèse car la couleur gris-noir de la souris transgénique indique que ses mélanocytes ont synthétisé de l’eumélanine sous l’action du transgène. En outre cette synthèse augmente en fonction du nombre de transgènes injectés.
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Souris jaune non transgénique.
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En haut souris grise non transgénique. |
2 – Chez l’Homme
a - Le document sur l’homologue humain du gène MC1R de la souris et la séquence associée permettent :
- de discuter au niveau moléculaire de l’homologie des gènes de l’homme et de la souris ;
- de comparer la fonction des deux gènes et par là de généraliser la fonction du gène MC1R ;
- d’établir les conséquences sur la pigmentation d’une absence de fonction du gène MC1R chez l’Homme.
La comparaison des séquences codantes du gène humain et de celui de la souris indique 79,5 % d'identités au niveau nucléique et 76,3 % d'identités au niveau protéique. Ces pourcentages nettement supérieurs à 50% et le fait que les deux gènes aient la même structure d’ensemble (un seul exon) confirment leur homologie.
Le phénotype « poils noirs » et peau noire (visible au niveau de la queue) souligne que le transgène humain en s’exprimant dans les mélanocytes de la souris a déclenché la production d’eumélanine.
En haut souris transgénique ; en bas souris jaune non transgénique.
Le gène MC1R humain a donc la même fonction que son homologue murin et semble même plus actif puisque la peau de l’animal transgénique est noire.