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Facteurs affectant l'expression des gènes

Par David N. Finegold, MD, Professor of Human Genetics, Department of Human Genetics, Graduate School of Public Health, University of Pittsburgh

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De nombreux facteurs peuvent affecter l'expression des gènes. Certains de ces facteurs causent une déviance dans l’expression de caractères par rapport à celle prédite par les modèles d’hérédité mendélienne.

Pénétrance et expressivité

La pénétrance est combien un gène est exprimé. Elle est définie comme le pourcentage de personnes qui possèdent le gène et qui développent le phénotype correspondant (voir Pénétrance et expressivité.). Un gène qui a une pénétrance incomplète (faible) peut ne pas être exprimé, que le caractère soit dominant ou récessif ou que le gène responsable de ce caractère soit présent sur les deux chromosomes. La pénétrance d'un même gène peut varier d'un sujet à l'autre et peut dépendre de l'âge. Même quand un allèle n’est pas exprimé (pénétrance incomplète), le porteur sain de l’allèle anormal peut transmettre l’anomalie à ses enfants, qui pourront alors présenter les signes cliniques. Dans de tels cas, l'arbre généalogique semble sauter une génération. Cependant, certains cas de non pénétrance apparente sont dus à la méconnaissance de l'examinateur ou à son incapacité à reconnaître les manifestations mineures de la maladie. Des cas d’expression minimale sont parfois mentionnés comme une " forme fruste " de la maladie.

L'expressivité représente l'amplitude de l'expression d'un gène chez un individu. Il peut être évalué comme un pourcentage; p. ex., quand un gène a 50% expressivité, la moitié des fonctionnalités est présente ou la gravité n’est que la moitié de ce qui peut être observé avec la pleine expression de ce gène. L'expressivité ou expression phénotypique d'un gène peut être influencée par l'environnement et par d'autres gènes, de sorte que des sujets portant les mêmes gènes peuvent présenter des phénotypes différents. L'expressivité peut varier, même au sein des membres d'une même famille.

Pénétrance et expressivité.

La manière dont le génotype est traduit en phénotype dépend de la pénétrance et de l'expressivité.

La pénétrance correspond à l'expression ou non du gène. Elle correspond au nombre de sujets porteurs du gène et exprimant le caractère lié à ce gène. La pénétrance peut être complète (100%) ou incomplète (p. ex., 50% lorsque seule la moitié des sujets l'exprime).

L'expressivité détermine l'étendue des conséquences ou le nombre de caractéristiques apparaissant chez la personne porteuse du gène. L'expression, qui peut être exprimée en pourcentage, peut être totale ou minimale, voire absente. Divers facteurs, y compris la constitution génétique, l'exposition à des substances nocives, d'autres influences environnementales et l'âge peuvent affecter l'expressivité.

Pénétrance et expressivité peuvent varier ensemble: les sujets porteurs du gène peuvent ou non exprimer le caractère associé et chez les sujets présentant le caractère, la façon dont celui-ci est exprimé peut varier.

Hérédité liée au sexe

Un caractère qui n'apparaît que dans un sexe se définit comme lié au sexe. L'hérédité liée au sexe est différente de l'hérédité liée au chromosome X, qui correspond à des caractères résultants de l'expression de gènes portés par le chromosome X. L'hérédité liée au sexe ou plus exactement l'hérédité influencée par le sexe, correspond à des cas particuliers dans lesquels les hormones sexuelles et d'autres différences physiologiques entre les hommes et les femmes modifient l'expressivité et la pénétrance d'un gène. Par exemple, la calvitie prématurée (connue sous le nom de calvitie de type masculin) est un caractère autosomique dominant, et cette calvitie est rarement exprimée chez la femme et n'apparaît habituellement qu'après la ménopause.

Empreinte génomique

L'empreinte génomique parentale correspond à l'expression différentielle du matériel génétique selon qu'il a été transmis par le père ou la mère. Pour la plupart des autosomes, les deux allèles parentaux et maternels sont exprimés. Cependant, dans < 1% des allèles, l'expression n'est possible qu'à partir de l'allèle maternel ou paternel. Par exemple, le gène de l'insulin-like growth factor 2 n'est habituellement exprimé qu'à partir de l'allèle paternel. L'empreinte génomique est généralement déterminée par des effets qui se produisent normalement dans le développement des gamètes. Des modifications telles que la méthylation de l'ADN peuvent faire que certains allèles paternels ou maternels soient exprimés à des degrés divers. Un trouble peut sembler sauter une génération, si l'empreinte génomique empêche l'allèle responsable de s'exprimer. Une empreinte défectueuse, telle qu'une activation anormale ou répression des allèles, peut entraîner des troubles (p. ex., syndrome de Prader-Willi, syndrome d'Angelman).

Codominance

Deux allèles codominants peuvent s'exprimer en même temps. Ainsi, le phénotype des hétérozygotes est distinct de celui exprimé par les homozygotes pour chacin des allèles. Par exemple, si un sujet a un codage de l'allèle du groupe sanguin A et un allèle codant le groupe B, le sujet porte les deux groupes sanguins (groupe sanguin AB).

Inactivation chromosomique

Chez la femme, qui a 2 chromosomes X (ou, en cas d'anomalies chromosomiques, > 2), (sauf dans les ovules), tous les chromosomes X sauf un sont inactivés; c'est-à-dire, la plupart des allèles sur ce chromosome ne sont pas exprimés. L'inactivation de tel ou tel chromosome est déterminée au hasard, de façon individuelle dans chaque cellule au début de la vie fœtale; parfois c’est l’X de la mère qui est inactivé, et parfois c’est celui du père. Parfois, la plupart de l'inactivation du chromosome X provient de l'un des parents, appelé inactivation du chromosome X biaisée. De toute façon, une fois que l'inactivation a eu lieu dans une cellule, tous les descendants de cette cellule ont une inactivation du même chromosome X.

Cependant, certains allèles du chromosome X inactif s'expriment quand même. Beaucoup de ces allèles sont sur les régions chromosomiques correspondant aux régions des chromosomes Y (et sont ainsi appelés régions pseudo-autosomales, parce que les sujets de sexe masculin et féminin reçoivent 2 copies de ces régions).

Points clés

  • Si un pedigree semble sauter une génération, envisager une pénétrance incomplète, une expression incomplète et, (moins probable), une empreinte génomique.

  • L'expression des gènes peut également être modifiée par hérédité sexuelle limitée, empreinte génomique, codominance d'allèles, et inactivation du chromosome X.

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