Facteurs affectant l'expression des gènes

Pénétrance et expressivité

La pénétrance est définie comme le pourcentage de personnes qui possèdent l'allèle et qui développent le phénotype correspondant (voir figure Pénétrance et expressivité). Un allèle 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 anormal n'est pas exprimé (non-pénétrance), 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 est le degré ou la sévérité du phénotype exprimé par les individus qui expriment le trait. Elle peut être quantifiée par un pourcentage; p. ex., quand un gène a une expressivité de 50%, la moitié seulement des caractéristiques est présente, ou la gravité n'est que la moitié de ce qui peut être observé avec la pleine expression. L'expressivité ou l'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. Elle 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, mais 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 allèles d'origine paternelle et maternelle sont exprimés. Cependant, dans < 1% des allèles, l'expression n'est possible qu'à partir de l'allèle maternel ou paternel. Par exemple, l'expression du gène du facteur de croissance analogue à l'insuline 2 n'est normalement influencée que par l'allèle paternel.

L'empreinte génomique est généralement déterminée par des effets qui se produisent normalement pendant le développement des gamètes. Des modifications épigénétiques telles que la méthylation de l'ADN ou d'autres facteurs affectant l'expression génique 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 cliniques (p. ex., syndrome de Prader-Willi, syndrome d'Angelman).

Codominance

Deux allèles codominants peuvent s'exprimer en même temps. Ainsi, l'expression phénotypique des hétérozygotes est distincte de celle des deux homozygotes. Par exemple, si un sujet a 1 allèle codant le groupe sanguin A et 1 allèle codant le groupe sanguin B, le sujet exprime les deux groupes sanguins (groupe sanguin AB).

Inactivation chromosomique

(Voir aussi Hypothèse de Lyon [inactivation de l'X].)

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; un tel phénomène est appelé lyonisation. Parfois, c'est le X de la mère qui est inactivé, et parfois c'est le X 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 peuvent s'exprimer. 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).