Des caractères qui échappent aux lois de Mendel
La transmission de caractères qui échappent aux lois formelles et universelles de Mendel et donc que l’on ne peut pas prédire.
A. La transmission mitochondriale
Bases moléculaires de la transmission mitochondriale
Nous avons de l’ADN situé hors du noyau, dans la mitochondrie : une mitochondrie est faite de protéines, toutes les protéines mitochondriales ne sont pas codées par des gènes mitochondriaux.
Il y a des protéines mitochondriaux mais la plupart des protéines mitochondriales sont codés par des gènes nucléaires.
Le génome mitochondrial est petit : 16, 5 kb et st de disposition circulaire, bicaténaire et sans introns.
Le nombre de gènes est limité (37) et ces gènes codent pour des ARN (ARnr, ARNt) et pour 13 polypeptides (car des petites protéines) correspondant à des sous-unités d’enzymes intervenant dans la phosphorylation oxydative.
69 polypeptides impliqués dans la phosphorylation oxydative proviennent du génome nucléaire.
Il existe plus de 1000 copies du génome mitochondrial par cellule (10 copies x 100 mitochondries). Le nombre de mitochondries par cellule est très variable d’une cellule à l’autre.
Plus une cellule sera énergivore sera riche en mitochondries (ex : les hépatocytes, les cellules du cœur).
Le génome mitochondrial se réplique par fission et les mitochondries vont se répartir dans les cellules filles, répartition au hasard qui ne répond à des lois mathématiques.
Lors de la fusion du spermatozoïde avec l’ovocyte, dans l’embryon, on ne retrouve que les mitochondries d’origine maternelle.
Tout l’ADN mitochondrial que nous avons de nos cellules provient de nos mères.
La grande spécificité de la transmission mitochondriale est que c’est une transmission exclusivement maternelle.
Caractéristiques de la transmission mitochondriale : hétéroplasmie/expression variable et explosive
La transmission du caractère est exclusivement maternelle.
Comme la division se fait de manière aléatoire, le fait de récupérer des mitochondries avec des ADN mutants ou des ADN mitochondrial sauvages est assez aléatoire : dans une famille concernée par une maladie mitochondriale,
la caractéristique est la très grande variabilité de l’atteinte.
Lorsque quelqu’un présente dans ces cellules de l’ADN mitochondriale sauvage ou de l’ADN mitochondrial mutant, on parle d’hétéroplasmie = mélange dans des cellules d’ADN mitochondrial mutant et d’ADN mitochondrial sauvage.
Cette hétéroplasmie est très aléatoire dans sa transmission.
L’expression phénotypique d’une mutation de l’ADN mitochondrial dépend de la proportion entre ADN mitochondriale normal et Adn mitochondriale mutant.
La transmission mitochondriale est une transmission que l’on ne peut pas prédire et donc qui la rend complexe et qui est d’origine maternelle.
Cette transmission se caractérise par la grande variabilité sous la dépendance de l’hétéroplasmie et d’une expression phénotypique brusque et explosive (gros problème du jour au lendemain).
B. Mosaïcisme (post zygotique)
C’est la présence chez un individu ou dans un tissu d’un individu d’au moins 2 types cellulaires qui ont un patrimoine gétique différents. Ces cellules dont le patrimoine génétique est différent, proviennent du même zygote, du même œuf (différent de la greffe).
Le mosaïcisme résulte d’un accident génétique, d’un événement qui survient en post-zygotique, après la fécondation de l’ovocyte par le spermatozoïde. Cet accident (accident chromosome ou génique) les cellules qui dérivent de ces cellules souches ou il y a eu cette mutation auront cette mutation. On aura donc des cellules qui ont cette mutation et des cellules qui ne l’ont pas.
La maladie la plus fréquente, la forme la plus extrême de mosaïque est le cancer : des accidents génétiques qui surviennent dans une cellule après la naissance. Dans une cellule il y a eu plusieurs accidents génétiques. Dans la majorité des cas, les cancers n’est pas héréditaire mais une maladie génétique somatique. Dans 5 % des cas, les cancers sont héréditaires (cancers du sein héréditaire).
Pour les mosaïques germinales (lorsque la mutation va toucher les gonades), le risque sera sévère pour la descendance. La situation mosaïque traduit le fait d’avoir des accidents génétiques de novo qui surviennent pré-zygotique (ce n’est pas une mosaïque car tous les tissus seront atteints) soit en post-zygotique (mosaïque).
Rôle du Mosaïcisme germinal pour la transmission des maladies autosomiques dominantes ou liées à l’X.
C. Empreinte génomique
Sur les gènes autosomiques, la majorité s’exprime de façon équilibrée au niveau parental.
L’expression phénotypique d’un allèle autosomique dépend dans certains cas de son origine maternelle ou paternelle.
A l’état physiologique, certains de nos gènes sont soumis au phénomène génomique ou gamétique : Pour certains gènes autosomique, dans certaines régions dites régions soumises à empreint, l’expression sera uniquement le fait de l’allèle maternel ou paternel. Cette empreinte gamétique résulte d’une différence de méthylation entre l’allèle paternel et l’allèle maternel qui sont donc différentiellement exprimés.
Nous avons 250 régions dans notre génome où il y a des îlots CPG d’empreintes génétiques et on aura une expression exclusive paternelle ou maternelle.
En règle générale, on a une expression équilibrée des 2 allèles mais ce n’est pas tout le temps vrai.
Si l’on considère les gènes soumis à empreint, on peut échapper à la prédiction mendélienne.
C'est la méthylation qui est son origine.
D. Disomie uni parentale
C’est une anomalie : présence dans une cellule diploïde de deux chromosomes homologues de même origine parentale.
Pour qu’un individu récupère d’un de ses parents, 2 chromosomes, il faut qu’il y ait une erreur méiotique (non disjonction chromosomique). Ces disomies parentales sont souvent des réductions de trisomie. On récupère par un des gamètes parentaux, 2 chromosomes et lors de la fécondation d’un gamète normal, il y a une trisomie et on va avoir une pression de sélection en post-zygotique qui supprime un chromosome en trop, et parfois, le K du gamète haploïde normal.
On avait donc une non disjonction méiotique.
- Isodisomie : c’est le même chromosome parental dupliqué.
- Hétérodisomie : il s’agit des deux chromosomes homologues d’un même parent.
Une disomie uni parentale intéressant un autosome explique pourquoi un phénotype autosomique récessif peut être exceptionnellement transmis par un seul parent.
Une disomie uniparentale intéressant le chromosome X explique pourquoi un phénotype lié à l’X peut être transmis exceptionnellement de père à fils.
Ce sont donc des situations d’exception et le plus souvent, des réductions de trisomie.