Bonjours,
Je vous propose ici de réfléchir sur un exercice extrait du bac 2003. Il a trait aux gènes homéotiques. Il n’y a besoin d’aucune précision particulière pour pouvoir réussir cet exercice. En revanche ; le but de ce forum étant d’apprendre et de progresser, je vais m’arrêter sur quelques points afin non pas de vous faciliter le travail mais d’enrichir vos copies de notions pas nécessairement dans le programme mais qui trouvent leur intérêt ici.
Notion de liaison à l’ADN, de domaines de liaisons spécifiques.
Schématiquement un gène se compose de deux parties :
1 région codante, transcrite en ARN, dont tout le monde a déjà entendu parler.
1 région régulatrice, non transcrite.
Note : si vous évoquez cela sur une copie, n’oubliez surtout pas le terme « schématiquement »!
Donc une région régulatrice, formée, comme tout l’ADN par des arrangements des 4 bases nucléotidiques (Adénine, thymine, guanine et cytosine). Ces 4 bases définissent des motifs, appelés éléments de réponses, reconnus par des protéines régulant la transcription et appelées facteurs de transcription.
Ainsi, la séquence AGGTCAXXXXXAGGTCA (X étant n’importe quel nucléotide) sera reconnue par les récepteurs de l’acide rétinoïque (métabolite actif de la vitamine A). La séquence TXGCGTG sera reconnue par le récepteur des hydrocarbures aromatiques (conférant l’activité toxique des dioxines par exemple), ect…
Vous comprenez donc que pour qu’un facteur de transcription puisse jouer son rôle, il doit avoir un domaine de liaison à l’ADN, ce domaine de liaison lui permet de reconnaitre et de se fixer sur des séquences spécifiques situées dans les régions régulatrices de l’ADN, les éléments de réponse. La reconnaissance entre le domaine de liaison à l’ADN et l’élément de réponse se fait grâce à des liaisons non covalentes (électrostatiques) entre les nucléotides et les acides aminés. Dés lors la nature des acides aminés présents sur le site de liaison à l’ADN est fondamentale. Ils permettent (1) d’établir les liaisons ; (2) d’orienter correctement les acides aminés en vu d’établir les interactions électrostatiques. Une modification d’un ou plusieurs acides aminés modifie voie fait disparaitre, l’affinité de la protéine pour l’élément de réponse. En revanche, ces modifications peuvent conférer à la protéine une affinité pour un nouvel élément de réponse.
Notion de gènes (protéines) homologues orthologues et paralogues
Deux gènes (ou protéines) homologues sont des protéines ayant divergées à partir d’un ancêtre commun.
Les gènes paralogues sont des gènes homologues au sein d’un même organisme. Ceci peut survenir dans le cas de duplication de gènes.
Les gènes orthologues sont des gènes homologues dans des organismes différents.
Notion de mutations homéotiques, historiques de la découverte des gènes à homéodomaine.
Les mutations homéotiques sont des mutations transformant une partie du corps en une autre (homéosis). Par exemple, chez les mouches, il existe des mutations conduisant au remplacement des antennes par des pattes (les mouches ont des pattes sur la tête). Dans les années 50, Lewis a montré que la mutation d’un seul gène (Antennapedia) permettait de développer un tel phénotype. A l’époque, il était entendu que l’apparition d’un organe reposait sur une cascade de gènes. Le fait qu’ici un seul gène soit suffisant a qu’on a supposé (à juste titre) qu’il était un gène directeur placé au sommet de la cascade. On a donné à de tels gènes le nom de gènes homéotiques.
Chez la drosophile, ces gènes sont regroupés ensembles, les uns derrières les en autres, en un complexe appelé complexe HOM-C (aujourd’hui on parle aussi de complexe Hox, même chez la drosophile). Après plusieurs années il a été montré que de tels complexes existaient aussi chez les vertébrés. Ainsi, chez l’homme et la souris il existe 4 complexes appelés HOXA, B, C, et D. Toutes les protéines codées par ces gènes possèdent en commun un domaine de liaison à l’ADN appelé homéodomaine.
Enfin, j’aimerais pointer une erreur grossière de l’énoncé de l’exercice. Document deux il est écrit que l’on connait plusieurs gènes homéotiques. Ceci est parfaitement exact comme je vous l’ai déjà fait comprendre. En revanche, la suite « Ces gènes sont portés par le chromosome 11 et codent des protéines différentes. » laisse à penser que tous les gènes homéotiques sont portés par le chromosome 11 ! C’est absolument faux !
Par exemple le complexe HOX-D est sur le chromosome 2 de la souris, le complexe HOX-A est sur le chromosome 6.
Bon exercice,
piwi
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