Empreinte génomique

L'empreinte génomique est un phénomène épigénétique par lequel un sous-ensemble de gènes est exprimé à partir d'un seul des deux allèles parentaux, en fonction de son origine parentale. Certains gènes soumis à empreinte sont exprimés uniquement à partir de la copie héritée de la mère et d'autres uniquement à partir de la copie héritée du père. L'empreinte est établie sous forme de marque de méthylation de l'ADN dans la lignée germinale, survit à la reprogrammation embryonnaire précoce, et est ensuite lue tout au long de la vie de l'individu.

Definition

L'empreinte génomique est le marquage épigénétique de certains gènes dans la lignée germinale de sorte qu'ils sont exprimés uniquement à partir de l'allèle hérité de la mère ou uniquement de l'allèle hérité du père chez la progéniture.

Scope

Ce sujet couvre la définition et la logique biologique de l'empreinte, l'établissement des marques de méthylation spécifiques aux parents dans la lignée germinale, les régions de contrôle de l'empreinte et les groupes de gènes qu'elles régissent, le maintien des empreintes au cours du développement, et l'interprétation évolutive de l'existence de l'empreinte. Les affections humaines spécifiques sont traitées dans le sujet sur les troubles de l'empreinte.

Core questions

• Que signifie le fait qu'un gène soit soumis à empreinte ?
• Comment les empreintes spécifiques aux parents sont-elles établies dans les ovules et les spermatozoïdes ?
• Comment les empreintes sont-elles maintenues pendant que le reste du génome est reprogrammé dans l'embryon ?
• Pourquoi l'empreinte a-t-elle évolué si elle sacrifie la sécurité d'avoir deux allèles fonctionnels ?

Key concepts

• Expression spécifique à l'origine parentale
• Établissement des empreintes dans la lignée germinale
• Régions différentiellement méthylées (régions de contrôle de l'empreinte)
• Groupes de gènes soumis à empreinte
• Maintien par reprogrammation embryonnaire
• Gènes exprimés maternellement versus paternellement

Key theories

Théorie du conflit parental (de parenté)

L'empreinte est interprétée comme le produit d'un conflit évolutif entre les allèles hérités de la mère et du père concernant le transfert de ressources à la progéniture, prédisant que les gènes exprimés paternellement tendent à favoriser et les gènes exprimés maternellement tendent à limiter la croissance.

Mechanisms

Les empreintes sont des marques épigénétiques différentielles, principalement la méthylation de l'ADN, établies au niveau des régions de contrôle de l'empreinte pendant la gamétogenèse : certaines séquences sont méthylées dans la lignée germinale féminine et d'autres dans la lignée germinale masculine. Après la fécondation, lorsque la majeure partie du génome est déméthylée et reméthylée, ces régions de contrôle de l'empreinte sont protégées afin que les marques parentales persistent. Le statut de méthylation d'une région de contrôle de l'empreinte régit ensuite l'expression allèle-spécifique des gènes voisins, souvent en contrôlant la fonction d'isolateur ou la transcription d'ARN non codants à travers un groupe de gènes soumis à empreinte, de sorte qu'un allèle parental est exprimé et l'autre est silencieux. Le gène Igf2 de la souris a fourni une démonstration précoce qu'un gène autosomal peut être exprimé de manière dépendante de l'origine parentale.

Clinical relevance

Étant donné qu'un gène soumis à empreinte est fonctionnellement présent en une seule copie active, une mutation, une délétion ou un changement épigénétique affectant cette copie n'est pas compensé par l'autre allèle. L'empreinte rend ainsi certains loci particulièrement vulnérables et donne lieu à des maladies dépendantes de l'origine parentale. Le sujet explique pourquoi l'origine parentale d'une modification génétique peut déterminer si et comment la maladie apparaît ; il est descriptif et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Epidemiology

Les gènes soumis à empreinte représentent une petite fraction du génome, estimée à quelques centaines, et sont concentrés en groupes. Ils ont une importance disproportionnée dans la croissance, la fonction placentaire et le développement cérébral par rapport à leur nombre.

History

Des expériences de transplantation nucléaire dans les années 1980 ont montré que les génomes maternel et paternel ne sont pas interchangeables, établissant ainsi l'existence de l'empreinte. L'ère moléculaire a commencé vers 1991 lorsque le gène Igf2 de la souris a été montré comme étant exprimé uniquement à partir de l'allèle paternel. Des travaux ultérieurs ont cartographié les groupes de gènes soumis à empreinte, identifié les régions de contrôle de l'empreinte et lié l'empreinte à la méthylation de l'ADN et à l'ARN non codant. La théorie évolutive du conflit parental a fourni un cadre influent pour expliquer l'existence de l'empreinte.

Key figures

• Azim Surani
• Wolf Reik
• Anne Ferguson-Smith
• Shirley Tilghman
• David Haig

Seminal works

• dechiara-1991
• reik-walter-2001
• peters-2014

Frequently asked questions

En quoi l'empreinte génomique diffère-t-elle d'une mutation ?

L'empreinte ne modifie pas la séquence de l'ADN ; c'est une marque épigénétique, principalement la méthylation de l'ADN, qui réduit au silence une copie parentale d'un gène. Le même gène peut donc être actif ou silencieux selon le parent dont il a été hérité.

Les empreintes sont-elles permanentes ?

Chez un individu, l'empreinte est stable, mais dans la lignée germinale, les anciennes empreintes sont effacées et réinitialisées en fonction du sexe de la personne, de sorte que l'empreinte d'un gène peut changer lorsqu'il est transmis à la génération suivante.