Héritage maternel de l'ADN mitochondrial

L'ADN mitochondrial est transmis presque exclusivement de la mère à l'enfant. Étant donné que l'ovule fournit la quasi-totalité du cytoplasme et de ses mitochondries à l'embryon, tandis que les mitochondries paternelles (du spermatozoïde) sont normalement éliminées, l'ADNmt d'un individu remonte à une lignée maternelle ininterrompue, produisant un mode de transmission non mendélien et uniparental.

Definition

L'héritage maternel est la transmission de l'ADN mitochondrial d'une mère à toute sa descendance par le cytoplasme de l'ovule, avec une contribution négligeable du père, produisant un mode de transmission uniparental et non mendélien.

Scope

Ce sujet explique pourquoi l'ADNmt suit un mode de transmission maternel plutôt que mendélien, la base cellulaire de la perte des mitochondries paternelles, et les conséquences pour les arbres généalogiques : les mères affectées peuvent transmettre une variante à tous leurs enfants, tandis que les pères affectés ne la transmettent pas. Il aborde également l'utilisation des lignées maternelles en génétique des populations. Il ne couvre pas la dynamique de l'hétéroplasmie ni le goulot d'étranglement de manière quantitative, ces aspects étant traités dans des sujets connexes.

Core questions

• Pourquoi l'ADN mitochondrial est-il hérité uniquement de la mère ?
• Qu'advient-il des mitochondries paternelles (du spermatozoïde) après la fécondation ?
• Quel schéma généalogique l'héritage maternel produit-il ?
• En quoi l'héritage maternel diffère-t-il de l'héritage autosomique et lié à l'X ?
• Pourquoi les lignées maternelles sont-elles utiles pour retracer l'ascendance humaine ?

Key concepts

• Transmission uniparentale (maternelle)
• Le cytoplasme de l'ovule contient le complément mitochondrial
• Élimination des mitochondries paternelles
• Transmission verticale par la lignée féminine
• Les pères affectés ne transmettent pas le trait
• Haplogroupes mitochondriaux et généalogie matrilinéaire

Mechanisms

Lors de la fécondation, l'ovocyte contribue à l'écrasante majorité du cytoplasme du zygote et, par conséquent, à ses mitochondries, de l'ordre de centaines de milliers de copies d'ADNmt, tandis qu'un spermatozoïde en transporte comparativement peu. Les mitochondries paternelles qui pénètrent dans l'ovule sont normalement éliminées, de sorte que l'ADNmt de l'embryon est effectivement d'origine maternelle ; Giles et ses collaborateurs ont démontré ce mode de transmission maternel chez l'homme en 1980. Il en résulte un arbre généalogique dans lequel une femme porteuse d'une variante de l'ADNmt peut la transmettre à tous ses enfants, garçons et filles, mais seules ses filles la transmettent à leur tour ; un homme affecté ne transmet pas la variante à ses enfants. Étant donné que l'ADNmt de chaque génération descend d'une source maternelle unique, la molécule accumule des variantes définissant la lignée qui regroupent les populations en haplogroupes utilisés pour reconstituer l'ascendance matrilinéaire.

Clinical relevance

La reconnaissance de l'héritage maternel permet d'expliquer pourquoi un trouble causé par une variante de l'ADNmt peut apparaître sur plusieurs générations du côté maternel et affecter les deux sexes, sans être transmis par les hommes affectés. Ce schéma fait partie de la façon dont les cliniciens et les familles raisonnent sur les affections mitochondriales, mais cette entrée est à visée éducative et ne saurait se substituer à un conseil génétique individualisé.

History

L'héritage cytoplasmique non mendélien avait été observé chez les plantes et les champignons pendant des décennies, mais l'héritage maternel de l'ADNmt humain a été établi en 1980 lorsque Giles et ses collaborateurs ont suivi des variantes de sites de restriction à travers des familles et ont constaté une transmission uniquement par la lignée maternelle. Cette découverte a étayé l'utilisation ultérieure de l'ADNmt dans les études d'évolution humaine et la reconnaissance des maladies mitochondriales à transmission maternelle.

Debates

L'ADNmt paternel contribue-t-il jamais à la descendance ?

L'héritage maternel est la règle, et des mécanismes éliminent activement les mitochondries paternelles ; des rapports isolés de transmission paternelle apparente ou de « fuite » (leakage) ont été décrits et débattus, mais ils sont considérés comme des exceptions rares plutôt qu'une remise en question du paradigme maternel.

Key figures

• Douglas C. Wallace
• Robert E. Giles
• Howard M. Cann

Seminal works

• giles-1980

Frequently asked questions

Un père peut-il transmettre de l'ADN mitochondrial à ses enfants ?

Dans des circonstances normales, non. L'ovule fournit les mitochondries de la descendance, et les mitochondries paternelles du spermatozoïde sont normalement éliminées, de sorte que l'ADNmt est hérité de la mère.

Si une mère est porteuse d'une variante de l'ADN mitochondrial, qui peut l'hériter ?

Tous ses enfants, garçons et filles, peuvent l'hériter car la variante se trouve dans le cytoplasme de l'ovule ; cependant, seules ses filles peuvent la transmettre à la génération suivante.