Éléments mobiles et éléments transposables

Les éléments mobiles, ou éléments transposables, sont des séquences d'ADN capables de se déplacer ou de se copier vers de nouvelles positions dans le génome. Ils constituent une fraction importante de l'ADN humain, et leur activité continue — principalement par la rétrotransposition d'éléments tels que Alu, LINE-1 et SVA — est une source constante de variation structurelle insertionnelle entre les individus.

Definition

Les éléments transposables sont des séquences d'ADN capables de modifier leur position au sein d'un génome ; ils sont généralement divisés en transposons à ADN, qui se déplacent directement sous forme d'ADN, et en rétrotransposons, qui se transposent via la transcription inverse d'un intermédiaire ARN et augmentent ainsi leur nombre de copies à mesure qu'ils se propagent.

Scope

Ce sujet aborde les principales classes d'éléments mobiles, la distinction entre les transposons à ADN qui se déplacent par un mécanisme de « couper-coller » et les rétrotransposons qui se déplacent via un intermédiaire ARN, et la manière dont les nouvelles insertions contribuent à la variation structurelle et à l'évolution du génome. Il s'agit d'un traitement de référence sur la biologie des éléments mobiles et non d'une directive clinique.

Core questions

• Quelles sont les principales classes d'éléments transposables dans le génome humain ?
• Comment les transposons à ADN diffèrent-ils mécanistiquement des rétrotransposons ?
• Comment les nouvelles insertions d'éléments mobiles créent-elles une variation structurelle entre les individus ?
• Quel est l'impact évolutif et génomique de l'activité des rétrotransposons ?

Key concepts

• Transposon à ADN (« couper-coller »)
• Rétrotransposon (« copier-coller » via ARN)
• LINE-1 (L1) et transcription inverse amorcée par la cible
• Éléments non autonomes Alu et SVA
• Rétrovirus endogène (ERV)
• Polymorphisme d'insertion d'élément mobile
• Variation structurelle insertionnelle

Mechanisms

Les éléments mobiles se propagent par deux voies contrastées. Les transposons à ADN s'excisent d'un site et se réinsèrent ailleurs par une réaction de « couper-coller » catalysée par une transposase, laissant le nombre de copies globalement inchangé. Les rétrotransposons, quant à eux, se copient : un élément est transcrit en ARN, rétrotranscrit, et la nouvelle copie d'ADN est intégrée à un nouvel emplacement, de sorte que chaque cycle peut ajouter une copie. Chez l'homme, l'élément autonome LINE-1 fournit la machinerie pour la transcription inverse amorcée par la cible (target-primed reverse transcription), qui mobilise également les éléments non autonomes Alu et SVA ; les rétrovirus endogènes représentent une classe apparentée, généralement fixée. Les nouvelles insertions ajoutent ou interrompent des séquences et sont détectées comme une forme de variation structurelle.

Clinical relevance

Les insertions d'éléments mobiles constituent un mécanisme par lequel de nouvelles variantes structurelles apparaissent, et la reconnaissance des événements insertionnels est pertinente lors de l'interprétation des données génomiques dans les sciences de la santé. Cette entrée décrit la biologie des éléments transposables et leur activité insertionnelle à titre de référence et ne constitue pas une base pour un diagnostic ou un traitement individuel.

Epidemiology

Les éléments transposables constituent environ la moitié du génome humain en termes de séquence, la majeure partie provenant de répétitions dérivées de rétrotransposons. Les éléments Alu seuls se comptent par centaines de milliers de copies et demeurent parmi les sources les plus actives de nouvelles insertions polymorphes, tandis que LINE-1 fournit l'activité enzymatique qui entraîne la rétrotransposition continue ; les études de population cataloguent les polymorphismes d'insertion qui diffèrent entre les individus et les ascendances.

History

Les éléments transposables ont été identifiés pour la première fois par Barbara McClintock chez le maïs, des décennies avant que leur omniprésence dans les génomes de mammifères ne soit reconnue. Le séquençage du génome humain a montré que les séquences dérivées d'éléments mobiles dominent le paysage des répétitions, et les travaux de Kazazian, Batzer, Deininger et d'autres ont établi que les éléments LINE-1, Alu et SVA restent actifs, générant de nouvelles insertions et contribuant à la fois à la variation normale et, occasionnellement, à des maladies.

Debates

Quelle est l'ampleur du taux continu de nouvelles insertions d'éléments mobiles ?

Les estimations de la fréquence des nouvelles insertions d'Alu, LINE-1 et SVA par génération varient selon la méthode de détection, et la quantification du véritable taux de rétrotransposition active dans les populations vivantes demeure un domaine en cours de perfectionnement.

Key figures

• Barbara McClintock
• Haig H. Kazazian
• Mark A. Batzer
• Prescott L. Deininger
• Richard Cordaux

Seminal works

• batzer-2002
• cordaux-2009
• hancks-2016

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre un transposon à ADN et un rétrotransposon ?

Un transposon à ADN se déplace directement sous forme d'ADN par un mécanisme de « couper-coller », tandis qu'un rétrotransposon se copie via un intermédiaire ARN qui est rétrotranscrit et réinséré, de sorte que les rétrotransposons tendent à augmenter leur nombre de copies à mesure qu'ils se propagent.

Les éléments mobiles sont-ils toujours actifs dans le génome humain ?

Oui. Bien que la plupart des copies d'éléments transposables soient fixées et inactives, un sous-ensemble d'éléments LINE-1, Alu et SVA demeure capable de rétrotransposition et continue de générer de nouvelles insertions, variables d'un individu à l'autre.