Capsule outil : Les gènes homéotiques

Le corps humain est constitué de plusieurs trillions de cellules qui proviennent toutes de l’ovule fécondé. Pourtant, à peu près toutes les cellules deviennent spécialisées pour effectuer certaines tâches. Comme toutes les cellules (à l’exception des lymphocytes) contiennent les mêmes gènes, comment une cellule devient-elle une cellule nerveuse plutôt qu’une cellule de foie par exemple ? Voilà une question qui a longtemps hanté les biologistes.

La réponse réside dans le fait que tous les gènes d’une cellule ne sont pas activés en même temps. Des protéines situées dans le noyau des cellules vont, en se fixant sur l’ADN, déclencher l’expression de seulement certains gènes de cet ADN. Et le produit de ces gènes particuliers sera une protéine dont la fonction contribuera à rendre la cellule plus spécialisée.

Or parmi les protéines capables de se fixer sur l’ADN, plusieurs viennent de gènes qui, lorsqu’ils sont exprimés, confèrent à la cellule une spécialité propre à sa position dans l’organisme. On parle de gènes homéotiques pour désigner ces gènes qui codent pour des protéines qui se lient à des séquences spécifiques d’ADN et qui influencent ainsi le développement ultérieur d’un organisme.

Ces séquences spécifiques d’ADN sont désignées pour leur part par le vocable homéoboîte (ou homéobox). Les protéines issues d’un gène contenant une séquence homéobox peuvent à leur tour se fixer à un autre gène, déclenchant ainsi à son tour une cascade d’expression génique conduisant à la segmentation de l’embryon.

On voit donc comment certains gènes homéotiques « maître » contrôlent la transcription d’un ensemble de gènes secondaires qui, eux-mêmes, influencent l'activité d'autres gènes-cibles d'un niveau inférieur dans la hiérarchie, qui eux produiront les protéines à partir desquelles les structures et organes de l'organisme sont mis en place.

Certains gènes contenant la séquence homéobox, les gènes hox, sont regroupés les uns à la suite des autres le long de certains chromosomes (voir le schéma ci-contre). De plus, l’ordre de cet alignement reflète la position des parties du corps que ces gènes contrôlent. Les gènes hox sont considérés, par l’entremise des protéines régulatrices qu’ils produisent, comme les chefs d’orchestre de l’organisation anatomique du corps, incluant le système nerveux.

Comme la séquence homéobox est demeurée presque inchangée pendant des millions d’années d’évolution chez plusieurs espèces, ces gènes semblent être d’une importance vitale dans l’organisation générale du corps chez à peu près tous les animaux, incluant les vers, les mouches, les oiseaux, les souris et les humains.


Source : Dr. Rudi Turner


Drosophile normale à gauche et Antennapedia à droite.

Quand la fonction d’un de ces gènes est perturbée à cause d’une mutation génétique, des parties entières du corps peuvent se développer au mauvais endroit. On connaît plusieurs de ces mutations dites homéotiques, dont l’Antennapedia, caractérisée par la présence de pattes à la place des antennes sur la tête de la mouche drosophile. Cette mutation est due à l'expression du gène Antennapedia dans un territoire trop antérieur, ce qui provoque la transformation postérieure d'un segment antérieur.

Dans le cerveau humain, certains troubles du développement, dont l’autisme et diverses formes de retard mental, sont liés à des mutations des gènes à homéobox.

 

Lien: The Modern Era: The Impact of Molecular and Cellular BiologyLien: Human HOX Gene Affects Limbs and GenitalsLien: Homeotic Genes and the Evolution of Anthropods and Chordates Lien: Role of homeotic genes in development Lien: Axial Skeleton: MorphogenesisAlain ProchiantzLien: DÉVELOPPEMENT ET ÉVOLUTION DU CERVEAULien: Alain Prochiantz (ENS), Vidéo La cognition au regard du développement des individus et de l'évolution des espèces.

 

François Jacob et le bricolage de l’évolution

 


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