Les grandes familles de marqueurs utilisés en génétique

Un « bon » marqueur doit être : polymorphe, codominant (l'individu hétérozygote peut être distingué car il présente simultanément les caractères de ses parents homozygotes), insensible au milieu, non épistatique, multiallélique.

Nous allons ici présenter les principaux types de marqueurs utilisés en génétique épidémiologique.

a. Les marqueurs microsatellites

Les microsatellites appartiennent à la famille des séquences répétées au sein du génome plus particulièrement ce que l’on appelle les VNTR (Variable Number of Tandem Repeat) ou encore les HVR (Highly Variable Repeat). Ils sont constitués de

motifs nucléotidiques associés en tandem 10 à 50 fois. Ce motif est souvent un dinucléotide : C-A ; mais il existe de nombreux motifs tri, tétra, penta, voire hexa nucléotidiques ou plus complexes. Un allèle de microsatellites est un nombre de répétitions d’un motif simple. Les allèles sont de longueurs différentes, c’est un cas de polymorphisme de longueur.

La technique de réaction de polymérisation en chaîne (PCR) permet d’augmenter de façon sélective la quantité d’un fragment d’ADN au sein d’un échantillon. Des techniques de séparation en fonction de la taille ou la séquence directe permettent de mettre en évidence des variations de longueur pour un même microsatellite qui constituent autant «d’allèles» très utilisés dans les études de liaison et la cartographie génétique. Dans les années 90, c’est le polymorphisme des microsatellites qui a retenu l’attention des chercheurs. De tels marqueurs sont ubiquitaires dans les génomes des vertébrés. Ils existent en particulier dans le génome humain. Au sein de celui-ci on en trouve plusieurs centaines dans la région HLA sur le chromosome 6 qui nous intéressera particulièrement dans ce travail. Les microsatellites, bien que plus denses aux niveaux centromérique et télomérique, sont bien répartis dans l’ensemble du génome. On estime en effet qu’il y a dans la région HLA un microsatellite tous les 30kb.

Ce sont des marqueurs pertinents dans les études de cartographies de gènes impliqués dans une pathologie, et dans la génétique des populations, ceci étant dû à leur haut degré de polymorphisme et leur densité importante dans le génome. (21) Les études d’évolution moléculaire ont démontré, sur de courtes périodes de temps, le très important taux de mutation de ce type de séquence. (22-24)

Le phénomène de déséquilibre de liaison est observé entre les allèles de marqueurs microsatellites sur les haplotypes HLA dits « ancestraux ». On parle dans ce cas d’haplotype étendu. Les haplotypes ancestraux sont le siège de déséquilibres de liaison très fort entre leurs allèles. La notion de déséquilibre de liaison entre marqueurs microsatellites et gènes HLA ouvre de nouvelles perspectives en matière d’étude de la région HLA. En effet un allèle de microsatellite est techniquement plus facilement détectable qu’un allèle de gène HLA, pour un moindre coût.

b. Les marqueurs SNPs

Les SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) constituent la forme la plus abondante de variations génétiques dans le génome humain. Ils représentent plus de 90% de toutes les différences entre individus. C'est un type de polymorphisme bi-allélique ponctuel de l'ADN au niveau d’une paire de bases.

Dans deux génomes humains tirés au hasard, 99,9% de la séquence d'ADN est identique. Les 0,1% restants contiennent des variations de séquence dont le type le plus commun est le polymorphisme pour un nucléotide (SNP). Les SNPs sont stables, très abondants et distribués uniformément dans tout le génome. Ces variations peuvent être des marqueurs de la diversité entre populations ou individus, être associées à des différences de susceptibilité à des maladies, de sévérité des maladies et/ou à la réponse individuelle aux médicaments.

De nombreux SNPs ont été mis en évidence lors de l'étude de sujets sains et malades portant des allèles différents d'un gène donné. Il existe aujourd'hui de nombreuses méthodes pour mettre en évidence des différences d'un nucléotide. Une des plus performante actuellement et qui paraît offrir de grandes espérances est l'usage des puces à ADN.

c. Les marqueurs RFLPs

Ce sont des variations individuelles de la séquence d’ADN révélées par des modifications de la carte de restriction. Ils génèrent des polymorphismes de longueur: la taille des fragments d’ADN varie après traitement par une enzyme de restriction d’où le nom de RFLP (Restriction Fragment Lenght Polymorphism).

Les RFLPs sont le plus fréquemment bialléliques. Ils correspondent à des mutations ponctuelles abolissant ou créant un site de restriction.

Les RFLPs ont été utilisés pour établir les premières cartes génétiques chez l’homme, cartes dites de première génération. Ils ont contribué à la localisation de gènes responsables de maladies génétiques telles que la myopathie de Duchenne (1982), la chorée de Huntington (1983) ou la mucoviscidose (1985).

Les enzymes de restriction, isolées de bactéries, ont la particularité de couper l’ADN en des endroits précis et en fragments de tailles variables (polymorphes). Un RLFP est un fragment d’ADN génomique. Utilisé comme sonde sur de l’ADN génomique humain digéré par une enzyme de restriction, il détecte des fragments dont la taille varie (polymorphisme) au sein d’une population d’individus. Ces variations pour un même locus sont dues soit à la répartition des sites de restriction (coupure), soit à la présence de minisatellites (séquences répétitives d’ADN) dans la région reconnue par la sonde.

Les approches méthodologiques pour permettre de quantifier et de caractériser l’intervention de facteurs génétiques dans la physiopathologie d’une maladie multifactorielle sont nombreuses et en constante évolution. De plus en plus d’études se concentrent sur l’étude des interactions gène-gène, ainsi que sur les interactions gène-environnement, plutôt que de considérer simplement l’intervention d’un facteur génétique unique. De plus, de nouvelles technologies comme les profils d’expression

géniques vont permettre d’identifier les effets fonctionnels de plusieurs gènes simultanément (25). Toutes ces informations glanées sur les mécanismes physiopathologiques des maladies complexes sont utilisées dans le cadre de la recherche thérapeutique, de la prévention des maladies avec comme objectif final une amélioration de la prise en charge des patients affectés par ces maladies multifactorielles, comme la polyarthrite rhumatoïde.