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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository
Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:
Jijakli, H. (1995). Détermination génétique de l'identité des segments abdominaux chez Drosophila melanogaster (Unpublished doctoral dissertation).
Université libre de Bruxelles, Faculté des sciences, Bruxelles.
Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/212459/1/2a0245d1-3d10-4f0c-990b-7ca397ec24be.txt
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FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE BIOLOGIE MOLECULAIRE Directeurs : Professeurs A. GHYSEN et F. KARCH
DÉTERMINATION GÉNÉTIQUE DE L'IDENTITÉ DES SEGMENTS ABDOMINAUX CHEZ DROSOPHILA
MELANOGASTER
Thèse présentée en vue de
l'obtention du grade légal de
Docteur en Sciences Zoologiques
Hassan JIJAKLI-Septembre 1995
SEGMENTS ABDOMINAUX CHEZ DROSOPHILA MELANOGASTER
Thèse annexe : "Une mutagenèse virale sur des cellules en culture permettrait de mettre en évidence des régulateurs d'un gène codant poiu: une
protéine membranaire dont la présence peut être immunodétectée."
Au terme de ce travail, mes remerciements vont
au professeur R. Thomas pour m'avoir initialement accueilli au sein de son laboratoire,
au professeur A. Ghysen, directeur de thèse, exemple et guide dans la rigueur d'une méthode, la perspicacité d'un raisonnement scientifique. Je remercie également Alain de m'avoir ouvert les portes du laboratoire de F.
Karch, et de m'avoir averti d'une charge d'enseignement vacante pour les travaux pratiques de Madame G. Van de Vijver,
au professeur G. Dambly-Chaudière pour les nombreuses discussions critiques, ainsi que pour la lecture attentive du premier brouillon de cet écrit,
au professeur F. Karch pour m'avoir intégré dans son laboratoire genevois, avoir assuré la direction de ce travail tout au long de mon séjour au sein de son équipe, pour son écolage en biologie moléculaire, et pour m'avoir permis un stage chez M. B. O'Connor,
au professeur M. B. O'Connor pour m'avoir reçu quelques semaines dans son laboratoire californien, et m'avoir initié à sa technique de
manipulation des grands plasmides,
à Nicole Wolff, Benjamin Barandum et Nathalie Dumont pour leur précieuse aide technique,
à R. Preszow pour son aide dactylographique.
Je remercie également le professeur G. Van de Vijver de la confiance qu'elle m'a témoignée par rapport à l'enseignement de ses travaux
pratiques.
Enfin, au moment où j'écris ces dernières lignes, mes pensées vont
vers tous mes camarades, ami(e)s que j'ai cotoyés dans les différents
laboratoires où j'ai travaillé, et vers ceux qui m'ont encouragé.
ABRÉVIATIONS... 3
RÉSUMÉ... 4
INTRODUCTION...6
A/ Les données génétiques du complexe... 8
1/ Les premières mutations BX-C...8
2/ Le modèle de Lewis... 10
3/ Les domaines d'action des gènes BX-C sont parasegmentaires...12
4/ Les gènes BX-C sont nécessaires également dans les tissus internes...13
5/ La transvection...14
6/ Les trois unités de complémentation létale et les deux classes de fonctions au sein du complexe... 16
B/ Les données moléculaires... 19
1/ La carte moléculaire du complexe et la colinéarité gène/segment... 19
2/ Les fonctions vitales...20
3/ Les autres unités génétiques du complexe...32
C/ Un nouveau modèle...38
BUT... 43
RÉSULTATS... 44
I. Suppression des LD dans le SNC des larves... 44
Il Le domaine Ubx... 44
2/ Le domaine abd-A...44
3/ Le domaine Abd-B...49
4/ Les régions iab... 50
IL La région iab-3 : test de l'effet trans... 55
1/ Obtention de la région iab-3 dans l'élément P ... 56
2/ Introduction des constructions dans le génome de la drosophile par transposition de l'élément P... 64
3/ Test de la suppression des LD en trans par iab-3...66
III. Le promoteur abd-A et la région iab-3 : cis- régulation...67
1/ Localisation chromosomique de l'insertion Fabd- A/iab-3(14) dans la lignée 47/47... 67
2/ Genèse d'autres lignées par transposition de Fabd-A/iab-3(14) dans 47... 69
3/ Analyse de l'expression lacZ des lignées transformées... 71
IV. Autres résultats... 83
1/ Transcription différentielle d'abd-A au cours du temps...83
2/ Gènes homéotiques de Souris : homologie de
séquences, substitution fonctionnelle ?... 84
1/ Identification des fonctions suppressives de LD...89
2/ Régulation parasegmentaire des fonctions suppressives de LD... 90
3/ Domaines d'action et redondance des fonctions suppressives de LD... 92
4/ L'auto-activation d'Abd-B...94
5/ Mode d'action des iab suppresseurs de LD...94
IL iab-3 suppresseur de LD en trans ?... 96
1/ Les régions iab ne réalisent pas la suppression des LD en trans... 96
2/ Les régions iab sont suppressives de LD en trans...98
3/ Conclusion... 99
III. Cis-régulation de l'expression du gène abd-A... 100
IV. Trois gènes révélés par leur pattern d'expression... 104
1/ La lignée 8.6 : expression dans les glandes salivaires... 104
2/ La lignée 9.1... 105
3/ La lignée 3.3 : un gène pan-glial...106
CONCLUSIONS... 109
MATERIEL ET METHODES...110
A. Méthodes de base en biologie moléculaire... 110
B. Suppression des LD dans le SNC de la larve... 112
C. Criblage de librairies de cosmides... 112
D. Construction de grands plasmides par recombinaison dans la bactérie... 113
E. Lignées transformées... 115
F. Coloration des lignées transformées... 116
G. Northern... 117
BIBLIOGRAPHIE...119
ABRÉVIATIONS
a compartiment antérieur
A segment abdominal
abd-A abdominal-A
Abd-B Abdominal-B
abx antérobithorax
amp ampicilline
B BamHI
bx bithorax
BX-C complexe bithorax
bxd bithoraxoïd
Cbx Contrabithorax
Df déficience
Dp duplication
E EcoRI
G segment gnathal
GMC ganglion mother cell
h heure
H HindlII
Hab Hyperabdominal
iab- infra-abdominal-
kb kilobase, mille paires de base
LD latéral dots
M. &M. matériel et méthodes
Mb mégabase, un million de paires de base
Mcp Miscadestral pigmentation
neo néomycine
P compartiment postérieur
P- page
pb paire de bases
pbx postbithorax
SNP système nerveux périphérique
PS parasegment
rfsF site de résolution du plasmide F
ry rosy
SNC système nerveux central
T segment thoracique
t^m ' tours par minute
Uab Ultra-abdominal
Ubx Ultrabithorax
RÉSUMÉ
Le complexe bithorax (BX-C) est un ensemble de gènes responsables de l'identité des segments postérieurs de la drosophile. Il est exprimé tout au long de la vie de la mouche, et est nécessaire dans tous les tissus organisés de manière segmentaire : l'épiderme, le système nerveux et le mésoderme. Il est composé de trois gènes adjacents, Ubx, abd-A eiAhd-B, chacun étant requis pour la détermination de plusieurs segments consécutifs. L'expression de ces trois gènes est sous le contrôle d'éléments cis-régulateurs spécifiques de segment ou de partie de segment (figures 1 et 2). Nous avons étudié sous différents aspects les unités génétiques responsables de l'identité des segments abdominaux, et plus particulièrement abd-A et iab-3. abd-A participe à la détermination de tous les segments abdominaux allant du premier au huitième (Al à A8). Quant à iab-3, il régule spécifiquement abd-A dans le troisième segment abdominal (A3).
Dans le système nerveux central (SNC) de larves sauvages, une
structure paire, les LD, est présente dans le premier segment abdominal (Al) et absente dans les segments postérieurs (A2 à Al).
Nous avons identifié les unités génétiques responsables de la
suppression des LD dans les segments A2 à A7. Il s'agit des gènes abd-A et Abd-B, ainsi que de leurs régions régulatrices, les iab, il en existe une pour
chacun des segments A2 à A7. Chacune de ces fonctions agit dans plusieurs segments consécutifs. Par exemple, abd-A et iab-3 sont actifs respectivement à partir d'A2 et d'A3, et sont également suppresseurs de LD dans les segments postérieurs.
De manière tout à fait surprenante, les régions iab semblent pouvoir réprimer l'apparition des LD même en l'absence d'unités codantes abd-A et Abd-B fonctionnelles en cis. Ce résultat suggère que la suppression des LD
par les régions iab s'effectuerait en trans par l'intermédiaire d'un prodmt diffusible. Cependant, nous n'avons observé aucune activité suppressive de LD, même partielle, avec une copie entière de la région iab-3 sauvage insérée en dehors du complexe bithorax.
Nous avons également étudié les éléments cis-régulateurs du promoteur
abd-A et de l'unité iab-3 en suivant l'expression du gène rapporteur lacZ mis
sous le contrôle de ces régions. L'expression de lacZ a été étudiée au stade
embryonnaire. Seuls les stades tardifs montrent vraisemblablement un
marquage spécifique dans le SNC, les trachées et le coeur. Cependant, le
domaine d'expression de lacZ s'étend antérieurement aux domaines
d'expression sauvage à'abd-A (A2) et à'iab-3 (A3). Le contrôle de la limite antérieure des domaines d'expression ne semble pas fonctionner, ou ne semble pas présent dans les constructions réalisées.
Enfin, l'évolution de l'expression des transcripts abd-A au cours du développement a également été étudiée. Deux transcripts polyadénylés sont exprimés tout au long de la vie de la mouche ; l'un de 5,1 et l'autre de 5,4 kb.
Les pics d'expression de ces deux transcripts se situent entre 4 et 14 heures de
développement chez les embryons, et entre la fin du troisième stade larvaire et
le début du stade pupal.
INTRODUCTION
Les mutations qui transforment une partie du corps en une autre, et en particulier un métamère en un autre, sont appelées homéotiques (Bateson, 1894). Les mutations homéotiques sont décrites et étudiées chez les Insectes depuis plus d'un siècle, mais il a fallu le travail de pionnier de E. B. Lewis (1951, 1955, 1963, 1978) pour transformer ce qui fut pendant longtemps considéré comme une bizarrerie entomologique en un moyen d'explorer le contrôle du développement d'un être vivant par son génome. La détermination de l'identité segmentaire chez la mouche fut la première opération
développementale à être comprise en terme d'un programme génétique (Akam, 1987), et à prendre une importance d'ordre général (Holland et Hogan, 1988).
Comme tout Insecte, la drosophile a un corps composé de segments. Ils sont généralement distincts anatomiquement et identifiables, aussi bien chez la larve que l'adulte, grâce à une combinaison de caractéristiques propre à chaque segment. Chez l'adulte, les segments définissent trois grandes parties corporelles:
- la tête dont les segments sont soudés et ne sont plus identifiables que par les appendices qu'ils développent,
- le thorax composé de trois segments portant chacun une paire de pattes: le prothorax (Tl), le mésothorax (T2) qui développe en outre une paire d'ailes, et le métathorax (T3) qui se distingue par une paire d'haltères,
- l'abdomen dont le nombre de segments visibles varie selon le stade et le sexe de l'animal. Neuf segments sont visibles chez la larve (Al à A9), et seulement six ou sept, respectivement chez le mâle ou la femelle adulte.
La segmentation, évidente sur le tissu épidermique, régit également le développement et l'organisation des tissus internes comme le système nerveux (Jan et Jan, 1982; Thomas et al., 1984) et le mésoderme (Campos-Ortega et Hartenstein, 1985; Hooper, 1986). Le système nerveux aussi bien central que périphérique et le mésoderme dont dérivent notamment gonades et muscles présentent des caractéristiques spécifiques de segment.
Chez la drosophile, les gènes homéotiques qui contrôlent l'identité des
segments sont regroupés en deux loci complexes. Premièrement, le complexe
Antennapedia détermine l'identité des segments antérieurs : les segments
céphaliques et les deux premiers segments thoraciques. Dexixièmement, le
complexe bithorax (BX-C) contrôle l'identité des segments restant, les
segments postérieurs.
Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au complexe bithorax. Les mouches déficientes pour BX-C meurent à un stade
embryonnaire tardif. L'épiderme de ces embryons révèle que les segments T3 à A8 deviennent tous identiques à T2 (Lewis, 1978). Ce résultat indique que :
1/ BX-C détermine l'identité des segments T3 à A8,
2/ T2 est un état développemental de base puisqu'en l'absence de tout
gène BX-C, tous les segments contrôlés par le complexe se développent comme
T2.
1/Récessive
bx (bithorax) T3a —> T2a bx responsable du développement de T3a à partir de T2a
pbx (postbithorax) T3p —> T2p pbx responsable du développement de T3p à partir de T2p
bxd (bithoraxoïd) Al —> T3 bxd responsable du développement de Al à partir de T3
Perte de fonction Identité plus antérieure 2/Dominante
Cbx T2 —> T3 bx et pbx actifs ectopiquement en
(Contrabithorax) T2
Hab T3 et A1 —> A2 iab-2 actif ectopiquement en T3 et
(Hyperabdominal) A1
Uab (Ultra- A1 et A2 —> A3 iab-3 actif ectopiquement en Al et
abdominal) A2
Mcp (Miscadestral A4 —> A5 iab-5 actif ectopiquement en A4 pigmentation)
Gain de fonction Identité plus postérieure 3/Dominante par
haploinsgffisance
Ubx (Ultrabithorax) T3 et A1 —> T2 Ubx responsable du développement de T3 et A1 à partir de T2
Perte de fonction Identité plus antérieure
Tableau 1. Les premières mutations BX-C, leur phénotype, et leur interprétation fonctionnelle.
Les signifient "transformé(s) en".
A/ Les données génétiques du complexe
1/ Les premières mutations BX-C
11/ Les mutations récessives
Les mutations plus restreintes que la délétion totale du complexe donnent des transformations moins sévères. Leur analyse a permis
d'identifier les unités génétiques du locus. En 1915, Bridges isola la première mutation du complexe ; bx^ {hithorax. Bridges et Morgan, 1923). La
caractéristique majeure du phénotype bx^ est l'augmentation spectaculaire de la taille de la partie antérieure des haltères. En effet, la partie antérieure des haltères semble se développer comme une partie antérieure d'aile. En termes homéotiques, les mutations bx' transforment la partie antérieure du
métathorax (T3a) en partie antérieure du mésothorax (T2a).
Au cours des décennies qui suivent, les mutations homéotiques isolées s'accumulent progressivement. Le phénotype de la mutationpbx'
(postbithorax) est un élargissement considérable de la partie postérieure des haltères qui tend à ressembler à une partie postérieure d'aile, pbx' transforme la partie postérieure de T3 (T3p) en partie postérieure de T2 (T2p). La
transformation est donc complémentaire à celle de bx'. La mutation bxd' (bithoraxoïd) fait apparaître une ou deux pattes supplémentaires, et plus rarement une ébauche d'haltère sur le segment qui se développe normalement en premier segment abdominal (Al). La transformation est cette fois, celle d'un premier segment abdominal, en un métathorax (T3).
Les mutations présentées ci-dessus sont toutes récessives. Elles
transforment un segment ou une partie de segment en le segment ou la partie de segment correspondante (partie antérieure ou postérieure) qui lui est directement antérieur. Du point de vue fonctionnel, les mutations récessives sont corrélées à une perte de fonction. De plus, le phénot 5 rpe lié à
l'inactivation d'un gène permet de déduire la fonction normale de ce gène. Par exemple, la mutation bxd' transforme Al en T3. Donc, la fonction normale de bxd est de construire un segment Al à partir du niveau de développement T3, c'est-à-dire de réprimer l'apparition d'une paire de pattes et d'une paire
d'haltères. Un raisonnement analogue peut être tenu pour bx et pbx, leur assignant la détermination de l'identité respective de T3a et T3p (tableau 1).
Remarquons que le sens de la transformation entraînée par l'inactivation
d'une fonction BX-C (un segment en le segment directement antérieur)
concorde parfaitement avec le sens de la transformation associée à l'absence complète de BX-C (les segments T3 à A8 sont tous identiques à T2). Les deux types de lésions induisent une transformation vers un niveau de
développement correspondant à un segment plus antérieur.
12/ Les mutations dominantes
Des mutations dominantes ont également été isolées au sein du
complexe. Chx (Contrabithorax) réduit considérablement la taille de l'aile qui est transformée en haltère. Cette mutation transforme T2 en T3. Cette transformation est opposée à celle de bx' et pbx'. Hab {Hyperabdominal) se caractérise par la disparition d'une ou des deux haltères, et/ou d'une ou des deux pattes en T3. En fait, Hab transforme partiellement T3 et Al en A2.
Chez le mâle adulte, les tergites (pièces dorsales de la cuticule segmentaire) des segments A5 et A6 sont complètement pigmentés en noir. Sur les tergites des segments A2 à A4, la pigmentation noire est limitée à une bande
transversale postérieure. La mutation Mcp (Miscadestral pigmentation) rend le tergite A4 complètement pigmenté. Mcp transforme A4 en A5. Enfin, Uab {Ultra-abdominal) transforme partiellement Al et A2 en A3.
Les mutations dominantes sont généralement dues à un gain de fonction, résultant de l'activité excessive ou ectopique du gène muté. De la même manière que pour les mutations récessives, le phénotype des mutations dominantes est interprété en termes de dysfonctionnement des unités
génétiques du complexe. Les phénotypes de bx' et pbx' nous ont appris que ces deux fonctions contrôlent ensemble l'identité de T3, et donc des haltères. Si ces deux fonctions sont activés de manière ectopique en-'T2, alors cette région du corps acquerra l'identité T3 et développera des haltères au lieu d'ailes.
Cette description correspond exactement au phénotype Cbx. Les trois autres types de mutations dominantes mettent en évidence l'existence de trois autres unités génétiques au sein du complexe. La transformation Hab (T3 et Al en A2) est le résultat de l'activité anormale d'taô-2 dans les segments T3 et Al, la fonction normale à!iab-2 étant la détermination d'un segment A2. De manière analogue, Uab (transforme Al et A2 en A3) et Mcp (transforme A4 en A5) révèlent respectivement iab-3 et iab-5, responsables de l'identité respective des segments A3 et A5 (tableau 1).
Les mutations dominantes montrent une transformation de polarité
opposée à celle des mutations récessives : elles transforment un segment
donné (ou plusieurs segments consécutifs) en le segment qui lui (leur) est
directement postérieur. Les transformations opposées engendrées par les
mutations récessives et dominantes (respectivement, acquisition d'une identité segmentaire plus antérieure ou plus postérieure) est en parfaite concordance avec les dysfonctionnements opposés de ces deux types de mutations
(respectivement perte et gain de fonction).
13/ Les mutations Uhx
Les mutations Ubx" (Ultrabithorax) présentent des caractéristiques particulières :
1/ les mutations Ubx' sont les seules mutations BX-C homozygotes létales. En effet, toutes les autres mutations citées ci-dessus sont homozygotes viables. Les embryons Ubx' ! Ubx' transforment T3 et Al en T2, donc une transformation vers un état développemental plus antérieur.
2/ Les combinaisons Ubx' Ibx', Ubx' Ipbx-, ou Ubx'/bxd' montrent des phénotypes semblables aux homozygotes bx',pbx' ou bxd' respectivement. Les mêmes combinaisons en cis (Ubx' bx' /-f- +, Ubx' pbx'/ + + et Ubx' bxd' !+ +) montrent un phénotype sauvage. Ces résultats indiquent que les mutations Ubx' semblent cis-inactiver les fonctions bx, pbx et bxd. bx,pbx et bxd complémentent partiellement entre elles.
3/ Les hétérozygotes Ubx'/+ montrent des haltères légèrement enflées dans leur partie antérieure, indiquant l'ébauche d'une transformation de la partie antérieure des haltères en partie antérieure d'aile. Les hétérozygotes Ubx' / + présentent donc une légère transformation de T3a en T2a, du même type que celle rencontrée chez les individus bx' Ibx'. Cependant, cette
transformation est beaucoup plus complète chez ces derniers que chez les individus Uhx' !-v. Le résultat semble paradoxal, car les mutations sont
dominantes, mais leur phénotypes s'apparentent à celui d'une mutation "perte de fonction".
Les mouches de génotype Ubx'^;Ubx' lUbx'^ portent une duplication du gène Ubx sauvage. Elles possèdent un nombre normal de copies fonctionnelles Ubx, et montrent un phénotype normal. Ce résultat indique que la mutation Ubx entraîne une perte de fonction. La mutation est dominante par
haploinsuffisance, impliquant que les deux exemplaires du gène sauvage sont nécessaires à la réalisation de la fonction.
2/ Le modèle de Lewis
Intégrant la notion d'état développemental de base (T2), et les
interprétations des phénotypes des mutations récessives et dominantes, Lewis
proposa en 1978 un modèle de fonctionnement du complexe bithorax (Lewis,
Le tableau présente l'activité des gènes BX-C en fonction des segments, dans une mouche sauvage. Horizontalement, les segments sont notés de gauche à droite selon leur ordre antéro
postérieur. Verticalement, les gènes sont repris de haut en bas selon leur succession proximo-
distale sur le chromosome (sauf pour pbxet bxd qui sont inversés). L'activité des gènes BX-C
- dans les différents segments est indiquée par X. X désigne le segment d'activation de la fonction
considérée. Pour des raisons de simplification du tableau, les gènes Ubx, bx et pbx, identifiant
T3, sont regroupés sur une seule ligne. Le modèle prédit l'existence des gènes iab-4, iab-6 et
iab-7, déterminant respectivement les segments A4, A6 et A7. En effet, aucune mutation n'a été
isolée pour aucun de ces trois gènes.
1978). Selon Lewis, les types de mutations décrites ci-dessus révèlent autant de gènes au sein du complexe. Chaque gène contrôle l'identité d'un segment ou d'une partie de segment. Puisqu'en l'absence complète de BX-C des
segments T2 sont formés, Lewis en déduit que dans T2, tous les gènes du complexe sont réprimés.
Le fait que bxd' transforme Al en T3 et non en T2 suggère (entre autre) que :
1/ Ubx, responsable de l'identité T3, est également actif en Al,
2/ par conséquent, l'identité de Al est vraisemblablement définie non pas exclusivement par bxd, mais bien par la combinaison de tous les gènes actifs dans ce segment.
Ces deux propositions ont été vérifiées par de nombreux résultats aussi bien dans le cas de bxd, que pour les autres unités génétiques de BX-C (Lewis, 1978 ; Sanchez-Herrero et al., 1985 ; Casanova et al., 1987). Elles ont pris valeur de règles générales :
1/ une unité génétique activée dans un segment, reste active dans les segments postérieurs à son segment d'activation. Par conséquent, plus un segment est postérieur, plus le nombre d'unités génétiques BX-C actives dans ce segment est grand. Cette observation implique également qu'une mutation aura un effet non seulement dans son segment d'activation, mais aussi dans les segments postérieurs à son segment d'activation. Cependant, les
transformations entraînées par une mutation seront les plus graves dans le segment d'activation de la fonction inactivée, puis s'atténueront
progressivement dans les segments postérieurs. Etant donné ces observations, les mutations seront baptisées en fonction du segment qu'elles affectent le plus.
2/ L'identité d'un segment est définie par la combinaison des éléments homéotiques actifs dans ce segment.
Par conséquent, selon le modèle de Lewis, l'activation des gènes du
complexe s'effectue séquentiellement, de segment en segment, à partir du
segment le plus antérieur déterminé par BX-C (tableau 2). Dans le segment
T3, le gène Ubx est activé, et est responsable de l'élaboration d'un métathorax
plutôt que d'un mésothorax, c'est-à-dire notamment de la formation d'haltères
plutôt que d'ailes (N.B. : bx et pbx sont également activés dans, et nécessaires
au développement de T3). Dans le segment suivant. Al, le gène bxd est activé
et permet de former un premier segment abdominal. Ainsi de suite, en A2 et
en A3, les gènes iab-2 et iab-3 sont respectivement activés. De la même
manière, dans chaque segment un nouveau gène est exprimé et permet le
développement d'un segment unique, différent des précédents. Enfin, dans le
Dans un homozygote bxd', le produit bxd activé normalement dans le segment A1, est absent. Par conséquent, A1 ne se distingue plus de T3 du point de vue de l'expression des gènes homéotiques. Les mêmes produits sont présents dans les deux segments. Donc, ils auront la même identité segmentaire, celle de T3.
Tableau 4. L'activité BX-C dans le mutant Uab.
La fonction iab-3 est exprimée anormalement dans les segments A1 et A2. Par conséquent,
ces deux segments acquerront des caractéristiques spécifiques au segment A3.
segment le plus postérieur déterminé par BX-C, A8, le dernier gène du complexe, iab-8, est activé à son tour. Ainsi, dans le segment A8, tous les gènes du complexe sont actifs.
Le modèle de Lewis a le mérite d'expliquer à la fois la détermination normale de l'identité segmentaire, et les dysfonctionnements survenant dans les mutants. En effet, si une fonction est perdue, alors le segment dont la détermination dépend de cette fonction gardera l'identité du segment antérieur, expliquant ainsi les phénotypes des mutations récessives
(tableau 3). Si par contre, une fonction est exprimée antérieurement à son segment d'activation, alors ce segment acquiert une identité propre à un segment postérieur, expliquant ainsi les phénotypes des mutations dominantes (tableau 4).
Enfin, Lewis intègre à ce modèle l'idée des gènes sélecteurs et des gènes réalisateurs, émise par Garcia-Bellido (1975, 1976). Les produits des gènes BX-C seraient des gènes sélecteurs, c'est-à-dire des gènes régulateurs qui détermineraient indirectement l'identité des segments en réprimant ou en activant d'autres gènes. Ces derniers, appelés gènes réalisateurs, seraient eux responsables de l'élaboration des différentes structures caractéristiques des segments.
3/ Les domaines d'action des gènes BX-C sont parasegmentaires
Bien que Lewis ait décrit les phénotypes des transformations
homéotiques en termes de segments, très tôt, il remarqua que les limites des domaines corporels affectés par les mutations BX-C ne coïncident pas avec les limites des segments, frontières anatomiques évidentes (Lewis, 1951). En fait, ces domaines s'étendent souvent sur la partie postérieure d'un segment et la partie antérieure du segment suivant. Les limites de ces domaines coïncident avec les frontières compartimentales (Hayes et al., 1984 ; Struhl, 1984),
indiquant que les domaines d'action des gènes homéotiques correspondent plutôt aux parasegments qu'aux segments. Chaque segment est composé de deux compartiments, un antérieur (a) et un postérieur (p) (Garcia-Bellido et al., 1973, 1976). Un parasegment (PS) est constitué du compartiment postérieur d'un segment et du compartiment antérieur du segment suivant (figure la). En termes de parasegments, BX-C contrôle l'identité des
parasegments 5 à 14 (PS5-14), c'est-à-dire la région du corps s'étendant inclusivement du compartiment postérieur du mésothorax (T2p) au compartiment antérieur du neuvième segment abdominal (A9a).
À
SEGMENT Md Mx Lb T COMPARTIMENT P a P a P a
PARASEGMENT 1 2 3
T2 P a
4 b/
T3 P a
5
Al P a
6
abx Ubx bx
A2 P a
7
A3 P a
8
A4 P a
9 abd-A iab-2 I iab-3 \ iab-4
A5 P a
10
A6 A7 A8
P a P a P a
11 12 13
A9 P a
14 Abd-B
iab-5 iab-6 iab-7 iab-8 iab-9
Figure 1. a/ Correspondance entre segments, compartiments et parasegments.
Les abréviations pour les segments, compartiments et parasegments sont : Md : mandibulaire, Mx : maxillaire, Lb : labium, T : thoracique, A : abdominal, a : antérieur, p : postérieur.
b/ Domaines d'action des fonctions BX-C.
Les fonctions vitales sont données sur la première ligne. Elles sont nécessaires dans plusieurs
parasegments consécutifs. Les fonctions non vitales sont en-dessous. Elles sont spécifiques d'un
compartiment dans la région thoracique, et spécifiques d'un parasegment dans la région abdominale. Les
deux types de fonctions définissent clairement deux classes sur base de la viabilité des homozygotes
mutants, et de la taille de leur domaine d'action.
4/ Les gènes BX-C sont nécessaires également dans les tissus internes
Le tissu épidermique est le plus facilement accessible à l'observation.
Bon nombre de marqueurs spécifiques de segments y ont été recensés, et la description des transformations homéotiques a été effectuée principalement au niveau de l'épiderme. Cependant, Lewis constata que les mutations BX-C affectent aussi les tissus internes dont l'organisation est également
segmentaire (Lewis, 1978).
Par exemple, chez la larve sauvage, le système respiratoire est composé d'une paire de troncs trachéens longitudinaux s'ouvrant antérieurement et
postérieurement par une paire de spiracles, l'une en T2a et l'autre en A8. Un homozygote pour la déficience complète de BX-C ne développe pas de tronc trachéen continu, chaque segment forme sa propre paire de spiracles
ressemblant à celle en T2, chez le sauvage.
Autre exemple, la chaîne nerveuse est une structure ventrale s'étendant, au début de l'embryogenèse, de segment en segment sur toute la longueur de l'animal. A la fin de l'embryogenèse, la chaîne nerveuse se condense pour former une masse ventrale unique dans la partie antérieure de l'embryon.
Cette condensation ne s'effectue pas chez les embryons complètement déficients pour les deux copies de BX-C.
Enfin dernier exemple, les gonades sont formées de cellules mésodermiques dérivées du segment A4. Les mouches hémizygotes pour la mutation Uab‘^
{Uab"^ /Df(3R)BX-C) ne développent pas de gonade.
De nombreux résultats ont confirmé et précisé le rôle du complexe bithorax dans l'identité segmentaire des muscles qui proviennent du mésoderme (Lawrence et Johnston, 1984 ; Hooper, 1986), et du système nerveux central (Jimenez et Campos-Ortega, 1981 ; Green, 1981 ; Teugels et Ghysen, 1983, 1985 ; Lawrence et Johnston, 1984 ; Thomas et Wyman, 1984 ; Ghysen et al., 1985 ; Ghysen et Lewis, 1986).
Les caractéristiques du complexe semblent identiques dans l'épiderme et les tissus internes. Dans ces tissus, les domaines d'action des mutations sont également parasegmentaires (Teugels et Ghysen, 1985).
Les propositions du modèle de Lewis se vérifient également dans les tissus internes. Les mutations "perte de fonction" induisent une transformation vers un état développemental plus antérieur aussi bien dans le mésoderme que dans le système nerveux. A l'opposé, les mutations "gain de fonction"
entraînent une transformation vers une identité plus postérieure, au moins
dans le système nerveux. Enfin, dans les tissus internes également, les
fonctions BX-C sont activées séquentiellement de parasegment en
parasegment. Une fois activée dans un parasegment, une fonction reste active postérieurement au parasegment d'activation.
Le mésoderme présente cependant une particularité. Les domaines d'effets des mutations sont décalés postérieurement d'un parasegment par rapport à ceux de l'épiderme ou du système nerveux. Ainsi, les mutations Ubx' affectent principalement les parasegments 5 et 6 dans l'épiderme et le système nerveux. Leur effet dans le mésoderme commence à partir du parasegment 6. Dans ce tissu, les mutations Ubx' transforment les parasegments 6 et suivants, mais le parasegment 5 ne semble pas affecté (Hooper, 1986). Mise à part cette différence, les caractéristiques énmnérées au paragraphe précédent semblent être identiques pour les différents tissus.
5/ La transvection
Chez Drosophila et beaucoup d'espèces de Diptères, les chromosomes homologues sont étroitement appariés durant l'interphase dans les cellules somatiques (Lifschytz et Hareven, 1982). Au moins chez la drosophile, cet appariement influence l'expression des gènes. Dès 1954, Lewis découvrit que la transformation de T3a en T2a dans les imras-hétérozygotes bx' +/+ Ubx', est beaucoup plus complète lorsque l'appariement des homologues est empêché par un réarrangement chromosomique (R ; par exemple, bx' +/R(+ Ubx')) que si l'appariement des homologues est permis normalement {bx' +/+ Ubx' ; Lewis, 1954). Autrement dit, les mutations bx' et Ubx' complémentent partiellement si les chromosomes homologues peuvent s'apparier, mais ne complémentent pas si l'appariement n'est pas possible. Lewis baptisa ce phénomène "transvection". Depuis cette découverte initiale, la transvection a été observée dans bien d'autres cas de ira^is-hétérozygotes au sein du complexe bithorax (pour une revue : Lewis, 1985). La transvection a également été observée dans d'autres gènes de la drosophile {cubitus interruptus : Stern et Kodani, 1955 ; white : Jack et Judd, 1979 ; DPP-C : Gelbart, 1982 ■,yellow : Geyer et al., 1990).
L'analyse des couples de mutations BX-C montrant un effet de
transvection révèle qu'au moins une des deux mutations est localisée dans une
région de cis-régulation (6x‘ dans l'exemple ci-dessus. Lewis, 1985). Cette
observation suggère que la transvection est une régulation en trans, requérant
l'appariement étroit des chromosomes homologues, de la part d'une région
dont la fonction primaire est de réguler en cis l'unité de transcription
adjacente.
Certains allèles du gène zeste, commeempêchent la transvection au sein de BX-C. Ainsi, les mouches z^!z^;hx' +/+ Ubx' présentent une
transformation de T3a en T2a aussi prononcée que les mouches z'^lz'^;bx' + !R(+ Ubx'^). Par conséquent, dans un environnement zP', les trans
hétérozygotes qui devraient normalement donner un phénotype conforme à un appariement, montrent un phénotype suggérant l'absence d'appariement entre les chromosomes homologues. Ce résultat indique que le produit de zeste semble nécessaire à la régulation en trans et/ou à l'appariement entre les chromosomes homologues.
Par anticorps spécifique, une soixantaine de sites de fixation de la protéine zeste ont été recensés sur les chromosomes polytènes des glandes salivaires (Pirrotta et al., 1988). Quelques sites ont été identifiés. Certains correspondent aux loci où la transvection a été mise en évidence, comme Ubx (la protéine zeste se fixe entre 40 et 150 pb du point d'initiation de la
transcription), white ou DPP-C. D'autres sites, pour lesquels le phénomène de transvection n'avait pas été observé sont, par exemple, Antennapedia et zeste lui-même.
Ces résultats ont conduit à l'hypothèse que la protéine zeste posséderait deux domaines d'interaction : l'un permettrait la fixation à l'ADN, et l'autre la liaison entre deux protéines zeste (Wu et Goldberg, 1989).
L'interaction entre deux protéines zeste fixées à l'ADN s'effectuerait soit en cis, soit en trans. L'interaction en cis permettrait de rapprocher et joindre des régions d'ADN plus ou moins éloignées l'une de l'autre créant une
configuration en boucle. Par un mécanisme non connu, cette configuration soit activerait la transcription de l'unité adjacente (cas à'Ubx), soit la réprimerait (cas àAntennapedia). Quant à l'interaction en trans, elle serait à la base de la transvection. En effet, l'interaction de protéines zeste situées sirr les
chromosomes homologues permettrait une action en trans soit activatrice soit inhibitrice sur l'unité de transcription de l'homologue, par les sites de
régulation qui normalement agissent en cis.
Les mouches z^ !z^;BX-C'^!BX-C'^ développent des segments normaux, et leur viabilité est aussi normale. Ainsi, la transvection ne semble pas
indispensable à la régulation de deux copies sauvages de BX-C. La
transvection apparaît comme un mécanisme de secours qui permet d'obtenir
un phénotype sauvage dans le cas de ^rans-hétérozygotes pour deux mutations
récessives l'une inactivant la région codante et l'autre la région cis-régulatrice
d'un même gène (Geyer et al., 1990). La transvection apparaît comme un
mécanisme de complémentation intra-génique et inter-allélique entre l'unité
de transcription et l'unité de régulation d'un même gène. Elle permet de tirer parti de la présence résiduelle d'une partie régulatrice fonctionnelle sur un chromosome, et d'une unité de transcription fonctionnelle sur le chromosome homologue.
6/ Les trois unités de complémentation létale et les deux classes de fonctions au sein du complexe
La recherche systématique de mutations homozygotes létales au sein du complexe a permis de définir trois groupes de complémentation. Deux
mutagenèses menées indépendamment dans deux laboratoires différents (Sanchez-Herrero et al., 1985; Tiong et al., 1985) ont généré d'une part des mutations Ubx dont le caractère homozygote létal était déjà connu, et d'autre part deux nouveaux types de mutations : abd-A (abdominal-A) et Abd-B {Abdominal-B ).
Comme leurs noms l'indiquent, ces mutations affectent l'identité des segments abdominaux. Les embryons homozygotes pour abd-A' montrent une transformation des parasegments 7 à 9 (Alp à A4a ; les domaines corporels sont définis inclusivement) en parasegments 6 (T3p-Ala). Ceux homozygotes pour Abd-B' ont leurs parasegments 10 à 14 (A4p à A9a) transformés en parasegments 9 (A3p-A4a). Rappelons que Ubx' transforme PS5 et 6 (T2p à Ala) en PS4 (Tlp-T2a).
Ubx, abd-A et Abd-B sont des fonctions vitales : l'inactivation complète d'une des trois fonctions entraîne la létalité à un stade tardif de
l'embryogenèse. Elles sont responsables de l'identité de plusieurs parasegments consécutifs définissant ainsi trois domaines successifs et
jointifs : le domaine Ubx, PS5 et 6 (T2p à Ala), le domaine abd-A, PS7 à 9 (Alp à A4a), et le domaine A6<7-R, PSIO à 14 (A4p à A9a) (figure Ib). L'addition des trois' domaines correspond exactement au domaine transformé par la délétion totale de BX-C (PS5 à 14, ou T2p à A9a).
Parallèlement à la découverte des trois types de mutations homozygotes létales, l'image des mutations homozygotes viables s'est également complétée, confirmant largement les prédictions de Lewis (figure Ib).
Dans le domaine Ubx, les fonctions bx,pbx et bxd étaient déjà connues.
Rappelons qu'elles déterminent respectivement les compartiments T3a, T3p,
et Ala. Les mutations abx (antérobithorax) constituent le quatrième groupe de
mutations homozygotes viables au sein du domaine Ubx. Elles transforment
T2p en Tlp. Par conséquent, la fonction abx identifie le compartiment T2p.
Dans le domaine ahd-A, Lewis avait déduit l'existence des fonctions iab-2 et iab-3 à partir des phénotypes dominants de Hab et Uab. Il avait aussi prédit l'existence de la fonction iab-4. Des mutations récessives inactivant séparément chacune de ces fonctions ont été isolées. Les mutations iab-2', iab- 3' et iab-4' transforment respectivement PS7 (Alp-A2a) en PS6 (T3p-Ala), PS8 (A2p-A3a) en PS7, et PS9 (A3p-A4a) en PS8. Par conséquent, les
fonctions iab-2, iab-3 et iab-4 identifient respectivement les parasegments 7, 8 et 9.
Dans le domaine A6cf-S, les prédictions de Lewis donnaient également une fonction d'identification pour chaque segment (parasegment). Là aussi, plusieurs mutations récessives correspondant à chacune des fonctions prédites ont été isolées. Les fonctions du domaine A6<i-P sont iab-5, iab-6, iab-7, iab-8 et iab-9. Elles identifient respectivement les parasegments 10 (A4p-A5a), 11 (A5p-A6a), 12 (A6p-A7a), 13 (A7p-A8a) et 14 (A8p-A9a). Leurs mutations récessives transforment le parasegment déterminé en le parasegment juste antérieur.
Contrairement aux fonctions vitales dont les champs d'action s'étendent sur plusieurs parasegments consécutifs, les domaines des fonctions non vitales sont plus restreints. Ils apparaissent compartimentaux dans le domaine Ubx (région thoracique), et parasegmentaires dans les domaines abd-A etAbd-B (région abdominale). Donc, ils couvrent une sous-région du domaine de la fonction vitale correspondante. Remarquons que la somme des domaines des fonctions non vitales correspond également au domaine transformé par la délétion complète de BX-C.
Ces résultats confirment que toutes les mutations "perte de fonction" du complexe, qu'elles soient homozygotes viables ou létales entraînent une
transformation vers un état développemental plus antérieur.
Les mouches iab-2' ! abd-A' ou iab-3' ! abd-A' présentent un phénotype mutant identique à celui des homozygotes iab-2' /iab-2' ou iab-3' /iab-3' (Morata et al., 1985; Busturia et al., 1989), respectivement. Ces mêmes combinaisons en cis, c'est-à-dire iab-2' abd-A'!-f- ou iab-3' abd-A' ! + -t- ne semblent pas affecter le phénotype, et ces mouches apparaissent de t}qDe sauvage. Ce pattern de complémentation suggère que le gène abd-A
fonctionnel en cis est nécessaire à l'accomplissement des fonctions iab-2 et iab- 3. Les combinaisons entre Abd-B' et les mutations iab-5' à iab-9'
complémentent de manière analogue. Ainsi, de la même façon que pour le
domaine Ubx, dans la région abdominale, les mutations homozygotes viables
et les mutations homozygotes létales ne complémentent pas en trans
lorsqu'elles affectent le même domaine. Les mutations Ubx', abd-A' etAbd-B' semblent cis-inactiver toutes les fonctions non vitales de leur domaine
respectif. Les mutations Ubx', abd-A' etAbd-B' complémentent entre elles.
Les mutations homozygotes viables complémentent aussi entre elles.
Ces résultats ont sensiblement modifié l'idée de l'équivalence des unités génétiques introduite par Lewis. Alors que ce dernier place toutes les unités génétiques du complexe sur un même pied, les mutations "perte de fonction"
semblent se diviser en deux catégories, selon les critères de létalité des homozygotes et de taille des domaines corporels transformés. Ces résultats suggèrent deux types de fonctions BX-C. Les premières, Ubx, abd-A et Abd-B, sont vitales et sont nécessaires dans plusieurs parasegments consécutifs. Les secondes ne sont pas vitales et sont spécifiques d'un compartiment ou d'un parasegment tout au plus. L'idée de deux catégories de fonctions est renforcée par les résultats des complémentations : les gènes Ubx, abd-A etAbd-B
fonctionnels apparaissent nécessaires en cis pour l'accomplissement des fonctions spécifiques de parasegment ou de compartiment. L'observation suivante confirme les résultats des complémentations : le phénotype d'embryons homozygotes pour une triple mutation Ubx' abd-A' Abd-B' est identique à celui d'embryons homozygotes pour une délétion complète de BX-C (Casanova et al., 1987). En l'absence de ces trois gènes fonctionnels, les
fonctions spécifiques de parasegment ou de compartiment semblent inactivées.
Ubx
I it IL abdA
- - Il AbdB
Figure 2. Vue synoptique du complexe bithorax (modifiée d'après Peifer et al., .1987).
La ligne horizontale continue représente les 300 kb d'ADN génomique de BX-C, les repères en kiiobases sont indiqués juste au-dessus de la ligne. Les trois gènes du complexe sont indiqués sous cette ligne : Ubx, abd-A et Abd-B. Ils sont transcrits dans le même sens (de la droite vers la gauche), iis contiennent chacun une séquence
homéobox (H) à leur extrémité 3'. Leurs structures introniques sont indiquées, ainsi que les mutations localisées. Les flèches représentent les points de rupture des
réarrangements, les barres horizontales les délétions, et les triangles les insertions.
Au-dessus de l’ADN génomique se trouvent les mutations affectant les régions
spécifiques de compartiment ou de parasegment. Les segments identifiés par ces
fonctions spécifiques sont indiquées par les flèches.
B/ Les données moléculaires
1/ La carte moléculaire du complexe et la colinéarité gène/segment
La drosophile possède quatre paires de chromosomes. Le complexe bithorax se situe sur le bras droit du chromosome 3, plus particulièrement au niveau du rétrécissement chromosomique de la région 89E, définie
cytologiquement par une paire de bandes bien marquées. Les premières cartes du complexe furent établies par recombinaison entre les mutations isolées (Lewis 1951, 1963, 1978). Le clonage de BX-C a permis de superposer une image moléculaire à l'image génétique, les deux approches contribuant à la compréhension du complexe.
Le clonage du complexe bithorax a été initié grâce à une inversion au sein du bras droit du chromosome 3 (Bender et al., 1983a). Les deux points de rupture de cette inversion se situent dans la région bxd d'une part, et dans la région Ace-rosy, d'autre part (gènes codant pour l'acétylcholinestérase et la xanthine déshydrogénase). La région Ace-rosy étant déjà clonée, elle permit d'accéder au complexe. Par définition, le point de rupture dans bxd est devenu le point de coordonnée zéro de la carte physique de BX-C. Les parties du complexe à gauche du point de rupture bxd (Bender et al., 1983b) et à droite (Karch et al., 1985) ont été complètement clonées, et bon nombre de mutations ont été localisées (Bender et al., 1983b; Bender et al., 1985; Karch et al., 1985;
Casanova et al., 1987; Karch et al., 1990; Gyurkovics et al., 1990. Figure 2).
Le clonage complet du complexe a mis en évidence sa taille gigantesque : 300 kilobases (kb)! Bien que BX-C comprenne plusieurs gènes et que le record de taille pour un gène soit détenu par celui de la dystrophie musculaire de Duchenne avec plus de 2000 kb (Koenig et al., 1987), la plupart des gènes s'étendent seulement sur quelques kilobases, région régulatrice comprise.
La localisation des mutations sur la carte physique du complexe a amplement confirmé, complété, et précisé la cartographie par recombinaison.
La carte (figure 2) confirme une caractéristique tout à fait remarquable du complexe bithorax, déjà suggérée par les localisations par recombinaison obtenues par Lewis. Les unités génétiques sont alignées le long du
chromosome dans le même ordre que les segments du corps dans lesquels elles agissent. Ainsi, plus l'unité génétique est proximale au sein du complexe, c'est-à-dire près du centromère, plus le segment qu'elle définit sera antérieur.
Inversement, plus l'unité génétique est distale, c'est-à-dire près du télomère.
plus le segment qu'elle détermine sera postérieur. Cette remarquable
colinéarité entre unités génétiques sur le chromosome et segments sur le corps de la mouche ne souffre qu'une seule exception : une inversion entre les
régions pbx et bxd.
2/ Les fonctions vitales
21/ Les trois unités codantes Ubx. abd-A. Abd-B. et l'homéobox Trois unités de transcription codant pour des protéines ont été
découvertes au sein du complexe. Elles coïncident avec la localisation des trois types de mutations homozygotes létales : Ubx, abd-A et Abd-B. Les trois
unités de transcription codantes s'étendent chacune sur plusieurs dizaines de kilobases : 73 kb pour Ubx (Bender et al., 1983b ; Beachy et al., 1985 ; Hogness et al., 1985), 23 kb pour abd-A (Karch et al., 1985, 1990), et 45 kb pour A6c/-B (Karch et al., 1985 ; Kuziora et McGinnis, 1988 ; Sanchez-Herrero et Crosby, 1988 ; Zavortink et Sakonju, 1989). Les trois unités sont transcrites sur le même brin d'ADN et donc dans la même direction (distalo-proximale ; figure 2).
Chaque région codante contient une homéobox à son extrémité 3',
séquence de 183 paires de bases (Mc Ginnis et al., 1984; Regulski et al., 1985), variant légèrement d'un gène à l'autre. Cette séquence est traduite et confère à la protéine qui contient les 61 acides aminés correspondants, appelé
homéodomaine, la propriété de se lier à des séquences spécifiques d'ADN (Laughon et Scott, 1984 ; Gehring, 1987). Plusieurs arguments indépendants plaident pour cette fonction. Premièrement, la structure tridimensionnelle prédite pour l'homéodomaine est une hélice alpha-tournant-hélice alpha qui permet précisément la fixation à l'ADN (Shepherd et al., 1984 ; Laughon et al., 1985). Deuxièmement, la localisation nucléaire de plusieurs produits de gènes à homéobox dont les produits BX-C a été clairement établie (White et Wilcox, 1984; Beachy et al., 1985 ; Carroll et Scott, 1985 ; Di Nardo et al., 1985 ; Celniker et al., 1989 ; Karch et al., 1990 ; Macias et al., 1990 ; DeLorenzi et Bienz, 1990). Enfin, cette séquence se lie effectivement à l'ADN in vitro (Desplan et al., 1985).
La séquence homéobox est largement répandue dans le génome de la
drosophile (McGinnis et al., 1984a). Tous les gènes du complexe Antennapedia
contiennent une séquence homéobox. Cette séquence n'est cependant pas
exclusive des gènes homéotiques. En effet, plusieurs gènes impliqués dans
l'embryogenèse, soit au niveau de l'établissement des polarités antéro
postérieure ou dorso-ventrale, soit dans la segmentation, possèdent également une homéobox. Cette séquence est aussi largement répandue au sein du
monde vivant, des Levures aux Mammifères (Carrasco et al., 1984 ; McGinnis et al., 1984b ; McGinnis, 1985).
L'boméodomaine loin d'être spécifique des gènes d'identité segmentaires de la drosophile, apparaît plutôt comme une séquence sélectionnée par
l'évolution pour ces propriétés d'interactions avec l'ADN, et par conséquent pour la fonction de facteur transcriptionnel qu'elle confère à la protéine qui contient cette séquence. Cette fonction rencontre tout à fait une des
prédictions du modèle de Lewis (1978) selon laquelle les gènes du complexe bitborax seraient des gènes sélecteurs, c'est-à-dire des gènes de régulation dont les produits déterminent indirectement l'identité segmentaire en
réprimant ou en activant d'autres gènes. Ces derniers seraient responsables de la réalisation effective des structures caractéristiques des segments.
La comparaison des séquences boméoboxes entre elles, toutes espèces confondues, permet de les classer en familles selon leur degré d'bomologie, comme par exemple la famille des homologues Ubx ou encore la famille des homologues Abd-B (Scott et al., 1989). L'homologie de séquences au sein d'une même famille est plus grande qu'entre boméoboxes provenant de la même espèce, mais de familles différentes. Par exemple, les homologues Ubx de drosophile et de souris sont plus semblables que les boméoboxes Ubx et Abd-B de la drosophile.
Les gènes homéotiques de drosophile et leurs homologues de souris ou d'humain présentent des similarités frappantes, du point de vue de leur
organisation et de leur expression. Chez ces espèces, les gènes homologues des homéotiques de drosophile sont organisés en quatre complexes, nommés Hox-1 à Hox-4 (Boncinelli et al., 1988 ; Duboule et al., 1990). Au sein de chaque complexe, l'alignement des gènes sur le chromosome est identique à
l'alignement de leurs homologues les plus proches chez la drosophile (Duboule et Dolle, 1989 ; Graham et al., 1989). Deuxièmement, les limites antérieures des domaines d'expression sont colinéaires avec leur alignement sur le
chromosome (Schughart et al., 1988 ; Duboule et Dolle, 1989 ; Graham et al., 1989 ; Akam, 1989). Ainsi, par exemple, les homologues du gène
Antennapedia sont exprimés chez la souris et l'hiunain dans des domaines
corporels dont les limites sont plus antérieures que celles des domaines
d'expression des homologues àAbd-B.
Cbx
-110 -100
'—I—^
_ -90 1 _
V
abx
vvv V V VV V
Cbx1
-80 -70 -60
_l__________ I___________1_ -50 -40
I_____________ l_
-30
__ L_ -20
__ I
^oméobox «
