Janvier 2002 - Inra

Août 2004 n°220
Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de
l'INRA www.inra.fr. sous son nom dans : Information Scientifique et
Technique puis Publications INRA en ligne.
Le signe ### dans cette version papier indique quelques développements
supplémentaires ou des commentaires additionnels consultables dans la
version électronique. André BERKALOFF
e-mail : andre.berkaloff@igmors.u-psud.fr Concepts et Techniques
1. ### On sait que des mutations mitochondriales peuvent être associées à
des pathologies diverses. Comme ces mutations sont héritées par la voie
maternelle chez de nombreux animaux dont l'homme, on ne s'intéresse pas à
celles qui affectent les fonctions de la lignée germinale mâle, car elles
ne sont pas héritables, même si elles sont maintenues si elles ne sont pas
trop désavantageuses pour les femelles.
NJ Gemmell et al.; Trends in Ecology & Evolution 19 (MAY04) 238-244
passent en revue comment de telles mutations peuvent, cependant, avoir un
effet au niveau des populations.
La diversité mitochondriale intraspécifique, est une accumulation de
mutations légèrement défavorables, probablement rarement fixées. Le taux de
mutations est élevé du fait des stress oxydatifs permanents liés à la
respiration associés à une réparation déficiente. Ces allèles mutés
s'accumulent du fait que leur phénotype est globalement masqué au niveau
des loci mutés dans chaque mitochondrie, empêchant ainsi la sélection
d'intervenir.
Les mutations mitochondriales sont donc beaucoup plus sensibles à la
dérive génétique (le tirage au sort des entités transmises dans une
population réduite) qu'à une sélection quelconque.
En l'absence de recombinaison, le cliquet de Müller (Müller's ratchet) ne
peut être évité que par des mutations réverses qui rétablissent plus ou
moins la situation. Une petite population peut donc voir sa viabilité
fortement réduite du fait de dysfonctions dans la fertilité mâle liée à des
altérations de la phosphorylation oxydative. Ceci a été observé chez
l'homme et chez la Drosophile où c'est plus une accumulation de mutations
ponctuelles, sans significations individuelles précises, plutôt que des
mutations spécifiques.
L'infertilité ne se révèle que quand le génome mitochondrial modifié
devient l'haplotype dominant dans les gamètes de l'individu.
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2. ### Le fait de transcrire des séquences non codantes, et sans fonctions
connues, doit avoir une signification qui est discutée dans S Schmitt et
al.; Nature 429 (06JUN04) 510-511 dans un commentaire de l'article de
JA Martens et al.; p.571-574. Les ARNs issus de cette transcription plus ou
moins exhaustive du génome sont souvent considérés comme du "bruit" sans
signification. Ces derniers auteurs montrent comment une transcription sans
produit notable, à part un ARN sans signification, peut avoir une
importance dans les régulations.
Ce n'est pas le produit, un ARN, messager ou autre, mais par la
transcription elle-même qui permet une régulation.
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3. L'automixie ou parthénogenèse méiotique s'observe chez différents
organismes. Elle consiste en une fusion des produits de la première
division de la méiose rétablissant la diploïdie. Ceci entraîne,
théoriquement, un maintien de l'hétérozygotie pour les gènes liés au
centromère qui ont donc ségrégé lors de cette division. ME Hood et al.;
Genetics 166 (APR04) 1751-1759 ont vérifié cette supposition chez divers
isolats du champignon Microbotryum. Les auteurs ont constaté une plasticité
considérable du génome (caryotype électrophorétique pour la taille des
chromosomes) et un maintien notable de l'hétérozygotie (par AFLP). Les
chromosomes sexuels se comportent d'ailleurs différemment des autosomes, de
ce point de vue.
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5. Les centromères des Mammifères ne sont définis par aucune séquence ADN
consensus, mais tous les centromères fonctionnels comportent la protéine
CENP-A (CEntromere Protein A) qui n'est autre qu'une histone particulière.
Cette dernière se substitue à l'histone H3 dans les nucléosomes
centromériques et les tétramères subnucléosomique CENP-A et H4 sont plus
compacts et plus rigides que les tétramères H3H4. Si on substitue, dans H3,
le domaine de CENP-A responsable de la compaction, on obtient le ciblage
vers le centromère avec le même effet. BE Black et al.; Nature 430
(29JUL04) 578-582.
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6. Les chromatides s?urs d'un chromosome sont "collées" ensemble par la
cohésine après leur synthèse, lors de la réplication. A Lengronne et al.;
Nature 430 (29JUL04) 573-578 montrent que le cohésine est surtout présente
entre les gènes transcrits de façon convergente chez la levure, sans aucune
séquence consensus, et c'est la transcription qui positionne les molécules
de cohésine. Les sous unités de la cohésine commencent à se placer
ailleurs, puis glissent vers leur position définitive. Ceci est également
valable chez Schizosaccharomyces, ce qui suggère que c'est un mécanisme
général.
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7. La fonction normale de la RNase P est de cliver les précurseurs des
tRNAs. Des ribozymes construits à partir de la RNase P d'Escherichia coli
sont en développement dans le groupe de F Liu à Berkeley et utilisés dans
des stratégies antivirales (P Trang et al.; Methods Molecular Biology 252
(2004) 437-450, K Kim et al.; Nucleic Acids Research 32 (25JUN04) 3427-3434
et P Trang et al.; Cell Microbiology 6 (JUN04) 499-508) tout
particulièrement dans le cas du cytomégalovirus.
H Zou et al.; Journal of Biological Chemistry 279 (30JUL04) 32063-32070
ont maintenant visé le messager de la thymidine kinase (TK) de l'herpes
simplex virus 1 (HSV-1), et ont multiplié par 30 l'efficacité de la
ribozyme (affinité pour le substrat et activité enzymatique) par rapport à
celle d'origine en criblant des mutant aléatoires. Dans ce cas, deux
mutations de l'ARN catalytique ont un effet notable, G95>U améliore
l'efficacité du clivage et A200>C améliore l'affinité de la ribozyme pour
l'ARN messager.
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8. Il serait intéressant de pouvoir déclencher, comme un poseur de bombes,
l'expression d'un transgène grâce à une horloge programmée.
Des chercheurs du groupe de Fussenegger à Zürich ont monté une telle
horloge en se limitant aux éléments régulateurs consensus positifs et
négatifs de tous les pacemakers connus.
L'équipe a introduit les outils d'expression commandés par la tétracycline
dans un vecteur lentiviral. D Chilov et al.; Biotechnology & Bioengineering
87 (20JUL04) 234-242.
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9. Les télomères des plantes, des unicellulaires eucaryotes et de la
plupart des animaux sont constitués de répétitions en tandem copiées par la
télomérase. La Drosophile est dotée d'un système différent où ce sont deux
rétrotransposons sans longues répétitions terminales (non LTR) HeT-A de 6
kb (à ne pas confondre avec hET-A (human endothelin (ET) receptor A) et
TART de 10kb (Telomere Associated RetroTransposon) qui les constituent et
qu'on ne retrouve nulle part ailleurs dans les chromosomes.
La délétion des séquences télomériques chez Drosophila n'entraîne pas
forcément une fusion bout à bout des chromosomes. Il existe donc des
mécanismes complémentaires.
Chez les Mammifères, le gène ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) est
activé par les dommages à l'ADN et intervient selon un mécanisme inconnu
(en tout cas indépendant de la télomérase) pour réguler la longueur des
télomères et les protéger. L'homologue de ce gène chez la Drosophile est le
gène tefu (telomere fusion). En l'absence d'ATM, des fusions télomériques
ont lieu même en présence des séquences de l'élément transposable Het-A
spécifique des télomères (si j'ai bien compris, He signifie Heterochromatin
et la séquence a été clonée dans le phage ? appelé T-A).
La perte d'ATM active l'apoptose à la suite des dommages à l'ADN. Cette
perte réduit la quantité de la protéine télomérique HP1 (Heterochromatin
Protein 1) au niveau des télomères, et ceci indique qu'ATM attire des
protéines télomériques à l'extrémité des chromosomes. SR Oikemus et al.;
Genes & Development 18 (15JUL04) 1850-1861.
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10. La longueur des télomères humains est régulée négativement par la
fixation de TRF1 (Telomeric Repeat Binding Factor 1) à l'ADN double brin
des télomères. TRF1 recrute alors POT1 (Protection Of Telomeres 1), une
protéine se liant, elle, au simple brin dépassant des télomères, et
inhibant la télomérase. On vient d'identifier un composant lié, la protéine
PIP1 (POT1-interacting protein 1). PIP1 associée à POT1 et au facteur TIN2
(TRF1-INteracting factor 2) lierait POT1 au complexe TRF1. La dépression
des niveaux de PIP1 ou POT1 entraîne une élongation des télomères. JZ Ye et
al.; Genes & Development 18 (15JUL04) 1649-1654.
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Les Productions Végétales Les gènes et les génomes
11. Des chercheurs indiens se sont livrés à la collection d'allèles de
tolérance aux stress chez le riz japonica classique tempéré Nipponbare.
Cela consiste à utiliser la séquence d'un allèle comme sonde pour "pêcher"
d'autres allèles. R Latha et al.; Molecular Biotechnology 27 (JUN04) 101-
108.
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12. Des chercheurs coréens ont construit une population de riz
systématiquement marqués par l'élément tra