Qu'est-ce qu'un marqueur génétique? Pourquoi est-ce?

Découvertes de nouveaux marqueurs génétiques qui aident à identifier et, par conséquent, pour mieux prévenir de multiples maladies.

Ces marqueurs permettent d'associer certaines mutations génétiques au risque d'apparition et de développement de nombreuses troubles héréditaires. L'utilisation de nouvelles techniques de séquençage du génome sera essentielle pour faire progresser les connaissances sur ce type de maladie et bien d'autres.

Dans cet article, nous expliquons ce qu'est un marqueur génétique, quels types de marqueurs existent, comment ils sont détectés les différentes variantes génétiques et quelles sont les principales techniques utilisées dans le séquençage génomique.

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Qu'est-ce qu'un marqueur génétique ?

Les marqueurs génétiques sont des segments de adn situé à une position connue (un locus) sur un chromosome donné. Normalement, ces marqueurs sont associés à des phénotypes de maladies spécifiques et sont très utiles pour identifier différentes variations génétiques chez des individus et des populations spécifiques.

La technologie des marqueurs génétiques à base d'ADN a révolutionné le monde de la génétique puisque grâce à eux il est possible de détecter des polymorphismes (responsables de la grande variabilité entre individus d'une même espèce) entre différents génotypes ou allèles d'un gène pour une séquence d'ADN donnée dans un groupe de gènes.

Les marqueurs qui confèrent une forte probabilité d'apparition de la maladie sont les plus utiles en tant qu'outils de diagnostic.. Un marqueur peut avoir des conséquences fonctionnelles, comme altérer l'expression ou la fonction d'un gène qui contribue directement au développement d'une maladie; et à l'inverse, il peut n'avoir aucune conséquence fonctionnelle, mais se situer à proximité d'un variant fonctionnel de sorte que le marqueur et le variant tendent à être hérités ensemble dans la population général.

Les variations de l'ADN sont classées comme "neutres" lorsqu'elles ne produisent aucun changement dans les traits métaboliques ou phénotypiques (les traits observables), et lorsqu'ils ne sont soumis à aucune pression évolutive (qu'elle soit positive, négative ou balancier); Sinon, les variations sont dites fonctionnelles.

Des mutations dans les nucléotides clés d'une séquence d'ADN peuvent modifier la composition en acides aminés d'une protéine et conduire à de nouvelles variantes fonctionnelles. Lesdites variantes peuvent avoir une efficacité métabolique supérieure ou inférieure par rapport à la séquence d'origine; ils peuvent perdre complètement leur fonctionnalité ou même en ajouter une nouvelle.

Méthodes de détection de polymorphisme

Les polymorphismes sont définis comme des variants génétiques dans la séquence d'ADN entre des individus d'une même espèce.. Ceux-ci peuvent avoir des conséquences sur le phénotype s'ils se trouvent dans des régions codantes de l'ADN.

Pour détecter ces polymorphismes, il existe deux méthodes principales: la méthode de Southern, une technique d'hybridation d'acides nucléiques; et la technique PCR de réaction en chaîne par polymérase, qui permet d'amplifier de petites régions spécifiques de matériel ADN.

En utilisant ces deux méthodes, des variations génétiques dans des échantillons d'ADN et des polymorphismes dans une région spécifique de la séquence d'ADN peuvent être identifiés. Cependant, les études réalisées montrent que dans le cas de maladies plus complexes, il est plus difficile de identifier ces marqueurs génétiques, car ils sont généralement polygéniques, c'est-à-dire causés par des défauts dans plusieurs gènes.

Types de marqueurs génétiques

Il existe deux principaux types de marqueurs moléculairess: celles de post-transcription-traduction, qui sont réalisées par une analyse ADN indirecte; et ceux de type prétranscription-traduction, qui permettent de détecter des polymorphismes directement au niveau de l'ADN et dont nous parlerons plus loin.

1. Marqueurs RFLP

Marqueurs génétiques RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) sont obtenus après extraction et fragmentation de l'ADN, en coupant une endonucléase par des enzymes de restriction.

Les fragments de restriction obtenus sont ensuite analysés par électrophorèse sur gel. Ils sont un outil fondamental pour la cartographie génomique et dans l'analyse des maladies polygéniques.

2. Marqueurs AFLP

Ces marqueurs sont bialléliques et dominants.. Les variations à plusieurs loci (dénomination multi-locus) peuvent être triées simultanément pour détecter les variations à un seul nucléotide provenant de régions génomiques inconnues, dans lequel une mutation donnée peut être fréquemment présente dans des gènes fonctionnels indéterminé.

3. microsatellites

Les microsatellites sont les marqueurs génétiques les plus populaires dans les études de caractérisation génétique. Son taux de mutation élevé et son caractère codominant permettent d'estimer la diversité génétique au sein et entre différentes races, et le brassage génétique entre races, même si elles sont étroitement en rapport.

4. Marqueurs d'ADN mitochondrial

Ces marqueurs fournir un moyen rapide de détecter l'hybridation entre espèces ou sous-espèces.

Des polymorphismes dans certaines séquences ou dans la région de contrôle de l'ADN mitochondrial ont largement contribué à l'identification du progéniteurs d'espèces domestiques, établir des schémas géographiques de diversité génétique et comprendre les comportements de reproduction. domestication.

5. Marqueurs RAPD

Ces marqueurs sont basés sur la technique de réaction en chaîne par polymérase ou PCR. Les fragments obtenus par RAPD sont amplifiés dans différentes régions aléatoires.

Son utilité réside dans le fait qu'il s'agit d'une technique facile à utiliser et qui permet de distinguer rapidement et simultanément de nombreux polymorphismes. Il a été utilisé dans l'analyse de la diversité génétique et l'amélioration et la différenciation des lignées clonales.

Techniques de séquençage du génome

Bon nombre des maladies qui existent ont une base génétique. La cause est généralement déterminée par l'apparition d'une ou plusieurs mutations qui provoquent la maladie ou, du moins, augmentent le risque de la développer.

L'une des techniques les plus courantes pour détecter ces mutations et qui a été utilisée jusqu'à récemment est l'étude d'association génétique., qui impliquent le séquençage de l'ADN d'un ou d'un groupe de gènes suspectés d'être impliqués dans une certaine maladie.

Les études d'association génétique étudient les séquences d'ADN dans les gènes des porteurs et des personnes saines, afin de trouver le(s) gène(s) responsable(s). Ces études ont tenté d'inclure des membres d'une même famille pour augmenter la probabilité de détection de mutations. Cependant, ce type d'étude ne permet d'identifier que des mutations liées à un seul gène, avec les limites que cela implique.

Ces dernières années, de nouvelles techniques de séquençage ont été découvertes qui ont permis de surmonter ces limitations, connues sous le nom de techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS). Anglais). Ceux-ci permettent de séquencer le génome en investissant moins de temps (et moins d'argent). En conséquence, des études dites d'association à l'échelle du génome ou GWAS (études d'association à l'échelle du génome) sont actuellement menées.

Le séquençage génomique par GWAS permet d'explorer toutes les mutations présentes dans le génome, augmentant de façon exponentielle la probabilité de trouver les gènes responsables d'une certaine maladie. Cela a conduit à la création de consortiums internationaux avec des chercheurs du monde entier partageant des cartes chromosomiques avec les variantes à risque d'une multitude de maladies.

Cependant, les GWAS ne sont pas sans limites, telles que leur incapacité à tenir pleinement compte du risque génétique et familial. des maladies courantes, les difficultés à évaluer les variants génétiques rares ou la faible taille d'effet obtenue dans la plupart des études. Des aspects sans doute problématiques qui devront être améliorés dans les années à venir.

Références bibliographiques:

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