• Réduire le texte

    Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte

    Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte

    Augmenter le texte
  • Imprimer

    Imprimer

Un mécanisme fondamental élucidé : dominance-récessivité des gènes

En 2014, une publication parue dans Science donne une explication globale au phénomène de dominance-récessivité des gènes, mettant fin à une enquête scientifique qui a débuté au 19ième siècle. Ces résultats sont le fruit d’une collaboration entre plusieurs instituts, dont l’Inra.

Castration de fleurs d'arabidopsis en serre protégée.. © Inra, MAITRE Christophe
Par Pascale Mollier
Publié le 17/06/2016

Près d’un siècle de travaux a été nécessaire pour élucider les mécanismes de dominance-récessivité entre allèles. C’est un des rares cas en biologie pour  lesquels on peut maintenant répondre à ces deux questions de base que sont : Pourquoi ce mécanisme ? Comment fonctionne-t-il ?

Une controverse comme point de départ

La dominance génétique est l’un des phénomènes les plus anciens décrits en génétique par Gregor Mendel au 19ième siècle. Elle postule que, chez un individu hétérozygote pour un locus donné, l'un des deux allèles homologues l'emporte sur l'autre et contrôle le phénotype. Les groupes sanguins en sont un exemple bien connu : les groupes A et B sont dominants sur le groupe O, ce qui fait que les individus hétérozygotes A/O expriment  le groupe sanguin A, et non pas O.

Mais pourquoi et comment se fait-il que certains allèles soient dominants et d'autres récessifs ? Dans les années 1930, Fisher (1) pense que la dominance peut être une conséquence directe de la sélection naturelle, les meilleures allèles étant sélectionnés et devenant « dominants ». Wright (2) pense pour sa part que la sélection naturelle n’exerce pas une force suffisante pour expliquer le phénomène. Il suggère qu’il existe un « modifieur de dominance », élément génétique propre à un allèle et qui détermine son statut de dominance et de récessivité.

Le mécanisme élucidé en 2010 

Près d’un siècle plus tard, en 2010, une équipe japonaise (3) donne raison à Wright et démontre que le modifieur de dominance est un petit ARN, codé par une portion de séquence de l'allèle dominant. Cet ARN reconnait une séquence spécifique sur l'allèle récessif dont il empêche l’expression.

Ce système semble simple pour un couple d’allèles. Mais comment expliquer la dominance dans un système comportant de nombreux allèles ? Comment s’établit la hiérarchie de dominance dans un réseau d’allèles ?

Une explication globale donnée en 2014

En 2014, une publication dans Science démontre la cohérence du modèle petit ARN-cible dans un système pluri-allélique (4) et reconstitue l’histoire évolutive ayant abouti à la mise en place de ce système. Ce travail est le fruit d’une collaboration interdisciplinaire entre plusieurs instituts, dont l’Inra (5). 

Schéma dominance-récessivité multiallélique. © Science 5 décembre 2014
Schéma dominance-récessivité multiallélique © Science 5 décembre 2014

Les chercheurs démontrent qu’il existe une hiérarchie linéaire dans les relations de dominance. Dans cette chaîne, un allèle est dominant sur tous les autres : son petit ARN reconnait une cible présente sur tous les autres allèles, un deuxième allèle est dominant sur tous les autres sauf le premier, jusqu'au dernier allèle qui est récessif vis-à-vis de tous les autres : celui-ci n’émet pas de petit ARN, mais possède les cibles de tous les petits ARN des autres allèles.

Le succès de la convergence disciplinaire

Débats  passionnés, modèles mathématiques et prédictions théoriques, mesures génétiques et phénotypiques, validations fonctionnelles et reconstruction historique : tout cela est classique en biologie. Ce qui est exceptionnel dans cette étude, c'est que toutes ces approches soient combinées simultanément sur un même objet. C'est pourtant nécessaire pour apporter une explication complète en biologie, comme l'énonce Dobzhanski (6) en 1973 : "Rien n'a de sens en biologie si ce n'est à la lumière de l'évolution".

 

(1) Ronald Aylmer Fisher (1890-1962) est un biologiste et statisticien britannique.

(2) Sewall Green Wright (1889-1988) est un généticien américain.

(3) Y. Tarutani et al. 2010. Nature 466, 983–986. Cette équipe a étudié une paire d’allèles du système d’auto-incompatibilité chez le chou.

(4) Le système d’auto-incompatibilité chez Arabidopsis.

(5) Ces travaux sont le fruit d’une collaboration inter-instituts (CNRS, Université de Lille 1, Inra, Université Claude Bernard Lyon 1, Ecole Normale Supérieure de Lyon), avec des partenaires du Swiss Federal  Institute of Technology de Zurich. Ils sont essentiellement dirigés par Vincent Castric (labo “Evo-Eco-Paléo”, UMR CNRS-Université Lille 1).

(6) Theodosius Dobzhansky (1900-1975) est un biologiste et généticien russe.

Référence

Durand E, Méheust R, Soucaze M, Goubet PM, Gallina S, Poux C, Fobis-Loisy I, Guillon E, Gaude T, Sarazin A, Figeac M, Prat E, Marande W, Bergès H, Vekemans X, Billiard S, Castric V. 2014. Dominance hierarchy arising from the evolution of a complex small RNA regulatory network. Science 5 décembre 2014.

Contact Inra : Hélène Bergès, Centre National des Ressources Génomiques Végétales, Inra UPR 1258, Castanet-Tolosan, France.

Fleur d'Arabidopsis thaliana. © Inra, David Bouchez

Pour en savoir plus

Lire le dossier complet pour connaître l’histoire de cette découverte en trois épisodes…