Biologie I

Mendel laissait entendre que seuls deux allèles, un dominant et un récessif, pouvaient exister pour un gène donné. Nous savons maintenant qu’il s’agit d’une simplification excessive. Bien que les humains individuels (et tous les organismes diploïdes) ne puissent avoir que deux allèles pour un gène donné, de multiples allèles peuvent exister au niveau de la population, de sorte que de nombreuses combinaisons de deux allèles sont observées. Notez que lorsque de nombreux allèles existent pour un même gène, la convention consiste à désigner le phénotype ou le génotype le plus courant chez les animaux sauvages comme le type sauvage (souvent abrégé « + ») ; celui-ci est considéré comme le standard ou la norme. Tous les autres phénotypes ou génotypes sont considérés comme des variantes de cette norme, ce qui signifie qu’ils s’écartent du type sauvage. Le variant peut être récessif ou dominant par rapport à l’allèle de type sauvage.

Un exemple d’allèles multiples est la couleur du pelage chez le lapin (figure 1). Ici, quatre allèles existent pour le gène c. La version de type sauvage, C+C+, s’exprime par une fourrure brune. Le phénotype chinchilla, cchcch, se traduit par une fourrure blanche à pointes noires. Le phénotype himalayen, chch, a une fourrure noire sur les extrémités et une fourrure blanche ailleurs. Enfin, le phénotype albinos, ou « incolore », cc, se manifeste par une fourrure blanche. En cas d’allèles multiples, il peut exister des hiérarchies de dominance. Dans ce cas, l’allèle de type sauvage est dominant sur tous les autres, chinchilla est incomplètement dominant sur Himalayan et albinos, et Himalayan est dominant sur albinos. Cette hiérarchie, ou série allélique, a été révélée en observant les phénotypes de chaque descendance hétérozygote possible.

Figure 1. Quatre allèles différents existent pour le gène de la couleur du pelage du lapin (C).

Figure 2. Comme on le voit en comparant la drosophile de type sauvage (à gauche) et le mutant Antennapedia (à droite), le mutant Antennapedia a des pattes sur la tête à la place des antennes.

La dominance complète d’un phénotype de type sauvage sur tous les autres mutants se produit souvent comme un effet du « dosage » d’un produit génique spécifique, de sorte que l’allèle de type sauvage fournit la quantité correcte de produit génique alors que les allèles mutants ne le peuvent pas. Pour la série d’allèles chez le lapin, l’allèle de type sauvage peut fournir une dose donnée de pigment de fourrure, tandis que les mutants fournissent une dose moindre ou aucune. Il est intéressant de noter que le phénotype himalayen est le résultat d’un allèle qui produit un produit génique sensible à la température qui ne produit du pigment que dans les extrémités les plus froides du corps du lapin.

Alternativement, un allèle mutant peut être dominant sur tous les autres phénotypes, y compris le type sauvage. Cela peut se produire lorsque l’allèle mutant interfère d’une manière ou d’une autre avec le message génétique, de sorte que même un hétérozygote possédant une copie d’allèle de type sauvage exprime le phénotype mutant. L’allèle mutant peut notamment interférer en améliorant la fonction du produit du gène de type sauvage ou en modifiant sa distribution dans l’organisme.

Un exemple de ce phénomène est la mutation Antennapedia chez la drosophile (figure 2). Dans ce cas, l’allèle mutant élargit la distribution du produit du gène et, par conséquent, l’hétérozygote Antennapedia développe des pattes sur sa tête là où ses antennes devraient se trouver.

Des allèles multiples confèrent une résistance aux médicaments chez le parasite du paludisme

Le paludisme est une maladie parasitaire chez l’homme qui est transmise par des moustiques femelles infectés, notamment Anopheles gambiae (Figure 3a), et qui se caractérise par de fortes fièvres cycliques, des frissons, des symptômes semblables à ceux de la grippe et une anémie sévère. Plasmodium falciparum et P. vivax sont les agents causals les plus courants du paludisme, et P. falciparum est le plus mortel (Figure 3b). Lorsqu’il est traité rapidement et correctement, le paludisme à P. falciparum a un taux de mortalité de 0,1 %. Cependant, dans certaines régions du monde, le parasite a développé une résistance aux traitements antipaludiques couramment utilisés, de sorte que les traitements antipaludiques les plus efficaces peuvent varier selon la région géographique.

Figure 3. Le (a) Anopheles gambiae, ou moustique africain du paludisme, agit comme un vecteur dans la transmission à l’homme du parasite responsable du paludisme (b) Plasmodium falciparum, ici visualisé par microscopie électronique à transmission en fausses couleurs. (crédit a : James D. Gathany ; crédit b : Ute Frevert ; fausse couleur par Margaret Shear ; données de barre d’échelle de Matt Russell)

En Asie du Sud-Est, en Afrique et en Amérique du Sud, P. falciparum a développé une résistance aux antipaludiques chloroquine, méfloquine et sulfadoxine-pyriméthamine. P. falciparum, qui est haploïde pendant le stade de vie où il est infectieux pour l’homme, a développé de multiples allèles mutants du gène dhps résistant aux médicaments. Des degrés variables de résistance à la sulfadoxine sont associés à chacun de ces allèles. Étant haploïde, P. falciparum n’a besoin que d’un seul allèle résistant aux médicaments pour exprimer ce trait.

En Asie du Sud-Est, différents allèles résistants à la sulfadoxine du gène dhps sont localisés dans différentes régions géographiques. Il s’agit d’un phénomène évolutif courant qui se produit lorsque des mutants résistants aux médicaments apparaissent dans une population et se croisent avec d’autres isolats de P. falciparum à proximité. Les parasites résistants à la sulfadoxine causent des problèmes humains considérables dans les régions où ce médicament est largement utilisé comme remède contre le paludisme en vente libre. Comme c’est le cas pour les agents pathogènes qui se multiplient en grand nombre au cours d’un cycle d’infection, P. falciparum évolue relativement rapidement (en une dizaine d’années) en réponse à la pression sélective des médicaments antipaludiques couramment utilisés. Pour cette raison, les scientifiques doivent constamment travailler à la mise au point de nouveaux médicaments ou de nouvelles combinaisons de médicaments pour lutter contre le fardeau mondial du paludisme.

Multiples allèles (groupes sanguins ABO) et carrés de Punnett