NHGRI Division of Intramural Research

Qu’est-ce que le génome canin ?

Le corps d’un chien contient des trillions de cellules. La plupart de ces cellules contiennent un noyau. Chez le chien, on trouve 38 paires d’autosomes (chromosomes non sexuels) dans chaque noyau, soit un total de 76 chromosomes plus les deux chromosomes sexuels (X et Y) pour un grand total de 78. Lors de la conception, un chien reçoit une copie de chaque chromosome de chacun de ses parents. Les chromosomes sont constitués d’acide désoxyribonucléique (ADN), la « molécule de la vie ».

L’ADN est constitué de petits blocs de construction chimiques appelés « nucléotides » ou « bases », qui se déclinent en quatre types : adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T). Tous les organismes vivants, y compris les humains, utilisent ce code à quatre lettres. Les bases sont appariées en unités fixes d’adénine-thymine (A-T) et de guanine-cytosine (G-C). Le chien possède environ trois milliards de paires de bases dans chaque cellule. Les gènes sont définis par une séquence unique de nucléotides qui peut compter aussi peu qu’une centaine de bases ou autant qu’un million. La séquence de chaque gène est appelée son « code ». Par exemple, le code d’un gène peut conduire à des protéines qui ajoutent de la couleur à une tige de cheveux, le code d’un autre gène produit des enzymes pour digérer les aliments, et un troisième gène dirigera la formation d’anticorps qui combattent les maladies. Pour un gène donné, le code est très précis ; une seule erreur dans la séquence d’ADN pourrait avoir des conséquences désastreuses pour la santé de votre chien.

Chacun des 78 chromosomes contient les codes de centaines de gènes. Les gènes codent la machinerie nécessaire à la fabrication des protéines, qui constituent à leur tour la structure physique du corps. Les protéines sont nécessaires à tous les systèmes clés de l’organisme, tels que le système nerveux ou le système digestif. Chaque gène possède un code spécifique qui est transmis du parent à la progéniture. Le terme « génome canin » fait référence à la séquence complète du génome du chien, y compris tous les gènes et les espaces intermédiaires. Les gènes peuvent déterminer le développement de votre chien, de la couleur de sa fourrure à ses traits de personnalité et, dans certains cas, les maladies auxquelles il sera sensible.

Adaptées de l’image ADN du NHGRI Intramural Publication
Support Office, images de chiens
courtesy of © AKC/Mary Bloom

Adapté de NHGRI Intramural Publication
Support Office blue DNA image

La séquence suivante est un exemple de séquence nucléotidique : GGAAACCTGGTATA…. Vous trouverez également sur cette page des photos de l’ADN en gros plan. La séquence du génome du chien a été publiée en 2005 (Lindblad-Toh et al. 2005).

Localisation des gènes par « cartographie génétique »

Pour localiser les séquences nucléotidiques responsables des traits d’intérêt, les chercheurs doivent passer au peigne fin environ 3 milliards de paires de bases, soit la longueur du génome canin. Tout l’ADN ne contient pas de gènes. La plupart des séquences d’ADN sont connues sous le nom d’ADN non codant, qui peut jouer des rôles régulateurs tels que l’activation ou la désactivation des gènes, la détermination de la quantité de chaque gène à produire ou l’orientation de l’ARN messager codé dans la cellule. Pour trouver une mutation qui contrôle ou est associée à une caractéristique, les scientifiques comparent généralement l’ADN des chiens qui présentent cette caractéristique à celui des chiens qui ne la présentent pas. Cela peut être assez simple lorsqu’il s’agit d’étudier les gènes qui contrôlent l’apparence, cependant, c’est beaucoup plus difficile lorsqu’il s’agit d’étudier les maladies ou le comportement des chiens (Spady et al. 2008 ; Parker et al. 2006).

Pour la plupart des comparaisons à l’échelle du génome, nous utilisons une « puce SNP » canine, c’est une méthode pour lire plus de 100 mille points sur le génome en une seule fois. La puce SNP canine la plus récente compte plus de 170 000 SNP (décrite dans Vaysse et al. 2011). Les SNP, ou polymorphismes nucléotidiques simples, représentent des bases uniques dans le génome qui sont fréquemment mutées. La plupart n’ont rien à voir avec la maladie, mais ils servent de panneaux de signalisation (« marqueurs ») pour naviguer dans le génome du chien. L’association est déterminée en calculant la différence de fréquence de chaque marqueur chez les chiens atteints de la maladie ou du caractère en question par rapport aux chiens qui n’en sont pas atteints. Une fois qu’une association significative entre un SNP et un trait est trouvée, les scientifiques étudient les gènes et séquences adjacents pour essayer de trouver le variant ou la combinaison de variants qui contribue au trait d’intérêt.

Séquençage du génome

En raison des améliorations technologiques qui ont réduit le prix du séquençage, nous pouvons maintenant utiliser le séquençage du génome entier pour trouver les mutations d’intérêt. Au cours des 30 dernières années, les scientifiques ont fait des progrès remarquables dans la technologie du séquençage des gènes, de sorte qu’il est désormais possible de déterminer la séquence du génome entier d’un organisme en quelques jours. La technologie de séquençage révèle plus de secrets des gènes canins beaucoup plus rapidement que jamais auparavant.

La technique va droit au cœur du code génétique ; en déchiffrant la séquence exacte des bases lettrées qui composent chaque gène, et les séquences autour et entre les gènes qui aident à la régulation.

Courtesy of the NHGRI Intramural Publication Support Office

Learning About Mutations

Une fois que les scientifiques ont séquencé un gène, on pourrait penser que leur travail est terminé, mais ce n’est pas si simple. Ils doivent maintenant déterminer si les changements détectés dans le code génétique modifient réellement la façon dont le gène fonctionne. Tous les chiens ne possèdent pas des versions identiques du même gène. Les variations génétiques se produisent lorsque des « erreurs » sont commises dans les mécanismes de duplication ou de réparation de la cellule, ce qui entraîne un changement permanent de la séquence nucléotidique du gène. Ces mutations conduisent à des formes variantes d’un gène, appelées allèles, qui peuvent modifier la fonction du gène. Si ces mutations existent dans les cellules germinales, elles peuvent être transmises à la future descendance. La plupart des gènes contrôlent plus d’une fonction chez le chien. Souvent, la façon dont un gène est exprimé, ou activé pour fabriquer des protéines, peut avoir un effet direct sur le fonctionnement d’autres gènes. Il est déconcertant de constater que si certaines erreurs dans le code peuvent rendre un gène inactif et que d’autres peuvent augmenter ou ajouter de l’activité à un gène, la majorité des modifications n’ont que peu ou pas de conséquences. Il s’agit souvent d’un puzzle complexe à résoudre. Les scientifiques, toujours conscients du fait que les allèles indésirables et les bons allèles seront transmis des parents à la progéniture, travaillent souvent pendant des années pour comprendre la véritable fonction d’une protéine afin d’améliorer la santé des chiens qu’ils étudient. Cependant, avec l’aide de la bioinformatique, l’approche statistique pour comprendre de vastes ensembles de données biologiques, nous avons accès à de nombreux outils pour percer les secrets du génome du chien. Grâce à des approches nouvelles et sophistiquées, des bioinformaticiens talentueux peuvent comparer les séquences génomiques d’un grand nombre d’individus pour trouver des mutations uniques. Dans le cadre du projet sur le génome canin, nous modelons souvent nos approches sur les techniques apprises dans le cadre du projet sur le génome humain.

Maladies génétiques et génome canin

Les chercheurs ont identifié plus de 360 troubles génétiques qui se manifestent à la fois chez l’homme et chez le chien, dont environ 46% ne se manifestent que dans une ou quelques races. Pour la plupart d’entre eux, la lésion génétique sous-jacente n’a pas été trouvée.

Le cancer est une maladie génétique, mais toutes les mutations qui entraînent un cancer ne sont pas héréditaires. Tout au long de la vie, l’ADN contenu dans les cellules du corps d’un chien est capable de subir des modifications génétiques spontanées. Au fil des ans, ces mutations génétiques peuvent s’accumuler ou se produire dans des gènes importants. Si une seule cellule accumule suffisamment de mutations ou acquiert une variation dans un gène critique, la cellule peut commencer à se diviser et à croître de manière incontrôlée. La cellule cessera alors de remplir la fonction pour laquelle elle a été conçue, ce qui peut conduire à un cancer. On a identifié certains gènes puissants qui peuvent déclencher eux-mêmes le processus, souvent par une simple mutation. Vous avez peut-être entendu parler des gènes de susceptibilité au cancer du sein BRCA1 et BRCA2. Ils font partie de cette dernière catégorie. Enfin, les facteurs environnementaux contribuent également au cancer, comme l’exposition au soleil et le cancer de la peau chez l’homme.

Un diagnostic de cancer survient généralement lorsqu’une croissance incontrôlée forme des masses de cellules appelées tumeurs. Chaque cellule contient une copie du gène muté identique à celle de la cellule mutée d’origine. Les cellules tumorales peuvent migrer vers d’autres organes et commencer à s’y développer. Ce phénomène est appelé métastase. L’objectif du traitement anticancéreux est de tuer toutes les cellules tumorales d’une personne atteinte, car une seule cellule restante peut provoquer une récidive du cancer. La radiothérapie est utilisée comme une « thérapie locale », visant à tuer les cellules à l’intérieur même du site de la tumeur. De la même manière, la chirurgie est souvent utilisée pour enlever la tumeur. La chimiothérapie est une « thérapie systémique » qui tue les cellules à croissance rapide, à la fois de la tumeur et, espérons-le, celles qui ont voyagé vers d’autres organes.

À ce jour, le traitement de la plupart des maladies est entrepris rétrospectivement, une fois que la maladie est diagnostiquée. Chez les chiens, cela se fait souvent à un stade avancé car ils sont incapables de dire à quelqu’un qu’ils ne se sentent pas bien. Les progrès de la recherche génétique devraient améliorer cette approche. En effet, l’une des possibilités les plus excitantes dans l’étude du cancer réside dans la capacité d’utiliser la génomique pour identifier les mutations et diagnostiquer le cancer avant qu’il ne devienne un problème majeur. À terme, nous espérons produire des tests génétiques permettant d’identifier les mutations délétères avant qu’un chien ne tombe malade. Enfin, la communauté scientifique espère travailler avec la communauté de l’élevage canin pour épuiser les allèles de susceptibilité aux maladies dans les populations.

Dernière modification : Mardi, 13-Fév-2018 13:07:00 EST