Élément transposable

Types

Les transposons ne sont qu'un des nombreux types d'éléments génétiques mobiles. Les transposons eux-mêmes sont de deux types selon leur mécanisme, qui peut être soit "copier-coller" (classe I) soit "couper-coller" (classe II).

Classe I (rétrotransposons) : Ils se copient en deux étapes, d'abord de l'ADN à l'ARN par transcription, puis de l'ARN à l'ADN par transcription inverse. La copie de l'ADN est ensuite insérée dans le génome dans une nouvelle position. Les rétrotransposons se comportent de manière très similaire aux rétrovirus, comme le VIH.

Classe II (transposons d'ADN) : En revanche, les mécanismes de transposition par copier-coller des transposons de classe II ne font pas intervenir d'ARN intermédiaire.

Un transposon d'ADN bactérien

En tant que causes de maladie

Les transposons sont des mutagènes. Ils peuvent endommager le génome de leur cellule hôte de différentes manières :

• Un transposon ou un rétroposon qui s'insère dans un gène fonctionnel désactivera très probablement ce gène.
• Lorsqu'un transposon quitte un gène, l'écart qui en résulte ne sera probablement pas réparé correctement.
• Les copies multiples d'une même séquence, telles que les séquences Alu, peuvent entraver l'appariement chromosomique précis lors de la mitose et de la méiose, ce qui entraîne des croisements inégaux, l'une des principales raisons de la duplication des chromosomes.

Utilisez

Les transposons peuvent transporter des gènes accessoires, tels que des gènes de résistance aux antibiotiques. Ils peuvent être utilisés pour introduire un gène dans l'ADN d'un organisme. Cela a été fait avec la mouche des fruits (Drosophila melanogaster) en plaçant le transposon dans l'embryon.

Exemples

• Les premiers transposons ont été découverts dans le maïs (Zea mays), par Barbara McClintock en 1948, pour lequel elle a reçu un prix Nobel en 1983. Elle a remarqué des mutations chromosomiques causées par ces transposons. Environ 50 % du génome total du maïs est constitué de transposons. Le système Ac/Ds décrit par McClintock est constitué de transposons de classe II.
• Une famille de transposons chez la mouche des fruits Drosophila melanogaster sont appelés éléments P. Ils ne semblent être apparus dans l'espèce qu'au milieu du XXe siècle. En 50 ans, ils se sont répandus dans toutes les populations de l'espèce. Les éléments P artificiels sont utilisés pour insérer des gènes dans la drosophile en injectant l'embryon.
• La forme de transposon la plus courante chez l'homme est la séquence Alu. Elle est longue d'environ 300 bases et peut être trouvée entre 300 000 et un million de fois dans le génome humain.
• Les éléments ressemblant à des marins sont une autre classe importante de transposons que l'on trouve chez de nombreuses espèces, y compris les humains. Le transposon Mariner a été découvert pour la première fois par Jacobson et Hartl à Drosophila. Cet élément transposable de classe II est connu pour son étrange capacité à être transmis horizontalement chez de nombreuses espèces. On estime à 14 000 le nombre de copies de Mariner dans le génome humain, soit 2,6 millions de paires de bases.

Évolution

Les transposons se retrouvent dans de nombreuses formes de vie. Ils peuvent être apparus indépendamment à de nombreuses reprises, ou peut-être une seule fois, puis s'être répandus dans d'autres royaumes par transfert horizontal de gènes.

Si certains transposons peuvent conférer des avantages à leurs hôtes, la plupart sont considérés comme des parasites égoïstes de l'ADN. De ce fait, ils sont similaires aux virus. Divers virus et transposons partagent également des caractéristiques dans la structure de leur génome et leurs capacités biochimiques, ce qui conduit à la spéculation qu'ils partagent un ancêtre commun.

Une activité de transposon excessive peut détruire un génome, ce qui est mortel. De nombreux organismes ont développé des mécanismes pour les inhiber. Les bactéries peuvent utiliser la délétion de gènes pour éliminer les transposons et les virus de leur génome, tandis que les organismes eucaryotes utilisent l'interférence ARN (ARNi) pour inhiber l'activité des transposons.

Dans les cellules d'animaux vertébrés, la quasi-totalité des plus de 100 000 transposons d'ADN d'un génome codent pour des polypeptides inactifs. Chez l'homme, tous les transposons de classe I sont inactifs. Le premier transposon d'ADN utilisé comme outil à des fins génétiques, le système de transposons de la Belle au bois dormant, est un transposon qui a été ressuscité d'un long sommeil évolutif.

Rôle dans le système immunitaire

Les transposons peuvent avoir été cooptés par le système immunitaire des vertébrés comme moyen de produire une diversité d'anticorps : Le système de recombinaison du V(D)J fonctionne par un mécanisme similaire à celui des transposons. Il s'agit d'un système de trois gènes qui se réarrangent dans la production de lymphocytes de vertébrés. Le système code diversement les protéines pour faire correspondre les antigènes des bactéries, des virus, des parasites, des cellules dysfonctionnelles telles que les cellules tumorales et les pollens.

La séquence finale de l'ADN, et donc la séquence de l'anticorps, est très variable, même lorsque les deux mêmes segments V, D ou J sont réunis. Cette grande diversité permet à la recombinaison de la VDJ de générer des anticorps, même contre des microbes que ni l'organisme ni ses ancêtres n'ont jamais rencontrés auparavant.