Variations entre les gènes
Les variations entre les gènes, appelées polymorphismes, entraînent la production de différents produits géniques (c’est-à-dire de protéines) et sous-tendent les caractéristiques uniques de chaque individu. En général, un gène donné est assez semblable au même gène dans un autre organisme – en d’autres termes, la séquence de nucléotides est conservée. Par exemple, les gènes qui codent pour l’enzyme métabolisant l’alcool, l’alcool déshydrogénase, ont la même taille et la même séquence de bases chez la plupart des individus. Cependant, de petites différences dans la séquence de base, affectant aussi peu qu’un nucléotide, peuvent donner lieu à une protéine différente. Dans certains cas, ces modifications permettent encore au gène de produire une protéine fonctionnelle, mais avec de légères variations qui peuvent affecter sa fonction. D’autres modifications de la séquence nucléotidique, en revanche, peuvent aboutir à une protéine non fonctionnelle ou incomplète. La capacité à conserver les séquences codant pour des enzymes importantes est manifestement importante pour les cellules et les organismes.
Un aspect important de la recherche actuelle en génétique est l’identification de groupes au sein des populations qui portent des polymorphismes dans divers gènes, ce qui entraîne des variantes de gènes appelées allèles. L’identification de ces polymorphismes peut aider les scientifiques à mieux comprendre comment les fonctions de ces gènes et de leurs protéines codées diffèrent et comment elles sont liées à certaines maladies ou autres caractéristiques. Par exemple, certaines personnes produisent-elles une forme d’alcool déshydrogénase plus (ou moins) efficace que d’autres ? Et cela influence-t-il leur risque de développer un alcoolisme ?
Pour mieux comprendre comment les gènes sont liés aux maladies et à d’autres caractéristiques, les National Institutes of Health ont créé le projet du génome humain, qui a entrepris de cartographier le génome humain en séquençant la totalité de la séquence d’ADN présente dans les cellules humaines. (Des efforts de cartographie similaires ont également été menés pour de nombreux autres organismes.) Ce projet a permis de déterminer non seulement que la séquence d’ADN est hautement conservée chez les humains (environ 99,5 % est la même chez tous les humains), mais aussi qu’il existe de nombreuses combinaisons de variantes génétiques qui se transmettent ensemble et qui sont connues sous le nom d’haplotypes.
Pour identifier ces variations dans des populations comportant un grand nombre d’échantillons, les chercheurs utilisent des sondes génétiques pour des gènes spécifiques dont la séquence est connue. Ces sondes sont généralement de courtes séquences d’ADN ou d’ARN complémentaires d’une partie distinctive du gène d’intérêt. Cette sonde est ensuite marquée, par exemple, d’une étiquette fluorescente afin qu’elle puisse être détectée si elle interagit avec la séquence d’ADN complémentaire correspondante dans un échantillon.
Cette idée d’utiliser des sondes pour identifier des différences dans les séquences d’ADN peut être étendue à des études à grande échelle analysant de nombreuses variantes de gènes dans un certain nombre d’organismes. Ces études d’association à l’échelle du génome (GWAS) permettent aux chercheurs d’identifier un grand nombre de variantes et de les relier à différents résultats – par exemple, ceux associés à différentes maladies, comme l’alcoolisme.
L’identification de gènes candidats d’une importance particulière, que ce soit par le biais de sondes individuelles ou de méthodes à grande échelle comme les GWAS, permet ensuite d’étudier plus en détail les caractéristiques et les expressions particulières de ces gènes et leur rôle dans la maladie.