Microsatellite (biologie)

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Un microsatellite ou séquence microsatellite est une séquence d'ADN formée par une répétition continue de motifs composés de 2 à 10 nucléotides. Cette séquence est également appelée simple sequence repeats (SSR), short tandem repeats (STR), ou variable number tandem repeats (VNTR). De tels motifs sont très abondants chez les eucaryotes, c'est-à-dire qu'un microsatellite donné peut être présent à des milliers d'exemplaires dans le génome d'une espèce. Chez les végétaux supérieurs, par exemple, on estime qu'il y aurait en moyenne un microsatellite di- ou tri-nucléotidoiques tous les 50 kilobases^[1]. Ces séquences microsatellites sont présentes sur l'ensemble du génome, le plus fréquemment au niveau des introns des gènes mais également au niveau d'exons.

La transmission génétique de ces séquences suit les lois de Mendel de l'hérédité.

La longueur de ces séquences, c'est-à-dire le nombre de répétitions, est variable d'une espèce à l'autre, d'un individu à l'autre et d'un allèle à l'autre chez un même individu. En revanche, la localisation de ces séquences sur le génome est relativement conservée entre les espèces, c'est-à-dire que leur localisation est sensiblement la même entre des espèces phylogéniquement proches. Le nombre de ces répétitions (généralement 10 à 100 fois environ) peut être différent d'une cellule à l'autre chez un même individu du fait d'erreurs au cours de la réplication de l'ADN.

Le polymorphisme des microsatellites peut être utilisé comme marqueur génétique afin d'identifier un individu en médecine légale, réaliser un typage moléculaire de certains cancers où les erreurs de réplication peuvent être plus nombreuses que dans des cellules normales, réaliser des recherches de paternité ou identifier des cellules d'un donneur lors du suivi d'une greffe de moelle allogénique, en utilisant la technique dite de chimérisme.

Du fait de leurs caractéristiques les microsatellites peuvent aussi être utilisés comme marqueurs pour construire une carte génétique.

Motifs répétés

Les microsatellites ont souvent des motifs répétés de 1,2,3 ou 4 paires de bases.

• Motifs de 1 paire de base

Le plus souvent, on a répétition de A ou de T, et ces motifs sont issus de rétrotranscription par un virus de queues poly(A).

• Motifs de 2 paires de base

C'est par exemple la répétition du motif CA tous les 25 kb et qui sert de borne dans l'ADN.

• Motifs de 3 paires de base

Bien que la plupart des microsatellites soient extragéniques, les motifs à trois paires de base sont souvent intragéniques. Ils peuvent être responsables de maladies à répétition de triplets comme le syndrome de l'X fragile (répétition de CCG ou de CGG) ou encore la dystrophie myotonique (répétition de CTG)

Par exemple, la répétition du motif (CAG), présent notamment dans le gène codant pour le récepteur aux androgènes (gène AR sur le chromosome X), modifie suffisamment la séquence protéique pour que la sensibilité aux androgènes de ce récepteur soit affectée. Cela peut aboutir à des maladies neurologiques, notamment la Maladie de Kennedy lorsque le nombre de ces répétitions dépasse 36 (la normale étant de 9 à 32 répétitions). De même, sur le plan anatomique, la volume prostatique qui dépend de l'imprégnation androgénique, augmente lorsque le nombre de répétitions CAG diminue, favorisant ainsi le développement de l'hypertrophie bénigne de la prostate (Larré et al. BJU Int. 2007 Sep;100(3):679-84.)

La chorée de Huntington est due à une augmentation du nombre de répétition du trinucléotide CAG dans la séquence codante de la huntingtine entrainant la formation d'une queue allongée d'acides glutamiques dans la séquence de la protéine responsable à son tour de la maladie.

• Motifs de 4 paires de base

Un motif souvent retrouvé est (CAGT).

Utilisation

Les régions flanquantes des microsatellites servent d'amorces lors de la PCR. En effet, si un microsatellite donné n'est pas spécifique d'un locus, les régions flanquantes de ce microsatellite, le sont. Une paire d'amorces spécifique de ces régions flanquantes amplifiera donc spécifiquement ce seul microsatellite. Une fois la PCR réalisée, une électrophorèse sur gel d'agarose permet de séparer les différents fragments d'ADN en fonction de leur taille (donc de la taille de la séquence microsatellite). Ceux-ci ayant un polymorphisme élevé du fait du nombre de répétitions du motif, on peut distinguer les individus différents dans la population de départ ou encore distinguer les individus homozygotes des hétérozygotes. On utilise alors de préférence des microsatellites intragéniques car il y a moins de risques qu'ils aient subi des recombinaisons.

On se sert notamment de cette technique pour mettre en évidence la présence ou l'absence de la mutation à l'origine de la mucoviscidose.

Le résultat d'un test STR est un nombre de répétitions. Un haplotype est la combinaison de tous les nombres de répétitions pour plusieurs marqueurs.

Notes et références

Morgante et Olivieri, « PCR-amplified microsatellites as markers in plant genetics » sur http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/, 1993

Voir aussi

• Séquence Répétée ;
• Répétition tandem avec évolution ;
• ADN satellite, Minisatellite.
• Cartographique génétique

Sources

• Biologie Moléculaire et Médecine Jean-Claude Kaplan et Marc Delpech

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