- Centimorgan
-
Le centimorgan (Symbole cM) est l'unité de mesure de distance entre deux gènes liés. Il représente la fréquence de recombinaison lors de la méiose, entre deux gènes dont les loci sont sur un même chromosome et dont les allèles présents sur chaque chromosome définissent pour chacun d'eux, un haplotype.
1 cM = 1 % de recombinaison (1 enjambement ou crossing-over en moyenne sur cette distance pour 100 méioses).
L'équivalence entre centimorgan et longueur du segment d'ADN séparant deux marqueurs génétiques varie suivant les espèces considérées, mais également au sein d'un organisme selon les régions du génome. Chez l'être humain, 1cM équivaut en moyenne à 1 mégabase, alors que chez la plante modèle Arabidopsis thaliana 1 cM équivaut en moyenne à 200 kilobases.[1][réf. insuffisante].
Le centimorgan a été nommé en l'honneur du généticien Thomas Hunt Morgan par un de ses étudiants Alfred Sturtevant.
Sommaire
Exemple de recombinaison chez l'homme
Supposons deux gènes liés sur un même chromosome, c'est-à-dire très proches l'un de l'autre et ne se séparant pas par enjambement lors de la méiose. Par exemple dans le système de groupe sanguin MNS, sans considérer les nombreux variants mineurs de ce système, le gène codant une protéine, la glycophorine A (GPA), possède deux allèles M et N, et le gène codant une seconde protéine, la glycophorine B (GPB), possède deux allèles S et s. Il y a donc 4 haplotypes possibles dans ce système : MS, Ms, NS, Ns. Supposons un père ayant reçu de ses parents les haplotypes MS et Ns donc de génotype MS/Ns et de phénotype MNSs, marié à une femme homozygote MS/MS de phénotype MMSS. Leurs enfants seront nécessairement MS de par leur mère, et seront MS ou Ns de par leur père, mais ne pourront pas être Ms ou NS de par leur père. À moins d'une exceptionnelle recombinaison, dont la fréquence de survenue dans les familles donne une idée de la distance entre les gènes exprimée en centimorgans, les enfants MM seront nécessairement SS, et les enfants MN seront nécessairement Ss.
Haplotypes maternels MS MS Haplotypes paternels MS MS / MS MS / MS Ns MS / Ns MS / Ns Ainsi, dans l'exemple précédent, sur 4 enfants, 2 sont MMSS, et deux MNSs. Si nous connaissons à l'origine les haplotypes paternels, nous concluons qu'il n'y a aucun recombinant. Si, ce qui serait exceptionnel, nous observions dans cette famille un cinquième enfant qui serait MNSS (l'ensemble des autres marqueurs confirmant la paternité), ce serait un recombinant, et nous dirions que le pourcentage de recombinaison dans cette dernière famille est d'un enfant sur cinq, soit 20 %, donc que la distance entre les deux gènes est de 20 centimorgans. Si nous ne connaissons pas les haplotypes parentaux, la probabilité de recombinaison calculée n'est pas exactement la même du fait que les haplotypes parentaux sont déterminés à partir des enfants. Il fallait donc un grand nombre de familles (nombreuses de préférence) d'au moins deux enfants et/ou des familles étudiées sur trois générations, pour estimer, avant la biologie moléculaire, une distance exprimée en centimorgans.
La méthode des lod scores permet de cumuler les rapports, à la probabilité sous l'hypothèse d'indépendance, des probabilités d'observations calculées pour divers taux de recombinaison au sein de chaque famille étudiée. En effet, en exprimant en logarithmes décimaux les rapports calculés pour chaque taux choisi, on obtient des scores que l'on peut additionner au fur et à mesure des nouvelles familles étudiées. Le score le plus élevé obtenu pour un taux donné, correspond au maximum de vraisemblance.
Cette méthode d'étude familiale permettait, avant la biologie moléculaire, de déterminer non seulement une fréquence de recombinaison entre deux gènes, mais également l'ordre des gènes sur le chromosome lorsque trois gènes, ou plus, étaient liés.
Recombinaison chez les végétaux
Le centimorgan détermine la distance entre 2 gènes (ou plus), on peut déterminer cette distance grâce aux gamètes recombinants et aux gamètes parentaux. Les gamètes parentaux sont les gamètes qui portent les allèles des parents alors que les gamètes recombinés sont les gamètes ayant subi l'enjambement. Prenons l'exemple de pois : [jaune + lisse] x [vert et ridé] en F1, on obtient 100 % de Jv Lr
La fréquence de recombinaison est "r". La fréquence de gamètes parentaux: en proportion représente 1-r la fréquence de gamètes recombinés est r
on a:
JL = (1-r)/2
vr = (1-r)/2
Jr = (r)/2vL = (r)/2
Sur 100 gamètes produits, r auront subi une recombinaison.
Un modèle animal, la drosophile
Chez l'animal, l'utilisation de modèles comme la drosophile, nombreux individus petits à la reproduction rapide, à l'alimentation frugale, 4 gros chromosomes polytènes bien visibles dans les cellules des glandes salivaires, a permis à T. H. Morgan et ses disciples de suivre plusieurs générations d'individus au fil des semaines, et de théoriser l'origine (située sur le chromosome) et conséquences (crossing over, carte génétique...) de la génétique mendélienne.
La probabilité de recombinaison n'est pas identique chez toutes les espèces, et à l'intérieur d'une même espèce, n'est pas exactement la même chez le mâle et la femelle.
Voir aussi
Notes et références
- Meiotic recombination hotspots in plants de C. Mézard. Biochem Soc Trans. (2006) 34:531-4
Portail de la biologie cellulaire et moléculaire
Catégories :- Information génétique
- Méthode en génétique
- Unité de mesure
Wikimedia Foundation. 2010.
