Lors de l’étude des relations entre le génotype et le phénotype, il est important d’examiner les statistiques de l’apparition de phénotypes dans un groupe de génotypes connus., En d’autres termes, étant donné un groupe de génotypes connus pour un trait, combien de génotypes identiques montrent le phénotype apparenté? Vous pourriez être surpris d’apprendre que, pour certains traits, le phénotype peut se produit pas aussi souvent que le génotype. Par exemple, disons que tout le monde dans la population W porte les mêmes combinaisons d’allèles pour un certain trait, mais seulement 85% de la population montre réellement le phénotype attendu de ces combinaisons d’allèles. La proportion de génotypes qui présentent effectivement des phénotypes attendus est appelée pénétrance. Ainsi, dans l’exemple précédent, la pénétrance est de 85%., Cette valeur est calculée à partir de l’examen des populations dont nous connaissons les génotypes.
en fait, de grandes études de population sont nécessaires pour mesurer la pénétrance, et les études de pénétrance nous aident à prédire la probabilité qu’un trait soit évident chez ceux qui portent les allèles sous-jacents. En général, lorsque l’on sait que le génotype est présent mais que le phénotype n’est pas observable, le trait montre une pénétrance incomplète. Fondamentalement, tout ce qui montre moins de 100% de pénétrance est un exemple de pénétrance incomplète., Par conséquent, bien que la pénétrance d’un trait soit une valeur statistiquement calculée basée sur l’apparition d’un phénotype parmi les génotypes connus, la pénétrance incomplète est simplement une description qualitative d’un groupe de génotypes connus.
un exemple spécifique de pénétrance incomplète est la maladie osseuse humaine ostéogenèse imparfaite (OI). La majorité des personnes atteintes de cette maladie ont une mutation dominante dans l’un des deux gènes qui produisent le collagène de type 1, COL1A1 ou COL1A2. Le collagène est un tissu qui renforce les os et les muscles et plusieurs tissus corporels., Les personnes atteintes D’OI ont des os faibles, une couleur bleuâtre dans le blanc de leurs yeux et une variété d’affections qui causent une faiblesse dans leurs articulations et leurs dents. Cependant, cette maladie n’affecte pas tous ceux qui ont des mutations COLIA1 et COLIA2 de la même manière. En fait, certaines personnes peuvent être porteuses de la mutation mais ne présentent aucun symptôme. Ainsi, les familles peuvent sans le savoir transmettre la mutation d’une génération à l’autre par l’intermédiaire de quelqu’un qui porte la mutation mais n’exprime pas le phénotype OI.,
des exemples de pénétrance incomplète tels que L’OI démontrent que même les maladies monogéniques n’ont pas de profils d’expression prévisibles dans une population. Est-il possible d’expliquer cette imprévisibilité? Nous allons réfléchir à ce sujet. Si deux personnes ont la même mutation dominante dans COL1A1, pourquoi une seule d’entre elles pourrait-elle réellement présenter des symptômes D’OI? Cela pourrait-il avoir à voir avec d’autres gènes qui sauvent le mauvais effet d’un gène de collagène muté? Se pourrait-il que ceux qui ont OI expriment simplement plus de collagène muté que la personne qui n’est pas affectée?, Pour considérer les explications possibles de la pénétrance incomplète, nous devons nous rappeler combien d’étapes il y a entre la transcription des gènes et l’expression des protéines.
notez que l’expression d’autres gènes, tels que les régulateurs transcriptionnels ou translationnels, peut influencer l’effet final d’un produit génique. Tout ce qui interfère avec la voie de la transcription à l’activation des protéines est connu comme un facteur épigénétique. En effet, il existe de multiples points où un autre produit génique peut intervenir dans les étapes précédant la production d’une protéine., L’interférence à ces étapes pourrait arrêter complètement la production, créer une forme modifiée de la protéine qui pourrait ne jamais être active, ou faire un certain nombre d’autres choses qui rendent le gène silencieux. Donc, l’étape finale d’une protéine active reflète beaucoup de différents processus qui conduisent à la séquence d’acides aminés et ultime forme des protéines, qui peuvent être perturbés par d’autres gènes. En outre, certains gènes peuvent augmenter ou diminuer les taux de transcription, ce qui modifie la quantité totale de protéines produites., Ainsi, les gènes qui affectent la forme finale et la quantité d’expression d’un autre gène peuvent influer sur la formation du phénotype dérivé du gène régulé (Figure 1).
alors, si tant de différents points de modification possibles pour un produit génétique existent, comment pouvons-nous affiner la question de savoir ce qui cause la pénétrance incomplète? Fait intéressant, certains scientifiques ont effectivement essayé de le faire en observant comment les mutations génétiques qui causent OI affectent les souris. Ces chercheurs ont inséré une forme mutée de COL1A1 dans des souris et les ont élevées afin qu’elles contiennent toutes cette mutation., Les souris ont été touchées de la même manière que celles atteintes d’OI humaine: beaucoup avaient une faiblesse osseuse sévère et de multiples fractures osseuses, même à la naissance. En fait, lorsque les chercheurs ont examiné de près les os de souris, ils ont constaté que 70% des souris avec le gène col1a1 muté présentaient des signes D’OI (fractures osseuses); cependant, les 30% restants semblaient tout à fait normaux. Chez ces souris sans phénotype OI, il y avait la même quantité D’expression de COL1A1 que chez les souris qui présentaient le phénotype., En outre, les chercheurs ont utilisé une souche de race pure de souris qui avait peu de variabilité dans leurs génomes pour commencer. Cela signifie que le contexte génétique dans lequel COL1A1 a été exprimé n’a pas varié parmi les souris étudiées. Pourtant, malgré le fait que toutes les souris avaient des génomes extrêmement similaires et qu’elles exprimaient toutes la même quantité de COL1A1, 30% d’entre elles ne présentaient aucun phénotype OI. Ces résultats continuent à être perplexe.
par conséquent, même les puissantes techniques expérimentales actuellement disponibles ne peuvent expliquer la pénétrance., Les deux explications les plus populaires pour la pénétrance incomplète, le fond génétique et les niveaux d’expression variables, n’expliquaient pas l’absence de phénotype chez 30% des souris (Pereira et al., 1994).