HAPLOTYPE: MÉTHODES D'ÉTUDE, DIAGNOSTICS, MALADIES, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

Un haplotype est une région du génome qui a tendance à être héritée ensemble sur plusieurs générations; généralement, tout est sur le même chromosome. Les haplotypes sont le produit d'une liaison génétique et restent intacts pendant la recombinaison génétique.

Le mot «haplotype» est dérivé d'une combinaison du mot «haploïde» et du mot «génotype». «Haploïde» se réfère à des cellules avec un seul ensemble de chromosomes et «génotype» se réfère à la constitution génétique d'un organisme.

Schéma de la distribution des haplotypes du chromosome Y dans les populations asiatiques (Source: Moogalord via Wikimedia Commons) Suivant la définition, un haplotype peut décrire une paire de gènes ou plus qui sont hérités ensemble sur un chromosome d'un parent, ou il peut décrire un chromosome hérité entièrement d'un parent, comme le chromosome Y chez les hommes.

Par exemple, lorsque les haplotypes partagent des gènes pour deux caractères phénotypiques différents, tels que la couleur des cheveux et la couleur des yeux, les personnes qui possèdent le gène de la couleur des cheveux possèdent également l'autre gène de la couleur des yeux.

Les haplotypes sont l'un des outils les plus utilisés aujourd'hui pour l'étude de la généalogie, pour retracer l'origine des maladies, pour caractériser la variabilité génétique et la phylogéographie de populations de différents types d'êtres vivants.

Il existe de multiples outils pour l'étude des haplotypes, l'un des plus utilisés aujourd'hui est "Haplotype map" (HapMap), qui est une page web qui permet de déterminer quels sont les segments du génome qui sont des haplotypes.

Méthodes d'étude

Les haplotypes représentent une opportunité de comprendre l'hérédité des gènes et leur polymorphisme. Avec la découverte de la technique de «Polymerase Chain Reaction» (PCR), de nombreux progrès ont été réalisés dans l'étude des haplotypes.

Il existe actuellement de nombreuses méthodologies pour l'étude des haplotypes, parmi les plus remarquables:

Séquençage de l'ADN et détection des polymorphismes mononucléotidiques (SNP)

Le développement de technologies de séquençage de nouvelle génération a représenté un grand pas en avant pour l'étude des haplotypes. Les nouvelles technologies permettent la détection de variations allant jusqu'à une seule base nucléotidique dans des régions spécifiques d'un haplotype.

En bioinformatique, le terme haplotype est également utilisé pour désigner l'hérédité d'un groupe de polymorphismes mononucléotidiques (SNP) dans des séquences d'ADN.

En combinant des programmes de bioinformatique avec la détection des haplotypes à l'aide du séquençage de nouvelle génération, la position, la substitution et l'effet de chaque changement de base dans le génome d'une population peuvent être identifiés avec précision.

Microsatellites (SSRS)

Les microsatellites ou SSRS, tirent leur nom de l'anglais «S imple Sequence Repeat and Short Tandem Repeat». Ce sont de courtes séquences nucléotidiques qui se répètent successivement dans une région du génome.

Il est courant de trouver des microsatellites à l'intérieur d'haplotypes non codants, par conséquent, grâce à la détection de variations du nombre de répétitions microsatellites, les différents allèles dans les haplotypes d'individus peuvent être observés.

Des marqueurs microsatellites moléculaires ont été développés pour la détection d'une myriade d'haplotypes, du sexage de plantes telles que la papaye (Carica papaya) à la détection de maladies humaines telles que la drépanocytose.

Polymorphismes de longueur de fragment amplifiés (AFLP)

Cette technique combine l'amplification avec des réactions de PCR avec digestion de l'ADN avec deux enzymes de restriction différentes. La technique détecte les loci polymorphes dans les haplotypes en fonction des différents sites de clivage dans la séquence d'ADN.

Pour mieux illustrer la technique, imaginons trois fragments de tissu de même longueur, mais coupés à des sites différents (ces fragments représentent trois fragments d'haplotype amplifiés par PCR).

Au moment où le tissu est coupé, de nombreux morceaux de tailles différentes seront obtenus, car chaque tissu est coupé à des endroits différents. En ordonnant les fragments en fonction du type de tissu dont ils proviennent, nous pouvons voir où se trouvent les différences entre les tissus ou dans les haplotypes.

Diagnostics et maladies

Un avantage important de l'étude génétique des haplotypes est qu'ils restent presque intacts ou inchangés pendant des milliers de générations, ce qui permet l'identification des ancêtres éloignés et de chacune des mutations que les individus contribuent au développement de maladies.

Les haplotypes dans l'humanité varient en fonction des races et, sur la base de cette première, des gènes ont été détectés dans les haplotypes qui causent des maladies graves dans chacune des races humaines.

Le projet HapMap comprend quatre groupes raciaux: les Européens, les Nigérians, les Yoruba, les Chinois Han et les Japonais.

De cette manière, le projet HapMap peut couvrir les différents groupes de population et retracer l'origine et l'évolution de nombreuses maladies héréditaires qui affectent chacune des quatre races.

L'une des maladies les plus fréquemment diagnostiquées à l'aide de l'analyse haplotypique est la drépanocytose chez l'homme. Cette maladie est diagnostiquée en suivant la fréquence des haplotypes africains dans une population.

Étant une maladie originaire d'Afrique, l'identification des haplotypes africains dans les populations permet de retracer facilement les personnes qui ont la mutation dans la séquence génétique des bêta-globines dans les érythrocytes en forme de faucille (caractéristique de la pathologie).

Exemples

Avec les haplotypes, des arbres phylogénétiques sont construits qui représentent les relations évolutives entre chacun des haplotypes trouvés dans un échantillon de molécules d'ADN homologues ou de la même espèce, dans une région qui a peu ou pas de recombinaison.

L'une des branches les plus étudiées à travers les haplotypes est l'évolution du système immunitaire humain. Des haplotypes codant pour le récepteur de type TOll (un élément clé du système immunitaire inné) ont été identifiés pour les génomes de Néandertal et de Denisovan.

Cela leur permet de suivre l'évolution des séquences génétiques dans les populations humaines «modernes» par rapport aux séquences haplotypiques qui correspondent aux humains «ancestraux».

Construire un réseau de relations génétiques à partir d'haplotypes mitochondriaux étudie comment l'effet fondateur se produit chez les espèces, car cela permet aux scientifiques d'identifier quand les populations ont cessé de se reproduire entre elles et se sont établies comme des espèces distinctes.

Distribution de l'haplotype R (ADN-Y) dans les populations autochtones (Source: Maulucioni, via Wikimedia Commons) La diversité des haplotypes est utilisée pour suivre et étudier la diversité génétique des animaux élevés en captivité. Ces techniques sont surtout utilisées pour les espèces difficiles à surveiller à l'état sauvage.

Les espèces animales telles que les requins, les oiseaux et les grands mammifères tels que les jaguars, les éléphants, entre autres, sont constamment évaluées génétiquement à travers des haplotypes mitochondriaux pour surveiller le statut génétique des populations en captivité.

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