La transmission des allèles au sein d'une famille

La génétique est née et s’est développée grâce à l’étude d’organismes modèles que l’on peut facilement croiser en laboratoire, comme le pois Pisum sativum ou la drosophile Drosophilia melanogaster. Ces espèces sont faciles à élever en laboratoire et le temps entre deux générations est court (15 jours pour la drosophile).

La situation n’est évidemment pas la même quand il s’agit d’étudier la transmission des caractères génétiques chez l’espèce humaine. Il n’est pas possible de réaliser des croisements expérimentaux en laboratoire et le temps entre générations est long. Ainsi, les scientifiques ont recours à des méthodes différentes.

Une méthode importante est l’étude de la transmission d’un caractère donné au sein d’une famille au sein d’un pédigrée. Cette méthode rétrospective est particulièrement utilisée pour l’étude de la transmission des maladies génétiques.

En connaissant les liens de parenté entre les individus d’une même famille et la fréquence des caractères étudiés, il est possible de déduire le type de transmission : dominant, récessif, autosomal, gonosomal, etc. Il est également possible d’évaluer la probabilité de transmission d’un caractère.

Exemple
Voici le pédigrée de la famille de la Reine Victoria du Royaume-Uni, avec des personnes atteintes d’une maladie génétique, l’hémophilie. Grâce à différentes études, on sait que l’allèle responsable de la maladie est situé sur le chromosome X.

Les pédigrées respectent une nomenclature précise :

• Une femme est représentée par un rond ;
• Un homme est représenté par un carré ;
• Un couple ayant des enfants est relié par une ligne horizontale et une ligne verticale à laquelle sont reliés les enfants ;
• Les individus atteints par la maladie génétique (ou tout autre trait étudié) sont coloriés ;
• Les générations sont représentées par des chiffres romains (I, II, III, etc.) et les individus par des chiffres arabes (1, 2, 3, 4, 5, etc.).

Exemple

Dans ce pédigrée, trois générations sont représentées.
L’individu I.1 est un homme non malade tandis que l’individu I.2 est une femme qui porte le caractère génétique étudié.
Ils ont eu trois enfants : deux filles, les individus II.2 et II.5, et un garçon, l’individu II.3. La fille II.5 exprime le caractère.
Elle a elle-même eu deux garçons avec l’individu II.6 : les individus III.5 et III.6. Le garçon III.5 exprime le caractère.

Lorsqu’un gène est situé sur un chromosome autosomal, il est toujours présent en deux exemplaires chez l’humain. En cas d’hétérozygotie, il y a généralement un allèle dominant et un allèle récessif. Si le caractère étudié est porté par un allèle, tous les homozygotes et les hétérozygotes possédant cet allèle expriment le caractère étudié.

• Si un individu exprimant le caractère est homozygote, tous ses enfants expriment également le caractère étudié.
• Deux porteurs hétérozygotes ont 75 % de chance d’avoir des enfants qui expriment le caractère et 25 % d’avoir un enfant qui ne possède pas l’allèle.
• Un porteur hétérozygote et une personne non porteuse ont 50 % d’avoir un enfant possédant l’allèle et exprimant le caractère.
• Deux individus non porteurs ne peuvent pas avoir un descendant porteur du caractère. À l’inverse deux individus porteurs peuvent avoir un enfant non porteur.

Exemple
Les taches de rousseurs, également nommées éphélides sont un caractère dominant. L’allèle F code pour les éphélides au contraire de l’allèle f.
L’individu I.2 est de génotype (F//f), au contraire de l’individu I.1 qui est de génotype (f//f).
La mère a transmis l’allèle F aux individus II.3 et II.5.
Dans la génération III, les individus III.3, III.4 et III.5 ont eux-mêmes hérités de l’allèle de leur grand-mère.

Dans le cas d’un caractère récessif autosomal, seul les homozygotes expriment le caractère étudié. Un individu hétérozygote peut posséder l’allèle récessif et le transmettre sans exprimer le caractère. Si l’allèle est associé à une maladie génétique, on le désigne comme porteur sain.

• Deux personnes exprimant le caractère auront des enfants qui expriment tous le caractère.
• Deux porteurs sains ont 25 % de chance d’avoir un enfant qui exprime le caractère.

Exemple
L’allèle f qui code pour un lobe de l’oreille attaché est récessif vis-à-vis de l’allèle F qui code pour un lobe de l’oreille détaché. Seul les individus homozygotes de génotype (f//f) expriment le caractère lobe de l’oreille attaché.

Lorsqu’un gène est porté sur un chromosome sexuel, ou gonosome, l’hérédité du caractère dépend du sexe de l’individu. Puisque chez l’espèce humaine le chromosome X est beaucoup plus grand que le Y (plus d’un millier de gènes contre une vingtaine), c’est généralement des caractères portés par le chromosomes X qui sont étudiés. Un homme ne peut pas être hétérozygote puisqu’il ne possède qu’un seul exemple des gènes situés sur les gonosomes. On dit qu’il est hémizygote.

Dans le contexte d’un allèle dominant porté par le chromosome X :

• Une femme homozygote a 100 % de chance de transmettre le chromosome et tous ses enfants exprimeront le caractère.
• Une femme hétérozygote a 50 % de chance de transmettre l’allèle à ses enfants.
• Un homme possédant l’allèle étudié le transmet à ses filles, mais pas à ses fils.

Dans le cas d’un allèle récessif porté par le X, seuls les hommes possédant l’allèle et les femmes homozygotes le caractère. Les femmes hétérozygotes sont porteuses saines.

Prenons le cas d’une maladie génétique. L’allèle est généralement rare dans la population.

Un homme sain et une femme porteuse ont 50 % de chance d’avoir un enfant porteur de l’allèle, transmis par la mère. S’il s’agit d’une fille, elle sera porteuse saine, mais s’il s’agit d’un garçon, il sera malade.

Les hommes ont donc statistiquement plus de chance de développer une maladie génétique dans le cas d’un allèle récessif porté par le chromosome X.

Transmission d’un allèle récessif gonosomal transmis par a) une mère hétérozygote et b) par un père malade.