LES BASES DE LA GÉNÉTIQUE
LE DÉFI GÉNÉTIQUE
Chaque cellule humaine renferme dans son noyau une molécule d'ADN, qui constitue le patrimoine génétique de l'humanité. Chacune de ces molécules d'ADN, si on la déroulait, mesurerait environ 1,50 mètre. Elle est constituée de six milliards de bases azotées, appariées deux à deux, chacune de ces bases étant l'une des quatre lettres de l'« alphabet » génétique (adénine, thymine, cytosine, guanine). Le rôle de ces quelques milliards d'informations génétiques est pour une large part inconnu. On sait seulement qu'une petite partie d'entre elles constituent le génome humain, c'est-à-dire l'ensemble des informations nécessaires pour produire ou reproduire un être humain.
DÉCODER L'ADN
L'un des défis majeurs de la médecine contemporaine, pour cette fin de siècle, est le décodage complet de cette molécule d'ADN, afin de dresser la carte complète des gènes humains, chromosome par chromosome. Des dizaines de laboratoires, à travers le monde, se sont attelés à cette tâche, qui, pour l'essentiel, devrait être achevée à l'aube du XXIe siècle.
LES ENJEUX DU GÉNOME
Le but final de cette recherche est loin d'être seulement scientifique. C'est en effet grâce à la connaissance parfaite du génome humain que l'on sera capable un jour de soigner les maladies génétiques. Celles-ci sont représentées par un groupe d'affections dont on sait déjà, sans l'ombre d'un doute, qu'elles sont génétiques : c'est le cas par exemple des hémophilies, de certaines anémies héréditaires, des myopathies, de la mucoviscidose, du diabète, etc. Mais il y a plus : on sait aujourd'hui que de nombreuses maladies sont influencées ou déclenchées par des facteurs génétiques. Les facteurs familiaux jouent un rôle de plus en plus importants dans les maladies vasculaires, dans certains cancers, et la connaissance de la génétique devrait permettre de comprendre et peut-être de modifier l'évolution de ces maladies qui sont les premières causes de mortalité.
Enfin, l'étude de la génétique doit nous permettre de comprendre un jour l'un des grands mystères de la vie, c'est-à-dire le vieillissement. Si la durée de la vie est sous la dépendance d'une programmation génétique, on pourrait envisager une action directe sur cette durée. Bref, si on se met à rêver un peu, le secret de l'éternelle jeunesse passe par la transcription et l'observation de ce qui se passe dans cette mystérieuse molécule enfouie au cœur de chacune de nos cellules.
Nous sommes encore très loin de ce programme idéal de recherches. La génétique est une science neuve, et nous allons retracer dans les pages qui suivent quelques-uns des stades récents de son développement. Sachez cependant qu'il s'agit d'une science en pleine évolution, qui connaît chaque mois des progrès importants, même s'ils ne débouchent pas toujours sur des découvertes thérapeutiques utilisables immédiatement. Mais ces travaux complexes, difficiles à comprendre pour le profane, sont le point de passage obligatoire pour arriver à mettre au point dans le futur de véritables thérapeutiques génétiques.
TOUJOURS PLUS AVANT
Les lois de la génétique se compliqueront encore davantage, lorsqu'on découvrira, grâce à l'américain Thomas Morgan et à ses travaux sur la drosophile (la mouche du vinaigre), au début du siècle, que certains caractères sont liés au sexe.
Entre-temps, les chercheurs avaient mis en évidence un certain nombre de principes essentiels : on sait depuis 1870 que l'œuf fécondé (le zygote) est le résultat de la rencontre de deux cellules germinales, un ovule et un spermatozoïde. Dans les années 1880, on identifie de curieux filaments dans le noyau des cellules, qui ont la propriété de s'épaissir lors de la division cellulaire, et que l'on appellera chromosomes. On remarquera bientôt que les chromosomes sont organisés par paires et que l'on peut définir, au moins théoriquement, des marqueurs de caractères, sur les chromosomes, que l'on appellera des gènes (1911). Le gène peut se présenter sous deux versions (des allèles) sur chacun des deux chromosomes. Lorsque les deux allèles sont identiques, on dit que l'individu est homozygote (souches pures, vrais jumeaux), et lorsque les deux allèles sont différentes, on dit que l'individu est hétérozygote (par exemple les hybrides). Le génotype est la réunion des deux allèles d'un même gène et le phénotype est ainsi le caractère visible que le génotype détermine.
Dans l'exemple précédent, le phénotype est « fleurs rouges » et le génotype est, par exemple, un allèle rouge (dominant) et, sur l'autre chromosome, un allèle blanc (récessif).
LE GÉNOTYPE ET LE PHÉNOTYPE
La génétique est ainsi l'étude des lois qui régissent la transmission des caractères des parents à leurs enfants. Lorsque l'on s'intéresse à ce qui caractérise de manière apparente une personne (physiquement, biologiquement ou psychologiquement), on parle de « phénotype », mais si l'on étudie les gènes qui régissent ces caractères, on parle alors de « génotype ». Le génotype est donc l'ensemble des gènes contenus dans les chromosomes.
En d'autres termes, le phénotype est l'ensemble des effets visibles de l'expression d'un gène. L'observation d'un phénotype est donc en principe le reflet de la constitution génétique, ou génotype. Pendant longtemps, on a cru qu'il y avait une relation simple entre le génotype d'un côté et le phénotype de l'autre : nous avons, en effet, un stock de particularités (le gène yeux bleus par exemple), et de l'autre des observations mesurables (des individus ont les yeux bleus). En fait, la relation est beaucoup plus complexe : une toute petite variation sur la programmation génétique de la composition d'une protéine peut avoir des conséquences effroyables, alors que la modification d'un caractère comme la taille exige l'intervention d'un ensemble complexe de gènes.
Dans un chromosome, on peut ainsi définir une succession d'emplacements occupés par des gènes qui « codent » pour l'apparition d'un caractère particulier.
DOMINANT OU RÉCESSIF ?
Nous avons vu que les chromosomes marchaient toujours par deux. Ceci veut dire que la détermination définitive de ce caractère dépendra de l'information contenue dans les deux chromosomes. Par exemple, si l'on s'intéresse à la couleur des yeux, un des deux chromosomes pourra dire « bleu » alors que l'autre dira « brun ». La résultante dépend donc de la force relative de chacune des deux couleurs. Dans l'exemple choisi, le brun est plus fort que le bleu, on dit qu'il est « dominant », alors que le bleu est dit « récessif ».
Ainsi : - si un des deux gènes dit bleu et l'autre brun, la couleur des yeux sera le brun, - si les deux gènes disent brun, la couleur des yeux sera le brun, - et ce n'est que si les deux gènes disent bleu que la couleur des yeux sera le bleu.
En prenant le raisonnement à l'envers, on peut donc affirmer qu'une personne qui a les yeux bleus a ses deux gènes qui disent bleu. Si la personne a les yeux bruns, le cas est plus complexe, (soit ses deux gènes disent bruns, soit l'un dit brun et l'autre bleu), mais on pourrait le savoir en étudiant la couleur des yeux de ses parents : si, par exemple, son père à les yeux bruns et sa mère les yeux bleus, il y a plus de probabilité que le fils ait les yeux bruns.
Cet exemple permet de mieux comprendre les différents modes de transmission génétique des maladies héréditaires.
LES MALADIES GÉNÉTIQUES
Si la plupart des caractères physiques normaux se transmettent en fait de manière bien plus compliquée que celle que l'on vient d'étudier (de nombreux gènes sont impliqués en même temps), en revanche, de nombreuses maladies ne sont effectivement dépendantes que d'une seule anomalie génétique.
Les cas diffèrent toutefois en fonction de la nature « dominante » ou « récessive » du gène malade. Il faudra aussi envisager le cas particulier où ce gène est porté par les chromosomes sexuels.
LE GÈNE MALADE EST FORT OU DOMINANT
Lorsqu'une personne hérite du gène anormal, elle sera malade, alors même que son autre gène (du chromosome homologue) est normal. Si cette personne désire des enfants, il faut qu'elle sache que la moitié, en moyenne, des enfants qu'elle pourrait avoir seront malades. Réciproquement, elle a obligatoirement un de ses parents qui est aussi malade. Enfin, les personnes qui n'ont pas cette maladie ne peuvent la transmettre : il n'existe pas de « porteur sain ». On connaît de nombreux exemples de maladies se transmettant de cette façon, parmi lesquelles certaines malformations squelettiques.
LE GÈNE MALADE EST FAIBLE, OU RÉCESSIF
Cette fois-ci, une personne ne sera malade que si ses deux gènes sont anormaux. En effet, lorsqu'elle n'en a qu'un de touché, son autre gène, normal, prendra obligatoirement le dessus, puisque le gène anormal est faible. Les personnes qui sont dans ce cas ignorent donc qu'elles sont « porteuses » d'un gène anormal, jusqu'au jour où elles ont un enfant malade. Cela peut arriver si les parents sont tous les deux porteurs du gène anormal : un tel couple a en effet une chance sur quatre d'avoir un enfant malade, une chance sur deux d'avoir un enfant porteur du gène anormal, mais non malade (comme ses parents), et une chance sur quatre d'avoir un enfant totalement « normal ». Ceci dit, les chances pour que deux personnes porteuses d'un gène touché se rencontrent sont très rares dans la population. Ce risque augmente bien évidemment lors de la consanguinité. De nombreuses maladies métaboliques et malformations squelettiques se transmettent de cette manière.
LE GÈNE MALADE EST SUR LE CHROMOSOME X
En règle générale, le gène de cette maladie est faible, ou récessif. Mais le problème diffère du précédent, du fait que l'homme n'a qu'un chromosome X. Ainsi, si la femme qui a un gène anormal n'est pas malade, l'homme, lui, sera automatiquement malade, car il n'a pas de deuxième gène pour combattre ce gène anormal. Une femme « porteuse » transmet donc la maladie à la moitié de ses fils, en moyenne. De la même manière, ses filles seront aussi « porteuses » du gène anormal dans la moitié des cas, mais non malades.
Ainsi, pour que la maladie apparaisse chez les garçons, il suffit que la mère soit porteuse du gène malade, alors que chez les filles, il faut que le père soit malade et que la mère porte le gène malade, ce qui explique que l'hémophilie, la myopathie de Duchenne et le daltonisme touchent surtout les garçons ( index, Maladies génétiques).
L'AMNIOCENTÈSE
La recherche de la trisomie 21 (mongolisme) est fréquemment effectuée au cours d'un examen appelé amniocentèse.
C'est un examen que l'on fait aujourd'hui systématiquement à toutes les femmes enceintes âgées de plus de 38 ans, qu'elles aient eu des enfants ou non. En effet, le risque de mongolisme s'élève avec l'âge, avec environ un cas sur 200 naissances lorsque la mère a plus de 40 ans.
L'amniocentèse est devenu aujourd'hui un examen courant parmi les examens prénataux permettant la surveillance des grossesses à haut risque.
L'objectif est de recueillir un peu de liquide amniotique. Celui-ci contient des cellules du fœtus sur lesquelles il est possible de faire des examens génétiques, afin de rechercher une anomalie chromosomique, en particulier la trisomie 21. On peut également repérer d'autres anomalies chromosomiques, plus rares, qui, lors de cet examen, se manifestent par des modifications visibles des chromosomes.
L'amniocentèse est en général effectuée lorsque la grossesse est à son troisième mois. L'examen peut paraître impressionnant, mais il est en fait relativement simple à réaliser et il présente très peu de dangers : le médecin plonge une longue aiguille à travers la paroi abdominale et la paroi utérine, et recueille le liquide amniotique dans une seringue. Il se sera assuré auparavant de la position du placenta et du fœtus grâce à une échographie (index, Grossesse), afin de ne pas le blesser. D'autre part, l'examen doit être effectué dans des conditions d'asepsie rigoureuse afin de ne faire courir aucun risque d'infection à l'enfant et à sa mère. C'est pourquoi on ne la pratique qu'à l'hôpital ou à la clinique.
Mais les limites de cet examen sont vite atteintes. En effet, les maladies chromosomiques sont peu nombreuses et maintenant bien connues. L'essentiel des affections génétiques est constitué par des maladies géniques, c'est-à-dire des anomalies des gènes eux-mêmes. Et il n'existe aucun moyen de voir ces gènes .
