Identification des phénotypes moléculaires et des génotypes par électrophorèse de l'hémoglobine Plusieurs maladies héréditaires qualifiées d'hémoglobinopathies, comme les thalassémies et la drépanocytose, affectent l'un des deux gènes codant les chaînes de l'hémoglobine humaine adulte, hémoprotéine tétramérique constituée de deux chaînes alpha et de deux chaînes bêta. La drépanocytose est une affection génétique due à une mutation ponctuelle dans le gène codant la chaîne bêta. Elle est caractérisée par la substitution de l'acide glutamique en position 6 de la structure primaire par une valine. Il en résulte une hémoglobine anormale (HbS) qui a tendance à polymériser lorsque la pression partielle en dioxygène diminue, en particulier dans le sang périphérique, contrairement à l'hémoglobine normale (HbA) qui ne présente pas cette propriété. La présence de cette hémoglobine anormale dans les globules rouges aboutit à une pathologie qui peut être plus ou moins grave en fonction de divers autres facteurs génétiques et environnementaux, principalement chez les homozygotes, et elle peut être détectée par l'observation microscopique du sang qui contient des hématies déformées, qualifiées de falciformes (en forme de faucille). La simple substitution de la valine en position 6 dans la structure primaire de la chaîne bêta confère à l'hémoglobine S une charge électrique globale inférieure à celle de l'hémoglobine A. Il en résulte que lorsque les deux hémoglobines sont placées sur un gel d'électrophorèse, elles ne migrent pas de la même façon ce qui permet de les identifier dans un simple hémolysat de globules rouges. On peut aisément en déduire le phénotype moléculaire du porteur et en déduire son génotype. Dans l'enseignement de la biologie, le cas de la drépanocytose est prototypique. En effet, il constitue non seulement un exemple historique de vérification du bien fondé du "dogme central de la biologie moléculaire", mais aussi des relations complexes entre génotype et phénotype qui interviennent dans l'évolution parce que l'allèle muté, bien que morbide, s'est maintenu à un taux élevé dans le pool génique de certaines populations en raison de l'avantage sélectif qu'il confère dans les zones d'endémie du paludisme. En effet, le parasite responsable de cette maladie, le Plasmodium, se révèle moins pathogène chez les porteurs de l'allèle muté. Pour toutes ces raisons, il est intéressant d'utiliser l'électrophorèse pour identifier les deux hémoglobines, par exemple dans une simulation de situation réelle. Sur le plan technique, il s'agit d'une simulation pouvant correspondre à la distribution des hémoglobines A et S dans trois générations au sein d'une famille. Il s'agit, à partir des résultats de l'électrophorèse des hémoglobines des différents membres de cette famille virtuelle, de déterminer leurs phénotypes moléculaires, d'en déduire leur génotype et de dresser l'arbre généalogique correspondant. Les échantillons utilisés pour mener l'électrophorèse sont des solutions réalisées artificiellement avec des hémoglobines A et S du commerce dissoutes à raison de 2,5 mg/mL dans du tampon d'électrophorèse préalablement oxygéné par une agitation vigoureuse. Pour chaque "membre de la famille", on place dans un tube Eppendorf étiqueté 100 µL de solution. Les échantillons correspondant aux individus homozygotes pour HbA sont constitués de 100 µL de la solution d'hémoglobine A, les échantillons correspondant aux individus homozygotes pour HbS sont constitués de 100 µL de la solution d'hémoglobine S et les échantillons correspondant aux individus hétérozygotes sont constitués d'un mélange de 50 µL de la solution d'hémoglobine A et de 50 µL de la solution d'hémoglobine S. Un tel volume permet de réaliser 20 pistes d'électrophorèse avec la technique des gels supportés prêts à l'emploi. On se référera à l'arbre généalogique du paragraphe "exploitation" pour la correspondance entre membres de la famille et solutions d'hémoglobine. L'électrophorèse est menée à 110 V pendant 50 minutes sur un Midigel Hémoglobine (BIOMIDI) selon la procédure indiquée à la page du protocole.
BIOMIDI Parc de la Plaine, 35 avenue Marcel Dassault 31500 TOULOUSE - FRANCE 05 61 34 07 14 SIGMA. L'Isle d'Abeau Chesnes BP 701 - 38297 Saint Quentin Fallavier
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