Définitions :
Le gène homéotique se caractérise par une séquence nucléotidique commune à tous les gènes homéotiques : l'homéoboîte. Le gène homéotique code pour une protéine appelée homéoprotéine.
L'homéoprotéine est un facteur de transcription codé par un gène homéotique. Elle possède une séquence en acides aminés commune à toutes les homéoprotéines : l'homéodomaine.
L'homéoboîte est une séquence de 180 paires de base nucléotidiques qui code pour l'homéodomaine.
L'homéodomaine est une séquence de 60 acides aminés dont la conformation tridimensionnelle reconnaît spécifiquement des régions régulatrices de certains gènes.

2.1-L'homéodomaine
La structure protéique tridimensionnelle de l'homéodomaine s'organise en trois hélices a qui forment le motif hélice-boucle-hélice (ou HLH pour Helix-Loop-Helix) (fig.3).
Le motif HLH constitue le domaine d'interaction avec la molécule d'ADN. C'est cette partie de la molécule qui s'insère dans le sillon de la double hélice de l'ADN et contribue à ouvrir celle-ci pour la rendre transcriptionnellement active. La séquence nucléotidique minimum reconnue par le motif HLH est constituée des quatre bases TAAT (ou ATTA complémentaire).
L'homéodomaine est très conservé au cours de l'évolution et commun à toute les homéoprotéines. Son degré de conservation est de l'ordre de 90%.

Figure 3. Modèle montrant les interactions entre la double hélice d'ADN (à droite de la figure en bleu), et l'homéodomaine (à gauche en vert). Les trois hélices a de l'homéodomaine sont stylisées sous forme de trois cylindres qui constituent le motif HLH. Celui-ci vient s'intercaler dans le grand sillon de l'ADN. Les sphères rouges, jaunes, blanches et bleues représentent les acides aminés qui interagissent avec les bases nucléotidiques de l'ADN situées en vis à vis. D'après le site suivant : http://www.bcbp.gu.se/nmr2/alex/thesis/node5.html#59

La grande homologie entre les homéodomaines fait qu'une même séquence nucléotidique peut être reconnue par plusieurs homéodomaines. La spécificité de la reconnaissance doit donc être assurée par des cofacteurs qui coopèrent avec l'homéoprotéine. De plus, les homéoprotéines possèdent la propriété de s'associer entre elles et de se dimériser.
Ces multiples possibilités forment des complexes protéiques qui affinent la spécificité de la reconnaissance des homéoprotéines sur le site de fixation.

2.2-Mutations homéotiques

Chez la drosophile, certaines mutations entrainent le changement d'une partie du corps en une autre ou homéosis. On parle de transformation homéotique. Ces mutations ont donc été appelées mutations homéotiques et les gènes concernés ont pris le nom de gènes homéotiques.

Il existe deux exemples célèbres chez la drosophile. Il s'agit des mutations : antennapedia , où des pattes se sont formées à la place des antennes (fig.4); et bithorax où le 3ème segment thoracique est transformé en 2ème segment thoracique; le résultat est une mouche avec deux paires d'ailes au lieu d'une seule (fig. 5).

Figure 4. faces antérieures de têtes de drosophile de type sauvage (A) et mutante homéotique (B). La mutation Antennapedia a modifié les antennes en pattes. Vues prises en microscopie électronique à balayage. D'après le site suivant : http://www.biology.arizona.edu/developmental_bio/problem_sets/Developmental_Mechanisms/07t.html

Figure 5. Drosophile mutante homéotique pour le gène Ultrabithorax. Cette mutation transforme le troisième segment thoracique en un deuxième segment thoracique. D'après le site suivant : http://www.nobel.se/illpres/medicine-1995/lewis.html

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