Rôle d'un gène

Salut les généteux !

Jme posais une question surement très bête (mais je ne suis qu'un pauvre petit ecologue)
Quel est la méthode qui vous permet d'associer un gène à une fonction ?

Mon petit Adrien, je vais te répondre sans détours.
Pour trouver la fonction d'un gène, la méthode classique consiste à l'inactiver et ensuite à voir l'effet sur l'organisme.
Prenons une levure que nous appellerons "Machine" chez laquelle tu viens d'identifier le gène que tu as sobrement nommé "toto". Or, la fonction de toto chez Machine, tu l'ignores.
Tu vas commencer par inactiver toto. Pour ce faire, tu peux enlever la séquence de toto du génome de Machine avec des techniques de biologie moléculaire. Tu peux aussi inactiver l'expression de toto : le gène est toujours là mais il ne produit pas de protéine (ou bien elle n'est pas fonctionnelle.) Le résultat est le même : le gène est inactivé.
Tu vas ensuite regarder le phénotype de Machine et le comparer avec celui de Jules, levures normale. Cela va te donner le rôle joué par toto. Par exemple, tu soupçonne ton gène toto d'être impliqué dans le métabolisme du glucose. Tu inactive donc ton gène et fais ensuite pousser Machine sur un milieu riche en glucose. Si Machine a du mal à pousser comparé à Jules, alors le gène toto est bien impliqué dans le métabolisme du glucose. Cela peut être un peu plus violent que cela : si Machine meurt après l'inactivation de toto, alors toto est un gène essentiel, vital. En recoupant plusieurs études sur plusieurs gènes, on peut de fil en aiguilles reconstruire des voies métaboliques.
Au fait, mon petit Adrien, je viens de te donner un exemple pour les levures, mais c'est le même principe qui s'applique chez les bactéries et aussi chez les animaux : soit en étudiant des animaux "entiers", soit en étudiant des cultures cellulaires. Je crois que quasiment toutes les études sont des variations sur le même thème de "inactivation du gène - étude du phénotype". Il se peut que je me trompe, après tout je n'ai pas parlé à une cellule de près depuis un certains temps déjà.
En espérant avoir illuminé ton après-manger.

Ne peut on pas également travailler avec des animaux génétiquement modifiés ou mutants pour lesquels le gene serait au contraire surexprimé ?
Ou inserer ce gene dans le génôme d'autres organismes qui en sont naturellement dépourvus et observer les modifications que cela implique ?

Si, bien sur !
Ce dont j'ai parlé constitue une approche très basique, voir très "bourrin". J'ai un peu sur-simplifié.
Le principe de base est de modifier l'expression du gène en question (KO, + ou -) pour voir les effets phénotypiques : niveau d'expression d'autres gènes, comportement de la cellule/de l'organisme, etc.
Faire des OGMs est facile avec des levures ou des bactéries, moins avec des mammifères. De plus, un gène ne fonctionne pas seul mais avec beaucoup d'autres gènes, il faut donc faire attention quand on insère un gène étranger dans un organisme si l'on veut en étudier le fonctionnement, un gène humain dans une levure par exemple.

Et même hormis ces interactions, un gène a-t-il toujours la même expression selon l'organisme qui le porte ?
Peut-on réellement conclure de l'impact d'un gène sur un organisme en ayant observé cet impact sur un autre ?

Autre question :
Si le gène influe si fortement qu'il en est vitale, comment conclure réellement sur son impact, puisqu'en le retirant tu ne permets pas à l'organisme de vivre ?

Pour étudier l'expression de gènes essentiels, le RNAi est ton ami !
Le RNAi est le joli surnom de l'ARN interférence. Il s'agit d'introduire dans une cellule des petits fragments d'ARN complémentaires du gène d'intérêt. Ces petits ARNs vont s'hybrider avec l'ARN messager du gène en question et former des structures que la cellule n'aime pas du tout : elle va les éliminer. Ceci n'inactive pas complètement le gène : il reste une expression résiduelle faible mais suffisante pour assurer la survie de la cellule.
Une autre technique est le KO conditionnel. Il s'agit d'encadrer la séquence codante de séquences spécifiques de certaines recombinases (Cre ou Flp) dont on active l'expression sous certaines conditions : le gène est inactivé sur commande. C'est pratique pour les gènes essentiels du développement dont on veut étudier le rôle chez l'adulte.

Quand on étudie des animaux proches, on suppose que la biologie de base ne change pas, c'est le principe d'utilisation des organismes modèles comme la souris pour l'homme. La souris est suffisamment proche de l'homme pour que ce que l'on voit chez elle soit peu ou prou identique chez l'homme. Ce principe est à prendre avec des pincettes...