Un marqueur génétique est un gène ou une séquence d'ADN avec un emplacement connu sur un chromosome et associé à un gène ou un trait particulier.
Un marqueur génétique est également un caractère
mesurable qui peut détecter une variation dans la séquence soit protéique,
soit nucléique. De ce fait, une différence phénotypique ou génotypique peut être
considéré comme un marqueur génétique si elle identifie des caractéristiques du
génotype ou du phénotype d’un individu, et si elle peut être transmissible
héréditairement et suivie d’une génération à l’autre.
Cependant, un caractère génétique peut ne pas avoir des effets
observables sur la performance d’un individu. Si caractère est lié ou corrélé
avec d’autres caractères difficiles à mesurer et qui affectent la performance
d’un individu, ces caractères génétiques (non observables) peuvent être
utilisés comme marqueurs génétiques pour des caractères liés. Les deux caractères
peuvent dont être corrélées, par l’étude de leur transmission héréditaire et de
la distribution de leurs caractéristiques chez les parents et leur descendance.
Le marqueur génétique peut survenir en conséquence d'une
mutation au niveau des loci génomiques observables et peut ainsi être constitué
d’une courte séquence d'ADN (ex : la séquence entourant un seul changement
de pair de bases ou polymorphisme d'un seul nucléotide ou SNP), ou être longue,
comme dans le cas des mini et micro satellites.
Les marqueurs moléculaires ont été d’un grand intérêt ces
derniers années, révélant un polymorphisme au niveau de l'ADN, jouant de ce
fait un rôle important dans les études de génétique. En amélioration génétique,
le terme « Smart Breeding » est habituellement utilisé pour décrire les
stratégies de sélection basées sur les marqueurs.
Selon leurs principes, les marqueurs génétiques sont de 3
types :
- Marqueurs morphologiques
- Marqueurs protéiques (biochimiques)
- Marqueurs ADN (moléculaires)
Les marqueurs morphologiques sont basés sur les observations
visuelles et les mesures qui permettent d’identifier, de classer et de caractériser
les variations génétiques inter ou extra-spécifiques. Utilisé au départ en amélioration
conventionnelle des plantes, ils consisteront alors à utiliser le phénotype d’une
plante selon un trait spécifique comme outil de sélection. Cette application
utilise des caractéristiques (traits) externes telles que : la forme de
l’épis, la couleur de la fleur, la taille de la plante, le poids des graines, …
En raison du fait que les phénotypes obtenus émanent de l’interaction entre les
génotypes et l’environnement (P=G+E), les conclusions tirées de
l'application de marqueurs morphologiques ne sont toujours pas complètement
exactes, car sont basés sur des jugements et des descriptions subjectifs.
Les marqueurs morphologiques sont communément utilisés
pour donner une appréciation directe et rapide sur des espèces ou des variétés
et présentent cependant des avantages et des inconvénients.
·
Les avantages des marqueurs morphologiques sont :
-
Ils sont disponibles directement utilisable,
-
Leurs mesures et analyses nécessitent un équipement
simple,
-
Constituent la mesure la plus directe du phénotype.
·
Les inconvénients des marqueurs morphologiques sont :
-
Ils nécessitent une expertise sur la plante cultivée ou
l’espèce
-
Ils sont fortement influencés par l’environnement,
-
Leur nombre est limité.
Marqueurs protéiques
(biochimiques)
Encore appelé marqueurs biochimiques, les marqueurs
protéiques (basé sur les protéines de réserve des graines et des isozymes) ont
été développé pour palier les limitations des marqueurs morphologiques. Ils utilisent
l’avantage des propriétés de migration des protéines et enzymes par
électrophorèse, et sont révélés par la coloration histochimique spécifique des
enzymes qui sont analysées. Cependant, les marqueurs protéiques sont aussi
limités car ils peuvent être influencés par l’environnement et des
modifications au cours des différents stades de développement. Malgré tout, les isozymes constituent un
complément robuste à la simple analyse morphométrique de la variation.
- Avantages des marqueurs protéiques :
-
Ils nécessitent un équipement relativement simple
- Ils constituent un complément robuste à la simple analyse
morphométrique de la variation,
-
Ils sont adaptés à détecter des polymorphismes.
- Inconvénients des marqueurs protéiques :
-
Soumis à l’influence de l’environnement
-
En nombre limité
Marqueurs ADN
(moléculaires)
Les marqueurs moléculaires sont utilisés pour
mesurer la variation du polymorphisme la molécule d’ADN. Les polymorphismes d’ADN
peuvent ainsi être détectés dans l’ADN nucléaire d’une part et dans l’ADN cytoplasmique
(trouvé dans les mitochondries et les chloroplastes) d’autre part. Il existe de
nombreux types de marqueurs moléculaires avec des propriétés différentes, comme
nous allons le montrer plus loin.
-
Ils ne sont pas soumis aux influences de l’environnement
;
-
Ils peuvent être utilisés à différent stades de
développement de la plante ;
-
Ils existent en nombre illimité, suffisant pour couvrir
le génome entier de la plante ;
- Ils sont capables de détecter les polymorphismes dans la séquence de l’ADN du noyau ou des organites.
- Inconvénient des marqueurs moléculaires :
-
Ils nécessitent un équipement technique sophistiqué.
Propriétés des marqueur
génétiques
Un bon marqueur doit être :
- Polymorphe
C’est à dire qu’il doit varier entre les individus
étudiés. Le degré de polymorphisme détecté est cependant fonction de la
technologie utilisée pour le mesurer.
- Reproductible
Il doit être reproductible dans tous les laboratoires, en
réalisant à chaque fois des expériences identiques.
- Codominant
Suivant les applications, la technique choisie doit permettre
de détecter les différentes formes du marqueur, qui distingue les homozygotes des
hétérozygotes (hérédité codominante). Un individu hétérozygote doit dans ce cas
montrer simultanément le génotype combiné des deux parents homozygotes.
- Distribué régulièrement le long du génome
Plus le marqueur couvre l’étendue du génome de façon bien
répartie, meilleure sera l’évaluation du polymorphisme.
- Discriminant
Le marqueur doit être capable de détecter des différences
entre individus proches apparentés.
- Non sujet aux influences environnementales
La variation obtenue d’un marqueur doit être indépendante
de l’environnement dans lequel l’individu vit ou son stade de développement.
- Economique
Le marqueur doit être facile à manipuler, rapide et peu
coûteuse pour sa détection sur un grand nombre d’individus. L’équipement utilisé
doit être à usage multiple dans l’expérience.
