Septembre 2002 n°199

Activator (Ac) et Mutator (Mu) sont utilisés. Leurs différences de comportement sont utilisables, les rendant complémentaires.

Activator a été découvert chez le maïs, il y a une cinquantaine d'années par Barbara McClintock. Ac et sa forme défective pour la transposition Ds (exigeant Ac pour donner lieu à la transposition) ont été analysés intensément depuis. Curieusement, ce transposon a surtout été utilisé (pour le marquage de gènes, la capture d'enhancer et de gènes) dans des systèmes hétérologues plutôt que dans son hôte d'origine. Sa faiblesse est sa fainéantise (10^-6mutation/gène/génération).Les populations d'Ac sont donc 100 fois moins efficaces que celles de Mutator. Par ailleurs, Ac et Ds transposent généralement au voisinage du site d'insertion (10 cM du site donneur). Voir, par exemple, M Cowperthwaite et al.; The Plant Cell 14 (MAR02) 713-726. Par ailleurs l'excision germinale est relativement fréquente. Cela peut être une qualité.

La famille Mutator est relativement diverse chez le maïs et caractérisée par ses répétitions terminales inversées de ~220 pb. Là encore on connaît des formes autonomes (MuDR) et défectives (Mu). Son efficacité pose alors le problème de la surcharge en mutations se pose à long terme, ce qui fait qu'on ne peut utiliser une lignée marquée que pour quelques générations. Contrairement à ce qui se passe pour Ac, les excisions transmises par voie germinale sont rares.

Dans les deux cas des signatures de transposition se manifestant par de petites duplications qui peuvent persister après excision et parfois par des réarrangements locaux. De ce fait, le faible rayon d'action d'Ac peut semer le trouble, la mutation persistant après excision et transposition, alors que le transposon marqueur est allé se loger un peu plus loin, ce qui fausse l'identification.

Les lignées Mu actives contiennent souvent des centaines d'éléments qui ségrègent et augmentent les chances d'obtenir un phénotype mutant, même si la plupart sont réprimées par un mécanisme de défense qui peut, d'ailleurs, modifier le rythme de transposition des éléments actifs.

Il faut, cependant, vérifier la fonction par expression d'un transgène fonctionnel, ce qui est évidemment lourd. Une alternative à cette complémentation consiste à caractériser plusieurs mutations indépendantes dans une même séquence, ce qui renforce l'identification séquence-fonction. L'excision germinale de Mutator, qui restaure la fonction, permet également une confirmation mais, comme indiqué plus haut, ces excisions sont rares.

La génétique inverse permet d'identifier, grâce aux séquences, les individus dans une population qui portent une lésion dans un gène donné. Cette approche permet de se passer de criblage des phénotypes à grande échelle de la génétique classique, ce qui, pour le maïs, consiste à planter des hectares. Les microréseaux ADN peuvent être utilisés pour identifier les insertions de transposons dans un gène donné. On peut, enfin, n'utiliser que des bases de données comme celle de l'Universiy of Iowa. On caractériserait les séquences flanquant le transposon (celles du gène où il est inséré) et on les associent avec un lot de graines. Mais ce n'est certainement pas pour tout de suite.

Des ressources génétiques issues de cette approche inverse se sont considérablement développées avec les réalisations de Pioneer Hi-Bred et Cold Spring Harbor.

Pioneer Hi-Bred a été la première compagnie à utiliser Mutator sur une grande échelle dans le cadre du programme de génétique inverse "Trait Utility System for Corn, TUSC) lancé en 1995. La population de départ était relativement limitée (42 000 plants), et pourtant a permis d'identifier des centaines de mutants présentant une insertion.

La Maize Targeted Mutagenesis database (MTMdB) de Cold Spring Harbor contient une collection publique d'environ 40 000 familles contenant Mu, produits d'un contrat de 12,6 millions de dollars de la NSF démarré en 1999. On estime que chaque plant F1 de la collection MTMdB contient une dizaine d'évènements indépendants de transposition, soit 400 000 insertions au total.

Une approche différente est celle de Virginia Walbot à Stanford. Elle utilise un élément Mu trafiqué, RescueMu, qui contient des séquences pBluescript de Stratagene flanquées par les séquences terminales conservées de Mu. Cette construction est rassemblée avec Mu par croisement avec des lignées Mu actives. La construction peut alors vadrouiller dans le génome bien qu'elle soit, par elle-même inactive. On traite les ADNs avec une enzyme de restriction coupant en dehors du vecteur et on récupère, ainsi, des séquences flanquant le vecteur inséré. L'ADN est alors circularisé, amplifié dans E.coli où l'on constitue une bibliothèque plasmidique de toutes les séquences flanquant les insertions. On identifie ces séquences par comparaison avec des banques de données. Sur le papier cela est séduisant, mais on se heurte au silencing et à la perte de l'activité de MU et les progrès sont ralentis (http://gremlin3.zool.iastate.edu/zmdb/RescueMu.html). On trouve la procédure d'exploitation par un demandeur extérieur dans (http://gremlin3.zool.iastate.edu/zmdb/library-plate/ordering.html). TP Brutnell; Functional & Integrative Genomics 2 (MAY02) 4-12.***

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