Souche consanguine - Inbred strain
Les souches consanguines (également appelées lignées consanguines , ou rarement pour les animaux animaux linéaires ) sont des individus d'une espèce particulière dont le génotype est presque identique les uns aux autres en raison d'une longue consanguinité . Une souche est consanguine lorsqu'elle a subi au moins 20 générations d'accouplement frère x soeur ou progéniture x parent, auquel cas au moins 98,6 % des loci chez un individu de la souche seront homozygotes , et chaque individu peut être traité efficacement comme cloner . Certaines souches consanguines sont élevées depuis plus de 150 générations, laissant les individus de la population de nature isogénique . Les souches animales consanguines sont fréquemment utilisées dans les laboratoires pour des expériences où, pour la reproductibilité des conclusions, tous les animaux d'essai doivent être aussi similaires que possible. Cependant, pour certaines expériences, la diversité génétique dans la population d'essai peut être souhaitée. Ainsi, des souches non consanguines de la plupart des animaux de laboratoire sont également disponibles, où une souche non consanguine est une souche d'un organisme qui est effectivement de type sauvage dans la nature, où il y a aussi peu de consanguinité que possible.
Certaines plantes dont l' organisme modèle génétique Arabidopsis thaliana s'autopollinisent naturellement , ce qui permet de créer assez facilement des souches consanguines en laboratoire (d'autres plantes, dont des modèles génétiques importants comme le maïs nécessitent un transfert de pollen d'une fleur à l'autre).
Dans le laboratoire
Les souches consanguines ont été largement utilisées dans la recherche. Plusieurs prix Nobel ont été décernés pour des travaux qui n'auraient probablement pas pu être réalisés sans les souches consanguines. Ce travail comprend les recherches de Medawar sur la tolérance immunitaire , le développement d' anticorps monoclonaux par Kohler et Milstein et les études de Doherty et Zinkernagel sur le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH).
Les organismes isogéniques ont des génotypes identiques ou presque identiques . ce qui est vrai pour les souches consanguines, puisqu'elles ont normalement au moins 98,6 % de similarité à la génération 20. Cette uniformité extrêmement élevée signifie qu'il faut moins d'individus pour produire des résultats avec le même niveau de signification statistique lorsqu'une lignée consanguine est utilisée par rapport à une lignée consanguine. lignée non consanguine dans la même expérience.
La sélection de souches consanguines vise souvent des phénotypes d'intérêt spécifiques tels que des traits comportementaux tels que la préférence pour l'alcool ou des traits physiques tels que le vieillissement, ou elles peuvent être sélectionnées pour des traits qui les rendent plus faciles à utiliser dans des expériences comme être faciles à utiliser dans des expériences transgéniques . L'un des principaux avantages de l'utilisation de souches consanguines comme modèle est que les souches sont facilement disponibles pour toute étude effectuée et qu'il existe des ressources telles que le Jackson Laboratory et Flybase , où l'on peut rechercher des souches avec des phénotypes ou des génotypes spécifiques à partir de parmi les lignées consanguines, les lignées recombinantes et les souches coisogéniques . Les embryons de lignées qui présentent actuellement peu d'intérêt peuvent être congelés et conservés jusqu'à ce qu'il y ait un intérêt pour leurs traits génotypiques ou phénotypiques uniques.
Lignées consanguines recombinantes
Pour l'analyse de la liaison des traits quantitatifs , les lignées recombinantes sont utiles en raison de leur nature isogénique, car la similitude génétique des individus permet la réplication d'une analyse de locus de trait quantitatif. La réplication augmente la précision des résultats de l'expérience de cartographie et est requise pour des traits tels que le vieillissement où des changements mineurs dans l'environnement peuvent influencer la longévité d'un organisme, entraînant une variation des résultats.
Souche coisogène
Un type de souche consanguine qui a été soit modifiée, soit naturellement mutée de sorte qu'elle soit différente à un seul locus . De telles souches sont utiles dans l'analyse de la variance au sein d'une souche consanguine ou entre souches consanguines car toute différence serait due à un seul changement génétique, ou à une différence de conditions environnementales entre deux individus de la même souche,
Lignes Gal4
L'une des utilisations les plus spécifiques des souches consanguines de drosophile est l'utilisation des lignées Gal4/UAS dans la recherche. Gal4/UAS est un système pilote, où Gal4 peut être exprimé dans des tissus spécifiques dans des conditions spécifiques en fonction de son emplacement dans le génome de la drosophile . Gal4, lorsqu'il est exprimé, augmentera l'expression des gènes avec une séquence UAS spécifique à Gal4, qui ne se trouvent normalement pas chez la drosophile, ce qui signifie qu'un chercheur peut tester l'expression d'un gène transgénique dans différents tissus en créant une lignée UAS souhaitée avec une lignée Gal4. avec le modèle d'expression voulu. Des modèles d'expression inconnus peuvent également être déterminés en utilisant la protéine fluorescente verte (GFP) comme protéine exprimée par l'UAS. La drosophile en particulier possède des milliers de lignées Gal4 avec des modèles d'expression uniques et spécifiques, permettant de tester la plupart des modèles d'expression au sein de l'organisme.
Effets
La consanguinité des animaux conduira parfois à une dérive génétique . La superposition continue de gènes similaires expose des modèles de gènes récessifs qui entraînent souvent des changements dans les performances de reproduction, la forme physique et la capacité de survie. Une diminution de ces zones est connue sous le nom de dépression de consanguinité . Un hybride entre deux souches consanguines peut être utilisé pour annuler les gènes récessifs délétères entraînant une augmentation des zones mentionnées. C'est ce qu'on appelle l' hétérosis .
Les souches consanguines, parce qu'il s'agit de petites populations d'individus homozygotes, sont susceptibles de fixer de nouvelles mutations par dérive génétique. Jackson Laboratory , lors d'une séance d'information sur la dérive génétique chez la souris, a calculé une estimation rapide du taux de mutation sur la base des traits observés à 1 mutation phénotypique toutes les 1,8 générations, bien qu'ils avertissent qu'il s'agit probablement d'une sous-représentation car les données qu'ils ont utilisées était pour les changements phénotypiques visibles et non les changements phénotypiques à l'intérieur des souches de souris. ils ajoutent en outre que statistiquement toutes les 6 à 9 générations, une mutation dans la séquence codante est fixée, conduisant à la création d'une nouvelle sous-souche. Des précautions doivent être prises lors de la comparaison des résultats que deux sous-souches ne sont pas comparées, car les sous-souches peuvent différer considérablement
Espèces notables
Rats et souris
"La période précédant la Première Guerre mondiale a conduit à l'initiation de la consanguinité chez le rat par le Dr Helen King vers 1909 et chez la souris par le Dr CC Little en 1909. Ce dernier projet a conduit au développement de la souche de souris DBA, désormais largement distribuée sous forme de les deux principales sous-souches DBA/1 et DBA/2, qui ont été séparées entre 1929 et 1930. Les souris DBA ont été presque perdues en 1918, lorsque les principaux stocks ont été anéantis par la paratyphoïde murine, et seules trois souris non généalogiques sont restées en vie Peu après la Première Guerre mondiale, la consanguinité chez la souris a été lancée à une échelle beaucoup plus large par le Dr LC Strong, conduisant notamment au développement des souches C3H et CBA, et par le Dr CC Little, conduisant à la famille de souches C57 (C57BL, C57BR et C57L). Bon nombre des souches de souris les plus populaires ont été développées au cours de la décennie suivante, et certaines sont étroitement apparentées. Les preuves de l'uniformité de l'ADN mitochondrien suggèrent que la plupart des souches de souris consanguines courantes étaient probablement dérivées d'une seule femelle reproductrice. il y a environ 150-200 ans."
"De nombreuses souches de rats consanguins les plus largement utilisées ont également été développées au cours de cette période, plusieurs d'entre elles par Curtis et Dunning à l'Institut de recherche sur le cancer de l'Université Columbia. Les souches remontant à cette époque incluent F344, M520 et Z61 et plus tard ACI, ACH, A7322 et COP. Les travaux classiques de Tryon sur la sélection des rats brillants et ternes ont conduit au développement des souches consanguines TMB et TMD, et plus tard à l'utilisation courante des rats consanguins par les psychologues expérimentaux.
Les rats
- Wistar comme nom générique pour les souches consanguines telles que Wistar-Kyoto, développée à partir des souches non consanguines Wistar.
- La base de données du génome du rat [1] tient à jour la liste la plus récente des lignées de rats consanguins et de leurs caractéristiques.
Souris
Un tableau généalogique des souches consanguines de souris peut être trouvé ici sur le site Web du Jackson Laboratory et est actuellement maintenu par le laboratoire.
Cochons d'Inde
GM Rommel a commencé à mener des expériences de consanguinité sur des cobayes en 1906. Les souches 2 et 13 de cobayes ont été dérivées de ces expériences et sont toujours utilisées aujourd'hui. Sewall Wright a repris l'expérience en 1915. Il a été confronté à la tâche d'analyser toutes les données accumulées produites par Rommel. Wright s'est sérieusement intéressé à la construction d'une théorie mathématique générale de la consanguinité. En 1920, Wright avait développé sa méthode des coefficients de chemin, qu'il a ensuite utilisée pour développer sa théorie mathématique de la consanguinité. Wright a introduit le coefficient de consanguinité F comme corrélation entre l'union des gamètes en 1922, et la plupart de la théorie ultérieure de la consanguinité a été développée à partir de ses travaux. La définition du coefficient de consanguinité aujourd'hui la plus répandue est mathématiquement équivalente à celle de Wright.
Médaka
Le poisson Medaka japonais a une haute tolérance à la consanguinité, une lignée ayant été élevée frère-sœur pendant 100 générations sans preuve de dépression de consanguinité, fournissant un outil prêt pour la recherche en laboratoire et les manipulations génétiques. Les principales caractéristiques du Medaka qui le rendent précieux en laboratoire incluent la transparence des premiers stades de croissance tels que l'embryon, les larves et les juvéniles, permettant l'observation du développement des organes et des systèmes dans le corps pendant que l'organisme se développe. Ils incluent également la facilité avec laquelle un organisme chimérique peut être fabriqué par une variété d'approches génétiques comme l'implantation de cellules dans un embryon en croissance, permettant l'étude de souches chimériques et transgéniques de medaka au sein d'un laboratoire.
Poisson zèbre
Bien qu'il existe de nombreux traits du poisson zèbre qui valent la peine d'être étudiés, y compris leur régénération, il existe relativement peu de souches consanguines de poisson zèbre, peut-être parce qu'elles subissent des effets plus importants de la dépression de consanguinité que les souris ou les poissons Medaka, mais il n'est pas clair si les effets de la consanguinité peuvent être surmonter afin qu'une souche isogénique puisse être créée pour une utilisation en laboratoire