SVT

LA FAMILLE DES GÈNES DES OPSINES

I. Échelle cellulaire

Les photorécepteurs à cône sont des cellules que l’on trouve au niveau de la rétine. Ces cellules sont responsables du captage de la lumière et de la transmission d’une partie des informations qui permettront la vision.

Plus précisément, la cellule photoréceptrice à cône est constituée d’un segment externe dans lequel on retrouve les opsines et d’un segment interne plus classique, avec un corps cellulaire, un noyau et quelques organites.

Les photorécepteurs à cône sont principalement situés au centre de la rétine. Ils sont responsables de la vision des couleurs. Cette lumière va être transmise sous forme d’informations au sein du photorécepteur à cône puis aux cellules qui collaborent avec lui dans la réalisation de la vision.

Au niveau du segment externe, on observe un empilement de lamelles, il y en a en réalité plus d’une centaine. Ces lamelles portent des protéines transmembranaires, appelées opsines. Il existe trois sortes d’opsines, chaque cellule à cône porte les trois types d’opsines mais dans des proportions différentes :

- Il y a celles qui portent une majorité d’opsines de type S, qui sont sensibles à des lumières de faibles longueurs d’ondes, autour de 420 nanomètres (nm). On note cela λ ≈ 420 nm.

- Il y a les cellules portant majoritairement des opsines de type M, pour les moyennes longueurs d’ondes, autour de 530 nanomètres. On note cela λ ≈ 530 nm.

- Il y a les cônes portant majoritairement porteurs d’opsines de type L, pour les longueurs d’ondes plus longues, autour de 560 nanomètres. On note cela λ ≈ 560 nm.

Il existe donc trois types de captage de la lumière, grâce à trois types d’opsines : celles qui vont capter la lumière bleue (S), la lumière verte (M) et la lumière rouge (L). La combinaison de ces trois couleurs captées par ces trois opsines permet à l’Homme mais aussi aux primates, une vision trichromatique. Ces trois couleurs en se combinant permettent la vue de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

 

II. Échelle chromosomique

Deux chromosomes sont liés à la vision des couleurs chez l’Homme et les primates. Ce sont les chromosomes X et le chromosome n°7. Les gènes qui codent les opsines se situent pour les opsines L et M sur le chromosome X. En réalité, il y a une répétition du gène codant de l’opsine L, et une à neuf répétitions du gène codant de l’opsine M. Le gène codant de l’opsine S se situe sur le chromosome n°7.

En comparant les séquences nucléotidiques des ces gènes, on s’est rendu compte qu’ils se ressemblent beaucoup, plus que si c’était un hasard. Ils dérivent donc d’un même gène ancestral, qui au cours de l’évolution des primates se serait dupliqué, c’est-à-dire copié et déplacé dans le génome et qui aurait subi comme tous les gènes un certain nombre de mutations au cours du temps.

Par cette étude de comparaison, on est donc capable de dire que les trois gènes considérés forment une famille multigénique. Une famille, car c’est un gène ancestral qui a dérivé pour donner les trois gènes présents aujourd’hui. Ce gène ancestral aurait subit une duplication initiale qui aurait donné un gène sur le chromosome X et un gène sur le chromosome n°7. Ensuite, le gène du chromosome X aurait à son tour  subit une duplication secondaire et un certain nombre de mutations, ce qui fait que l’on a aujourd’hui sur le chromosome X, deux gènes impliqués dans la création des opsines, les gènes L et M. La version du gène ancestral qui s’est déplacé sur le chromosome n°7 a lui aussi connu des mutations et a abouti au gène S.

 

Conclusion : Les opsines sont des protéines transmembranaires dans les cellules à cône. Elles sont responsables du captage de la lumière au niveau de la rétine. Cette lumière va être captée en fonction de sa longueur d’onde. Il y a trois types d’opsines qui captent trois longueurs d’ondes différentes. Ces informations sont ensuite envoyées au cerveau, dans le centre de la vision, au niveau du lobe occipital. Ces opsines se ressemblent beaucoup dans leur séquence nucléotidique au niveau génétique. Pour l’expliquer, on a mis en place un scénario qui explique cette ressemblance par l’existence d’un gène ancestral qui a connu des duplications et des mutations au cours du temps. Il y a donc une famille multigénique des opsines.