UNIVERSITE DE LIMOGES Faculté des Sciences et Techniques Ecole Doctorale Sciences, Technologie, Santé ED 258 Institut des Sciences de la Vie et de la Santé UMR 1061 INRA, Génétique Moléculaire Animale N° 11-2004 THESE Pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE LIMOGES Discipline : Biologie, Sciences, Santé Présentée et soutenue publiquement par Sylvain GUIBERT Le 2 Juillet 2004 Génétique de la coloration de la robe chez les bovins : contribution à l’étude du rôle des gènes de la famille tyrosinase. Directeur de Thèse : Ahmad OULMOUDEN Jury : Rapporteurs : M. Gérard GUERIN Directeur de Recherche, INRA M. Carlo RENIERI Professeur, Université de Camerino, Italie Examinateurs : M. Philippe MULSANT Chargé de Recherche, INRA M. Raymond JULIEN Professeur, Université de Limoges M. Hubert LEVEZIEL Directeur de Recherche, INRA M. Ahmad OULMOUDEN Maître de Conférences, Université de Limoges A mes parents et mon frère A mes grand-mères, Yvette et Jeanne A Carole Remerciements Les personnes qui ont contribuées de près ou de loin à l’aboutissement de ma thèse se reconnaîtront. Nul n’est donc besoin de citer tout le monde dans une liste dont l’exhaustivité serait incertaine. Je remercie néanmoins Mr Ahmad Oulmouden pour avoir encadrer mon travail, Mr Raymond Julien pour m’avoir permis de l’effectuer ainsi que tous les membres du jury pour avoir accepter de juger mont travail. Enfin, je tiens à remercier particulièrement celle sans qui ce manuscrit n’existerait certainement pas, Carole. Merci de m’avoir accompagné et soutenu dans les bons et les mauvais moments de ma vie et donc de ma thèse. Abréviations ADN : Acide DésoxyriboNucléique α-MSH: α-Melanocyte Stimulating Hormone AMPc : Adénosine MonoPhosphate cyclique AP : Protéine Adaptatrice ARN : Acide RiboNucléique BSA : Albumine Sérique Bovine CRE : Elément de Réponse à l’AMPc CREB : Protéine de liaison à CRE DCT : Dopachrome Tautomérase ddNTP : DiDésoxyriboNucléotide TriPhosphate Dnase : Déoxyribonucléase dNTP : DésoxyNucléotide TriPhosphate DHI : DiHydroxyIndole DHICA : DiHydroxyIndole Carboxylic acid DOPA : Dihydroxyphenylalanine EDTA : acide éthylène diamine tétra-acétique EGF : Facteur de croissance épidermique GAPDH : Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase GP100 : Glycoprotéine 100 GSP1, 2 : Gene Specific Primer 1 et 2 GTPase : Guanosine 5'-Triphosphatase LAMP1, 2 : Lysosomal-Associated Membrane Glycoprotein-1, 2 LCR : Région de Contrôle de Locus MC1R : Récepteur 1 aux Mélanocortines MITF : MIcrophtalmia-associated Transcription Factor MLPH : mélanophiline MNK : menkes MSEu, i : élément spécifique des mélanocytes amont et initiateur OCA : Albinisme OculoCutané PAR2 : Proteinase-Activated Receptor 2 PAX3 : PAired boX gene 3 PCR : Réaction de Polymérisation en Chaîne PDZ : protéines Psd-95, Dlg and ZO1 PI3K : Phosphatidyl Inositol 3 Kinase PKA, PKC : Protéine Kinase A et C PMSF : PhenylMethaneSulfonyl Fluoride PNGase : Peptide N-Glucosidase RACE-PCR : Amplification Rapide des Extrémités d’ADNc-Réaction de Polymérisation en Chaîne RE, RER : Réticulum Endoplasmique, Réticulum Endoplasmique Rugueux Rnase : Ribonucléase RT-PCR : transcription inverse – Réaction de Polymérisation en Chaîne SDS, SDS-PAGE : Sodium Dodecyl Sulfate, Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis SNARE : SNAP REceptor SOD : SuperOxide Dismutase SOX10 : SRY-box containing gene 10 TBX2 : T BoX transcription factor 2 TDE : Tyrosinase Distal Element TEMED : TEtraMEthylethyleneDiamine TGN : réseau trans-Golgi TSR : Template Suppression Reagent TYR : tyrosinase humaine ou bovine Tyr : tyrosinase murine TYRP1 : tyrosinase related protein 1 humaine ou bovine Tyrp1 : tyrosinase related protein 1 murine UPRA : Unités Nationales de Sélection et de Promotion de Race USF1 : UV-activated upstream Stimulatory Factor 1 UTR : région non traduite Publications et communications Publications Guibert, S., Girardot, M., Levéziel, H., Julien, R., Oulmouden, A. (2004). Pheomelanin Coat Colour Dilution in French Cattle Breeds is not Correlated with the TYR, TYRP1 and DCT Transcription Levels. Pigment Cell Res 17(4): 337-45. Girardot, M., Martin, J., Guibert, S., Levéziel, H., Julien, R., Oulmouden, A. (2004). Widespread expression of the bovine AGOUTI gene results from at least three alternative promoters. Pigment Cell Res. (acceptée). Guibert*, S., Girardot*, M., Levéziel, H., Julien, R., Oulmouden, A. (2004). The Agouti allele is responsible for the brindle coat color in Normande cattle. Pigment Cell Res. (en rédaction). * : contribution égale. Communications orales Guibert S. (2002) Gènes et enzymes de la mélanogénèse. Rencontre du réseau Gène de Coloration des Animaux Domestiques (GCAD), 16-17 décembre, Limoges. Guibert S. (2004) Rôle des gènes TYR, TRP1, TRP2 et RAB38 dans la couleur des robes chez le bovin. 4éme Séminaire des Thésards INRA, 14-15 mai, Rennes. Guibert S. (2004) Gènes de la coloration chez le bovin : Etude des gènes TYR, TYRP1 et DCT. Rencontre du réseau Gène de Coloration des Animaux Domestiques (GCAD), 12-13 février, Paris. Communications écrites Guibert, S., Girardot, M., Rouzaud, F., Martin, J., Laforêt, M.P., Menissier, F., Levéziel, H., Boichard, M., Julien, R., Oulmouden, A. (2002) Traçabilité des produits d’origine bovine au moyen de tests moléculaires portant sur les gènes contrôlant la coloration de la robe. 9éme Journées des Sciences du Muscle et Technologies de la Viande, 15-16 octobre, Clermont-Ferrand. Girardot, M., Guibert, S., Laforet, M.P., Levéziel, H., Julien, R. Oulmouden, A. (2003). Exploitation des gènes de la coloration de la robe pour une traçabilité raciale des produits d’origine bovine. Réunion 3R, Paris, 3-4 Décembre. Renc. Rech. Ruminants, 10, 33- 36. Girardot, M., Guibert, S., Julien, R., Levéziel, H., Oulmouden, A. (2004). Widespread expression of the bovine AGOUTI gene results from at least three alternative promoters. 12th Meeting of the European Society for Pigment Cell Research, Paris. 22-25 Sept. Guibert, S., Girardot, M., Levéziel, H., Julien, R., Oulmouden, A. (2004). Pheomelanin coat colour dilution in french cattle breeds is not correlated with the tyr, tyrp1 and dct transcription levels. 12th Meeting of the European Society for Pigment Cell Research, Paris. 22-25 Sept. Table des matières INTRODUCTION ..................................................................................................................... 1 EXPOSE BIBLIOGRAPHIQUE.............................................................................................. 4 I. LA PIGMENTATION ............................................................................................................. 4 A. Généralités sur la pigmentation des mammifères................................................................................. 4 B. Les gènes de coloration........................................................................................................................ 5 C. Le système pigmentaire ..................................................................................................................... 10 1) La peau / les mélanocytes.............................................................................................................. 10 2) Le mélanosome ............................................................................................................................. 12 3) Le transport des mélanosomes ...................................................................................................... 15 4) Le transfert des mélanosomes ....................................................................................................... 17 D. La mélanogénèse................................................................................................................................23 1) Les mélanines................................................................................................................................23 (a) Voie de synthèse des mélanines ............................................................................................... 23 (b) Rôle des pigments mélaniques ................................................................................................. 24 2) Régulation du système pigmentaire .............................................................................................. 26 (a) Rôle du récepteur MC1R.......................................................................................................... 26 (b) Switch eumélanine/pheomélanine ............................................................................................ 26 II. LA FAMILLE TYROSINASE.............................................................................................. 28 A. Origine et structure des gènes ............................................................................................................ 28 B. Régions promotrices .......................................................................................................................... 33 C. Structure des enzymes........................................................................................................................ 33 1) Peptide signal ................................................................................................................................33 2) Cystéines et ponts disulfures ......................................................................................................... 34 3) N-glycosylation............................................................................................................................