Ansay, M

Baldfwijns-Rouma, Viviane

Hanset, R

Roupain, Jacqueline

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POLYMORPHISME DE L’ADÉNOSINE DÉAMINASE (ADA)
DANS L’ESPÈCE BOVINE (1)
M. ANSAY R. HANSET
Viviane BALDFWIJNS-ROUMA
Chaire de Génétique,
Faculté de Médecine vétérinaire (Cureghem-Bruxelles),
Université de Liège,
rue des Vétérinaires, 45, 1070 Bruxelles
RÉSUMÉ
Sur des extraits de globules blancs de bovins, les auteurs ont observé un polymorphisme
de l’adénosine déaminase (ADA). Il comporte dix phénotypes. L’hypothèse de quatre allèles
codominants est proposée. Elle est en accord avec les études faites sur 31 paires de jumeaux
univitellins, sur la descendance de dix taureaux IA et sur la structure génétique de quatre
populations.
INTRODUCTION
L’adénosine déaminase (adénosine aminohydrolase ; ADA ; E. C. 3.5.4) cata-
lyse l’hydrolyse de l’adénosine en inosine et en ammoniaque. Son rôle essentiel
paraît résider dans la régulation de la concentration tissulaire en adénosine. Cette
substance se comporte, en effet, comme un vasodilatateur puissant, principalement
au niveau des vaisseaux coronaires (DRURY et SzENT-GYôRGYI, 192 ; Rusto et al.,
1969).
Cette enzyme est très largement distribuée dans les tissus animaux (CorrwAy
et CooKE, 1939 ; BRADY et O’DONOVAN, zg65). Certains organes ou tissus apparais-
sent particulièrement riches : le duodénum, la rate, le poumon du veau (BRADY et
(1) Travail exécuté sous les auspices de l’Institut pour l’encouragement de la Recherche scientifique dans
l’Industrie et l’Agriculture (I. R. S. I. A.).
O’DNOVAN, 1965), les globules rouges humains (!DWARDS et al., 1971), les leuco-
cytes du lapin (BARNES 1940), les lymphocytes (HALL, 1963).
La filtration en gel de Séphadex permet de séparer deux classes principales
d’adénosine déaminase, d’après leur poids moléculaire : une classe de poids molé-
culaire élevé (ioo 00o et 200 ooo, MA et FISHER, ig68-ig69 ; 280 ooo et 44000,
EDWARDS tal., 1971) et une classe de poids moléculaire plus faible (300o à 52 000,
PFROGNR, 1967 ; WO!,!!ND!N et al., 1968 ; MURPHYet al., zg6g ; SIM et MAGUIRE,
1971 ; EDWARS et al., 1971).
Cette dernière enzyme est caractérisée, en plus de son poids moléculaire plus
faible, par une migration électrophorétique anodale très rapide et par une réacti-
vité spéciale vis-à-vis des agents caractéristiques du groupement SH.
I,!! et al. (1971), se basant sur l’existence d’une parenté immunochimique
évidente, pensent que les formes lourdes ne sont que des agrégats de la même
enzyme. Pour RESSLER(1969), AKEDO et al., (1970), les deux formes seraient, sous
certaines conditions, interconvertibles.
Chez l’Homme, un polymorphisme génétique a été décrit ; il n’intéresse que la
forme légère ou anodique et non les formes plus lourdes. En outre, le spectre électro-
phorétique des adénosines déaminases varie d’un organe à l’autre. Ces faits ont
logiquement amené certains auteurs à postuler l’existence de plusieurs loci (varia-
tion cistronique) (!DwARDS et al., 1971).
L’enzyme dénaturée révèle, à la titration par le p-mercuribenzoate, l’existence
de deux groupes sulfhydryles (RoNCn et al. ig6!). L’un d’eux, localisé probablement
dans une région hydrophobe de la molécule et essentiel pour l’activité enzymatique,
possède une faible réactivité.
. 
’ 
L’autre groupe, satis doute situé à la surface de la molécule apparaît beaucoup
plus accessible à de .nombreux réactifs et cela, sans perte du pouvoir enzymatique.
D! autre part, l’enzyme est très sensible aux conditions de conservation (par exemple,
durée...) : on observe alors, après électrophorèse, le déplacement progressif de l’acti-
vité enzymatique vers une zone plus anodique conduisant ainsi à de nombreuses confu-
sions dans l’interprétation du zymmogramme. Cette altération de la mobilité résulte-
rait d’une charge négative supplémentaire acquise par le couplage du groupe SH de
l’enzyme avec le glutathion oxydé (SPENCER et al., rg68 ; SINHA et HOPKINSN,1969 ;
HOPKINSN et HARRIS, 1969). Le (3-mercaptoéthanol restaure la mobilité originelle
de l’enzyme.
L’objet de ce travail est de montrer, au niveau des globules blancs de l’espèce
bovine, un polymorphisme de l’adénosine déaminase. Le déterminisme génétique
de ce polymorphisme est étudié à partir de données relatives à des paires de ju-
meaux univitellins, à la descendance de plusieurs taureaux d’insémination artifi-
cielle. -
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’ &dquo; MATÉRIEL ET MÉTHODES
Extraits leucocytaires.
Les leucocytes préparés suivant une méthode déjà décrite (ANS Y et al., 1971) sont homo-
gériéiséS à l’aide d’un appareil Ultra-Turrax (TP T 8-o ; JANKE et K. S. KurrxEr.) ou ultrasonnés
pendant 30 secondes (MSE 150 Watt Ultrasonic desintegrator).
Électrophorèse.
L’électrophorèse en gel d’acrylamide (5 p. ioo ; plaques de 9 >< 12 cm ; épaisseur i mm)
est pratiquée dans une cuve Shandon modèle U 77. Les insertions (:1:: 10) sont réalisées paral-
lèlement au grand côté cathodique de la plaque, à i cm du bord. Avec une tension aux bornes
de 400 volts et un refroidissement continu de la plaque d’acrylamide (Cooling Platen, Shandon),
l’électrophorèse se déroule pendant 20 à 25 minutes. Le tampon de SHOWS et al., ig6g) a été
le plus souvent employé. Immédiatement avant l’électrophorèse, les extraits leucocytaires sont
amenés à une concentration de 25 mM en fi-mercaptoéthanol.
Révélation.
Après électrophorèse, la plaque d’acrylamide est déposée sur une plaque de verre aux mêmes
dimensions (9 X 12 cm), préalablement recouverte d’un mélange (SrErrcEa et al., 1968) à base
de gélose (i p. 100) et constitué en concentration finale de :
Tampon phosphate pH 7,2 : 50 mM.
Adénosine : 1,50 mM.
MTT tétrazolium (Sigma) : 0,5 mg/ml.
Phénazine méthosulfate (Sigma) : 0,4 mg/ml.
Nucléoside phosphorylase (Boehringer) : 0,125 Ul/10 ml.
Xanthine oxidase (Boehringer) : 0,4 Ull’O ml.
RESULTATS
I. - Action du p-Jnercaptoéthanol
Le p-mercaptoéthanol produit une simplification du diagramme électropho-
rétique. Des phérogrammes composés d’un ensemble de 2 à 6 bandes à différents
niveaux sont ramenés à deux types principaux composés soit d’une, soit de deux
bandes. Le mercaptoéthanol est efficace à chacun des niveaux du tracé électropho-
rétique, chacun des phénotypes à une bande paraissant doté du même groupe SH
libre (fig. i).
2. - Description des Phénotypes ADA
L’examen des zymogrammes provenant d’un grand nombre d’animaux a révélé
l’existence de 10 types électrophorétiques : quatre à une bande, six à deux bandes
(fig. 2). Chaque phénotype à deux bandes représente une combinaison particulière
de deux des phénotypes à une bande. D’emblée, se présente à l’esprit, l’hypothèse
de quatre allèles autosomaux, codominants, les génotypes homozygotes ayant les
phénotypes à une bande, les génotypes hétérozygotes ayant les phénotypes à deux
bandes.
Suivant l’usage, on peut donner le symbole A à la bande montrant la mobilité
anodique la plus grande ; elle est suivie des bandes B, C et D. Les phénotypes à une
bande seront, dès lors, AA, BB, CC et DD tandis que les phénotypes à deux bandes
seront AB, AC, AD, BC, BD, CD (fig. 2).
3. - Étude de jumeaux univitellins
Le zymmogramme de 31 paires de jumeaux monozygotiques appartenant à
la firme Merck, Sharp and Dohme a été étudié. La monozygotie probable de ces
jumeaux avait été établie par le Laboratoire des Groupes Sanguins de Wageningen.
Pour la plupart, ces animaux étaient d’origine hollandaise ou suédoise et représen-
taient différentes races de ces pays.
I,a concordance fut parfaite entre jumeaux d’une même paire en ce qui concerne
le phénotype ADA. Des 10 phénotypes habituellement répertoriés, 9 ont été observés
dans ce matériel (tabl. i). Cette observation démontre la nature héréditaire des
variations individuelles en ce qui concerne le phénotype ADA.
4. - Données génétiques
On ne dispose que rarement de données suffisamment nombreuses qui permet-
traient d’analyser la ségrégation des allèles pour chacun des quarante-cinq types
possibles d’accouplement prévus pour un système à quatre allèles. Aussi, avons-nous
été amenés à étudier séparément la ségrégation de chacun des quatre allèles, l’alter-
native génétique étant représentée par les autres allèles considérés comme n’en
faisant qu’un et symbolisés par le signe !- (KHATTABet al., ig64).
La descendance de 10 taureaux d’insémination artificielle a été étudiée : ces der-
niers représentaient les phénotypes BB (20 descendants), BD (75 descendants), AD
(50 descendants), BC (30 descendants), AB (41 descendants).
Les données utiles sont rassemblées dans le tableau 2. Le test statistique du
XI a été appliqué dans les cas où les espérances étaient supérieures à cinq. Les pro-
babilités indiquées sont les probabilités d’écarts aussi grands ou plus grands, l’hypo-
thèse nulle étant vraie. Toute probabilité inférieure à 5 p. 100 est marquée d’un
astérisque.
L’accord entre les fréquences observées et les fréquences obtenues en vertu de
l’hypothèse proposée, est en général très bon.
De certains accouplements, on ne prévoit qu’une seule classe de descendants.
Ce sont les accouplements homozygotes X homozygotes, que ces homozygotes soient
semblables ou différents.
La statistique du X2 a été calculée pour treize accouplements. Le seuil de pro-
babilité 5 p. 100, impliquant le rejet de l’hypothèse nulle, a été dépassé pour l’accou-
plement C+ X ++ ; par contre, il y a accord entre les faits et l’hypothèse pour
l’accouplement réciproque, lequel portait sur un nombre plus élevé d’individus.
Le seuil de signification est approché pour l’accouplement + X A-f- alors que
l’accouplement réciproque A+ X !--f- est très éloigné de ce seuil.
Nous retiendrons comme conclusion globale qu’il y a accord entre les faits
observés et l’hypothèse proposée.
5. - Données de population
Quatre races bovines ont été échantillonnées. Il s’agit, en fait, d’animaux amenés
à l’abattoir local. Les races intéressées sont : la race de moyenne et haute Belgique,
la race Pie-noire ( frisonne), la race pie-rouge (M. R. Y.) et la race charolaise.

La distribution de ces quatre échantillons dans les 10 classes phénotypiques est don-
née dans le tableau 3. L’échantillon prélevé dans la race de moyenne et haute Belgique
compte 553 sujets. L’accord entre les fréquences observées et les fréquences prévues
est excellent. Ceci constitue un argument important en faveur de l’hypothèse d’une
série de quatre allèles. Le tableau 4montre les fréquences particulières des quatre
allèles dans les races échantillonnées. Les fréquences de l’allèle B et de l’allèle D sont
significativement différentes entre les races (x.2 = 10,80 3 degrés de liberté) pour
l’allèle B et (X’ = i4,38, degrés de liberté) pour l’allèle D. La fréquence de l’allèle
B est significativement plus élevée dans la race charolaise que dans les races de moyenne
et haute Belgique et pie-rouge (tabl. 5). La fréquence de l’allèle D est significati-
vement plus faible dans la race pie-noire que dans les autres races envisagées
(tabl. 5).
DISCUSSION
L’interprétation des zymogrammes de l’adénosine déaminase a été considérable-
ment simplifiée par l’adjonction de P-mercaptoéthanol. A ce point de vue, la simi-
litude de comportement des enzymes de l’Homme et des bovins est évidente. Les effets
du vieillissement sur l’enzyme humain peuvent conduire à une confusion totale dans
la lecture des zymogrammes (HOPKINSONet HARRIS, 1969).
L’hypothèse génétique de quatre allèles codominants n’exclut pas la révélation
de phénotypes nouveaux. On sait, en effet, que l’amélioration constante du pouvoir
résolutif des techniques électrophorétiques a souvent conduit à subdiviser les allèles
précédemment reconnus (voir, par exemple, le cas des transferrines bovines : JAMIE-
SON, zg65).
La présence de deux bandes seulement, chez l’hétérozygote, est bien compa-
tible avec le fait généralement admis (MURPHYet al., ig6g) que l’enzyme ne possède
pas de sous-unités.
Chez l’Homme, SPENCER et al. (1968) ont décrit dans les globules rouges, l’exis-
tence de 3 phénotypes : ADA-I, ADA-2.i, ADA-2, dus à deux allèles relativement
communs et déjà largement étudiés (I,ucnR!!,m et al., 1971). D’autres phénotypes
très rares ont été identifiés (HOPKINSONet al., ig6g ; DISSING et KNUDSE, ig6g ;
DETTER et al., 1970).
L’image phénotypique de l’adénosine déaminase paraît plus simple chez les
bovins (I ou 2 bandes) que chez l’Homme où elle est compliquée par la présence d’iso-
zymes secondaires. Ce phénomène de simplification pourraît être dû à l’utilisation
du gel d’acrylamide ; il avait déjà été noté pour la malate déshydrogénase mito-
chondriale (ArrsnSr et al., 1971).
Re!u pour publication en septembre 1972.
REMERCIEMENTS
Ce travail n’aurait pas été possible sans la collaboration des docteurs DIMITRIPOULOS, MA-
GONET, MARCOURT et STEPHANY,directeurs de Centres d’Insémination aytifzcielle. Qu’ils trouvent
ici l’expression de toute notre gratitude.
Nous adressons également nos remerciements à la firme Merck, Sharp et Dohme (division
vétérinaire) qui nous a permis d’utiliser son troupeau de jumeaux monozygotiques.
Nous remercions aussi F. GROSCLAUDE,du C. N. R. Z., chargé de la lecture du manuscrit,
pour ses remarques judicieuses.
SUMMARY
POLYMORPHISM OF THE ADENOSINE DEAMINASE (ADA)
IN THE BOVINE SPECIES
Working on extracts of bovine white cells, a polymorphism of the adenosine deaminase
(ADA) has been observed. The authors have numbered ten phenotypes. The hypothesis of four
autosomal codominant alleles is in agreement with the observations made on 31 monozygotic
twin pairs, on the progeny of ten bulls used in artificial insemination and on the genetic struc-
ture of four cattle populations.
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
AKEDO H., NISHIHARA H., SHINKAI K., KOMATSU K., ig7o. Adenosine deaminases of two different
molecular sizes in human tissues. Biochim. Biophys. Acta, 212, 189-91.
ANSAY M., HANSET R., ESSER-COULON J., 1971. La malate déshydrogénase mitochondriale : variants
électrophorétiques de nature héréditaire dans l’espèce bovine. Ann. Génét. Sél. anim., 3, 235-43.
BARNES J. M., 1940. The enzymes of lymphocytes and polynuclear leucocytes. Brit. J. Exptl Pathol.,
21, 264-275.
BRADY T. G., O’DNOVAN C. L, 1965. A study of the tissue distribution of adenosine deaminase in
six mammal species. Comp. Biochem. Physiol., 44, ioi-120.
CONWAY E. J., CooKE R., 1939. LIX. The deaminases of adenosine and adenylic acid in blood and
tissues. Biochem. J., 33, 47-492.
DETER J. C., STAMATOYNNOPOULOS G., GIBLETT E. R., MOTULSKY A. G., 1970. Adenosine dea-
minase : racial distribution and report of a new phenotype. J. medical Genetics, 7, 356-57.
DISSING J., KNUDSEN J. B., 1969. A new red cell adenosine deaminase phenotype in man. Human
Heredity, 19, 375-377.
DRURY A. N., ZENTGYÔRGYI A., 1929. The physiological’àétivity of adenine compounds with spe-
cial reference to their action upon the mammalian heart. J. Physiol., 68, 213-37.
EDWARDS Y. H., HOPKINSON D. A., HARRIS H., 1971. Adenosine deaminase isozymes in human
tissues. Ann. Hum. Genet. Lond., 35, 207-19.
HALL J. G., 1963. Adenosine deaminase activity in lymphoid cells during antibody production. Aus-
tral. J. exp. Biol., 41, 93-8.
HOPKINSON D. A., HARRIS H., 1969. The investigation of reactive sulphydryls in enzymes and their
variants by starch gel electrophoresis. Studies on red cell adenosine deaminase. Ann. Hum. Genet.
Lond., 33, 81-87.
HOPKINSON D. A., CooK P. J. L., HARRIS H., 1969. Further data on the adenosine deaminase
(ADA) polymorphism and a report of a new phenotype. Ann. Hum. Genet. Lond., 32, 361-7.
JAMIESON A., 1965. - The genetics of transferrins in cattle. Heredity, 20, 419-41.
KHTTAS A. G. H., VVATSON J. H., AXFORD R. F. E., 1964. Association between transferrin poly-
morphism and disturbed segregation ratios in welsh mountain sheep. Anim. Prod., 6, 207-13.
LEE P. C., FISHER J. R., MA P. F., I97I. Comparative and immùnochemical studies of bovine
adenosine deaminase. Comp. Biochem. Physiol, part B, 40, 107-9.
LUCARELLI P., AGOSTINO R., PALMARINO R., BOTTINI E., 1971. Adenosine deaminase polymor-
phism in Sardinia. Humangenetik, 14, 1-5.
MA P. F., FISHER J. R., 1968. Two different hepatic adenosine deaminases in the chicken. Biochim.
Biophys. Acta, 159, I53-I59.
MA P. F., FISHER J. R., 1969. Comparative studies of mammalian adenosine deaminases. Some dis-
tinctive properties in higher mammals. Comp. Biochem. Physiol., 31, 771-78.
MURPHY P. M., NOONA M., COLLINS P., TULLY E., BRADY T. G., 1969. Preparative isolation of
the isoenzymes of adenosine deaminase from bovine mucosa by ion-exchange chromatography. Bio-
chim. Biophys. Acta, 171, 157-66.
PFROGNE N., 1967. Adenosine deaminase from calf spleen. II. Chemical and enzymological proper-
ties. Aych. ,Biochem. Biophys., 119, 147-54.
RESSLER N., 1969. Tissue characteristic forms of adenosine deaminase. Clin. Chim. Acta, 24, 247-511
RITTER H., WENDT G. G., TARIVERDIAN ! G., ZiLCH J., RUBE M., KIRHBERG G., 1971. Genetics
and linkage analysis of adenosine deaminase. Humangenetik, 14, 69-7i.
RoNCA G., BAUER C., Rossi C. A., 1967. Rôle of Sulphydryl groups in adenosine deaminase.
European J. Biochem., 1, 434-438.
RuBio R., BERNE R. M., KATORI M., 1969. Release of adenosine in reactive hyperemia of the dog
heart. Amer. J. Physiol., 216, 56-62.
SHOWS T. B.. RuDLE F. H., RODERICK T. H., 1969. Phosphoglucomutase electrophoretic variants
in the mou:c. Biochem. Genet., 3, 25-36.
SIM M. K., MAGUIRE- M. H., 1971. Studies on adenosine deaminase. I. Purification and some pro-
perties of bovine placental adenosine deaminase. Euy. J. Biochem., 23, Iq-z.
SINHA K. P., HOPKINSON D. A., 1969. The investigation of reactive sulphydryls in enzymes and their
variants by starch gel electrophoresis. Studies on the human red cell peptidase variant Pep A 5-1.
Ann. Hum. Genet. Lond., 33, 139-48.
SPENCER N., HOPKINSON D. A., HARRIS H., 1968. Adenosine deaminase polymorphism in man. Ann.
Hum. Genet. Lond., 32, 9-14. 
’
WOLFENDEN R., TOMOZAWA Y., BAMMAN B., I968. - Takadiastase adenosine deaminase, calf duode-
nal adenosine deaminase and rabbit muscle adenosine monophosphate deaminase. A comparison of
physical properties and amino acid composition. Biochemistry, 7, 3965-9.


Polymorphisme de l'adénosine déaminase (ada) dans l'espèce bovine

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