Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies Philippe SI

Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies Philippe SILAR Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 2 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 3 Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies Philippe Silar Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 4 Remerciements. Merci à Stéphan d'avoir été patient pendant que je rédigeais ce livre, souvent le matin très tôt ou le weekend ! Un grand merci à Geneviève Gonzy-Treboul pour m'avoir laissé l'utilisation libre de son cours. Dédicace. A Marguerite Picard, professeure de génétique extraordinaire et chercheuse hors pair, toute en modestie et bienveillance. Mentions légales Cette œuvre, création, site ou texte est sous licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Partage dans les Mêmes Conditions 4.0 International. Pour accéder à une copie de cette licence, merci de vous rendre à l'adresse suivante http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ ou envoyez un courrier à Creative Commons, 444 Castro Street, Suite 900, Mountain View, California, 94041, USA. Première édition : novembre 2016 ISBN : 978-2-9555841-3-2 EAN : 9782955584132 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 5 SOMMAIRE Préambule ............................................................................................................................................................. 9 Liste des notions pré-requises de ce cours ..................................................................................................... 10 A l’issue du cours, les étudiants devraient en théorie pouvoir répondre la liste des objectifs suivants : ......................................................................................................................................................... 11 Introduction générale ......................................................................................................................................... 15 Rappels Biologiques ........................................................................................................................................ 16 Les cellules procaryotes .................................................................................................................................. 18 Les cellules eucaryotes .................................................................................................................................... 19 La mitose ..................................................................................................................................................... 22 La méiose .................................................................................................................................................... 24 Quelques organismes modèles en génétique ................................................................................................. 26 Saccharomyces cerevisiae ........................................................................................................................... 27 Neurospora crassa et Aspergillus nidulans ................................................................................................. 28 Les animaux et les plantes .......................................................................................................................... 31 Les virus ....................................................................................................................................................... 35 Un peu d’histoire............................................................................................................................................. 35 Les caractères et le phénotype ................................................................................................................... 35 Les lois de Mendel et les gènes ................................................................................................................... 37 Les expériences de Beadle et Tatum: un gène, un enzyme ........................................................................ 44 Quelles est la nature chimique de l’information génétique ? ..................................................................... 45 Quelles sont les quantités d’information nécessaires pour fabriquer les différents organismes ? ............ 48 Chapitre 1: La variation ....................................................................................................................................... 50 Le polymorphisme ........................................................................................................................................... 50 Les moyens d’étude du polymorphisme ......................................................................................................... 51 Localisation des polymorphismes ................................................................................................................... 55 Les différents types de polymorphismes moléculaires ................................................................................... 56 Les modifications ponctuelles ou SNP (Single Nucleotide Polymorphism) ................................................. 56 Les Indels: duplication segmentales et transposons ................................................................................... 56 Les éléments génétiques extrachromosomiques........................................................................................ 63 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 6 Les mini et les microsatellites ..................................................................................................................... 67 Les haplotypes et idiomorphes ................................................................................................................... 71 Les variations chromosomiques ................................................................................................................. 73 L’épigénétique ................................................................................................................................................ 74 Les mutations.................................................................................................................................................. 79 Les différents types de mutations .................................................................................................................. 81 Les modalités d’apparition des mutations ...................................................................................................... 82 Le test de fluctuation ...................................................................................................................................... 85 Fréquences d’apparition des mutations ......................................................................................................... 89 Les différents types moléculaires de mutations et leurs effets phénotypiques ............................................. 92 Les mutations ponctuelles .......................................................................................................................... 93 Les délétions ............................................................................................................................................... 95 Les transpositions ....................................................................................................................................... 96 La recombinaison comme générateur de variation .................................................................................... 97 Les aneuploïdes et les polyploïdes ........................................................................................................... 101 Chapitre 2: Quelques notions de génomique ................................................................................................... 104 Qu’est-ce que la génomique ? ...................................................................................................................... 104 Stratégies pour séquencer des génomes complets ...................................................................................... 105 Première stratégie .................................................................................................................................... 105 Deuxième stratégie ................................................................................................................................... 106 Les génomes des principaux organismes modèles et leur évolution ........................................................... 109 Chapitre 3: La mutagenèse ............................................................................................................................... 120 Le principe de la mutagenèse ....................................................................................................................... 120 Les technologies de l’ADN recombinant et la mutagenèse dirigée .............................................................. 120 Les mécanismes de la transformation ...................................................................................................... 122 Le devenir de l’ADN une fois dans la cellule ............................................................................................. 126 Les mécanismes principaux de la recombinaison ..................................................................................... 127 Comment inactiver un gène ..................................................................................................................... 134 Comment sur-exprimer un gène ............................................................................................................... 140 Comment modifier un seul nucléotide dans un gène ............................................................................... 143 La mutagenèse classique .............................................................................................................................. 145 L’application du traitement mutagène ..................................................................................................... 145 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 7 La sélection des mutants: les cribles ......................................................................................................... 152 Chapitre 4: La complémentation ...................................................................................................................... 160 Principe du test de complémentation ........................................................................................................... 160 Conditions d’application ............................................................................................................................... 162 Les limites du test ......................................................................................................................................... 164 Le terme de complémentation a été adapté à trois autres situations.......................................................... 167 Chapitre 5: La recombinaison et l’établissement de cartes génétiques ........................................................... 169 Utilité des cartes génétiques ......................................................................................................................... 169 Les eucaryotes: la méiose ............................................................................................................................. 169 Les organismes haplobiontiques: Neurospora crassa ............................................................................... 173 et les champignons filamenteux ascomycètes ayant des asques ordonnés ............................................. 173 Les organismes haplodiplobiontiques: Saccharomyces cerevisiae et les levures ascomycètes ................ 177 Les organismes diplobiontiques: Caenorhabditis elegans ........................................................................ 182 Le test 3-points.......................................................................................................................................... 184 La ségrégation extrachromosomique méiotique ...................................................................................... 185 Le rapport carte génétique / carte physique ............................................................................................ 186 Les eucaryotes: la mitose .............................................................................................................................. 188 Ségrégation des chromosomes nucléaires ................................................................................................ 188 Ségrégation extrachromosomique mitotique ........................................................................................... 193 Les procaryotes ............................................................................................................................................. 194 La conjugaison ........................................................................................................................................... 194 La transformation...................................................................................................................................... 197 La transduction ......................................................................................................................................... 198 Chapitre 6: L’identification des allèles sauvages et mutants ............................................................................ 199 Le clonage par expression ............................................................................................................................. 199 Le clonage positionnel .................................................................................................................................. 202 Le séquençage complet des génomes .......................................................................................................... 204 Chapitre 7: L’analyse phénotypique ................................................................................................................. 209 Pléiotropie ou mutations multiples? ............................................................................................................. 209 Base physiologiques de la dominance et de la récessivité ............................................................................ 210 Comment savoir à quel type d’allèle on a affaire? ................................................................................... 211 Autonomie cellulaire de l’expression d’un gène ....................................................................................... 216 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 8 Chapitre 8 : Les interactions géniques .............................................................................................................. 221 L’épistasie ..................................................................................................................................................... 222 Comment ordonner deux gènes impliqués dans une voie de signalisation? ........................................... 225 Les groupes d’épistasie ............................................................................................................................. 227 La suppression .............................................................................................................................................. 228 Suppresseur par épistasie agissant sur la même voie .............................................................................. 231 Suppresseur agissant au niveau de l’activité de la protéine ..................................................................... 234 Suppresseur agissant au niveau de l’expression d’un gène ...................................................................... 235 Suppresseur agissant sur une voie parallèle ............................................................................................. 236 Suppresseur informationnel ..................................................................................................................... 237 Comment analyser des suppresseurs issus d’une mutagenèse? .............................................................. 239 L’accentuation .............................................................................................................................................. 242 Comment sélectionner des mutations d’accentuation? ........................................................................... 243 Le fond génétique ......................................................................................................................................... 245 Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 9 Préambule La génétique occupe une place importante dans notre société. De fait, les médias relaient souvent des découvertes “génétiques” et débattent sur leurs conséquences potentiellement néfastes pour notre vie quotidienne (clonage, OGM, résistance aux antibiotiques ou prions pour citer les plus célèbres). Au contraire, la détermination de la séquence complète du génome humain et celles d’autres organismes a encouragé certains à un optimisme sans borne et à clamer la compréhension complète du vivant via la connaissance de la séquence de leur génome (et donc la possibilité de soigner rapidement toutes nos maladies…). L’arrivée des nouvelles technologies de séquençage à haut débit n’a fait que renforcer cette idée: il serait maintenant possible de savoir qui nous sommes et quel sera notre santé future pour environ 500 €, le coût actuel (toujours en décroissance) du séquençage d’un génome humain. Même si les optimistes ont partiellement raison (la génétique a effectivement permis d’identifier un grand nombre de déterminants génétique de maladies), la séquence du génome ne permet de tout expliquer, comme l’a montré l’épigénétique. De plus, ces débats masquent la réalité de la recherche en biologie et le rôle qu’a eu et a toujours la génétique. En effet, il ne faut pas oublier que la génétique est, avec la biochimie, la discipline biologique qui a permis de comprendre comment fonctionne le vivant et son efficacité fait qu’elle est encore largement utilisée dans les laboratoires de recherche. Si la biochimie s’intéresse principalement à la structure et aux propriétés des molécules biologiques, la génétique s’intéresse à replacer ces même molécules dans le contexte de la cellule, de l’organisme ou des populations. Il va sans dire que seule la jonction des deux disciplines permet une description complète des mécanismes du vivant. C’est vers cette synthèse que la biologie se dirige actuellement, synthèse réalisée par le biais de disciplines qui portent des noms différents (biologie moléculaire, génétique moléculaire ou génomique) mais qui sur le fond utilisent les mêmes méthodes. Il est donc impératif que tout étudiant de biologie/biochimie du niveau de la licence possède des solides notions de cette biologie intégrée afin de comprendre clairement les résultats, les enjeux et les limites de la biologie moderne. Philippe Silar Génétique : Concepts de Base et Notions Approfondies 10 Par le biais de ce cours, j’ai donc voulu donner aux étudiants de licence des bases solides sur l’historique, la “philosophie” et la méthodologie génétique. Ce cours a été conçu dans l’optique que des étudiants venant d’horizons différents, ayant ou n’ayant pas eu au préalable des notions de génétique, puissent le suivre facilement. Néanmoins, ce cours ne pourra être bien compris que si certaines notions scientifiques de bases ont été acquises. Liste des notions pré-requises de ce cours Notions de Biologie Générale • Connaître les grandes lignes de la structure et du développement des animaux • Connaître les grandes lignes de la structure et du développement des plantes supérieures • Connaître les grandes lignes de la structure et du développement des champignons • Connaître les mécanismes de la fécondation chez les animaux, les plantes et les champignons • Savoir décrire une courbe de croissance d’une population de micro-organismes • Définir la notion de virus en uploads/Philosophie/genetique.pdf