Etude des relations génotype/phénotpe

Transcription

1 Génétique Science de la genèse des êtres vivants Etude des relations génotype/phénotpe Génétique du développement Génétique de l évolution Génétique médicale

2 Une brève histoire de la génétique 1866 découverte des lois de Mendel théorie chromosomique de l hérédité 1944 identification de l ADN comme vecteur d hérédité 1953 la double hélice 1970 le clonage de l ADN 2002 séquence du génome humain 2006 répertoire de plusieurs millions de variants dans le génome humain

3 1.Unité, diversité du monde vivant 2.Organisation des génomes 3.Organisation des gènes eucaryotes

4 Unité, diversité du monde vivant

5 Unité du monde vivant Ascendance commune (Darwin) Grandes similarités de constitution et d organisation: Les acides nucléiques véhiculent des informations Une même lecture de l information: code génétique

6 in vivo ADN ARN Transcription Traduction protéine L ADN permet l autorenouvellement du vivant dans un contexte cellulaire La cellule est un système complexe intégr gré capable de se reproduire et d évoluer

7 Diversité des organismes vivants Une grande variété de «formes» Des millions d organismes vivants (espèces)

8 Apparition de la nouveauté: Reproduction «presque»àl identique Mutation ponctuelle Duplication, délétion Recombinaison

9 Le principe de l évolution Mécanismes de renouvellement et de transmission du matériel génétique Mutation: apparition de la nouveauté Elimination maintien, expansion cohérence interne, environnement

10 Polymorphisme des individus au sein des espèces Polymorphisme des Phénotypes environnement AGTCGGTAGCAGTAGATAATG Polymorphisme des Génotypes AGTCGGTAGCGGTAGATAATG

11 Polymorphisme des individus Différences génotypiques et phénotypiques Valeur adaptative, dérive génétique, isolement reproductif Evolution des espèces, spéciation

12 Grandes lignes d une classification du vivant Procaryotes/eucaryotes, unicellulaires/multicellulaires =regroupement par similitude Phylogénie = regroupement par ascendance commune eubactéries archéobactéries mitochondries eucaryotes VIRUS

13 Organisation des génomes

14 Organisation des génomes Espèces nucléotides gènes % ADN codant E. coli ~ 4,2 x 10 6 ~ 4000 ~ 90 Levure 1,3 x 10 7 ~ 7000 ~ 70 drosophile 1,8 x 10 8 ~ ~ 33 H. sapiens 3,0 x 10 9 ~ ~ 10 Xenope 2,0 x ~ ~ 1,5

15 ORGANISATION DU GENOME HUMAIN GENOME HUMAIN 3200 MB Gènes: 1200 Mb ADN intergénique: 2000 MB Séquences répétées: 1400 MB Autres: 600 MB

16 ADN répété «non codant» Type de répétition Taille du motif Nombre de copies localisation En tandem DNA satellite α 171 8x10 5 Centromères Minisatellites télomériques Télomères microsatellites 1-5 5x10 5 Tous les chromosomes Dispersées Line Alu Tous les chromosomes

17 Minisatellites télomériques: (TTAGGG)n Microsatellites: (GT)n ou (ATT)n Grand polymorphisme de ces séquences (n variable) AGCCCATGAGTGTGTGTGTGTGTGTATTTGGA AGCCCATGAGTGTGTGTGTATTTGGA

18 ADN répété codant Familles de gènes: ex globines, histones (quelques gènes à quelques centaines de gènes) ADN codant pour les ARNs ribosomiques ( gènes) ADN codant pour les ARNs de transfert

19 Gains et perte de gènes, évolution par duplication Familles de gènes duplication Mutations

20

21 Mécanismes de duplication des séquences Transposition Recombinaison inégale Duplication de l ensemble du génome

22 Locus A rétrotransposition Locus B ARN ADN Locus A Locus B

23 POL POLYA LINE 6000 nt POLYA ALU Un petit nombre de séquences LINE et ALU sont «actives» La rétrotransposition peut entraîner des anomalies génétiques

24 Recombination illégitime une conséquence de la présence de séquences répétées Prak& Kazazian. (2000) NRG. 1:

25 Organisation des gènes eucaryotes

26 promoteur EXON 1 EXON 2 EXON3 EXON 4 TRANSCRIPTION EPISSAGE ADN ARN transcrit primaire AUG UGA ARNm TRADUCTION protéine Organisation modulaire des gènes

27 Notions de taille des gènes eucaryotes Exons: nucléotides en moyenne Introns: très variable selon les espèces et selon les gènes Nombre d exons par gène: de 1 à plusieurs centaines (souvent autour de 10-20)

28 Structure modulaire et combinatoire des protéines

29 Epissage alternatif: 1 gène, plusieurs protéines EXON 1 EXON 2A EXON 2B EXON 3 TRANSCRIPTION ARN EPISSAGE EX 1EX 2A EX 3 EX 1 EX 2B EX 3 ARNm Diversité fonctionnelle des isoformes protéiques

30 Promoteurs et épissage alternatifs : P1 P2 EXON 1A EXON 1B EXON 2 EXON 3 transcription EXON 1A EXON 1B EXON 2 EXON 3 EXON 1B EXON 2 EXON 3 épissage EX 1A EX 2 EX 3 EX 1B EX 2 EX 3

31 Recombinaison non allélique du génome: Diversité combinatoire facilitée au cours de l évolution Gène A E1 E2 Gène B E 1 E 2 E 3 Gène C E1 E 2 E 3 Nouvelle combinaison des exons

32 Rôles des introns? 1- Pour l expression des gènes Source d ARNs non codant Source d éléments de régulation Générateurs de diversité par épissage alternatif 2- Au cours de l évolution? Permettent le partage de domaines entre différents gènes par recombinaison au cours de l évolution