INTRODUCTION À LA GÉNOMIQUE

Transcription

1 0 INTRODUCTION À LA GÉNOMIQUE Diversité des génomes à l échelle du vivant. I. Outils de la génomique Cours INSA AMIG - Février Yann Lesecque - yann.lesecque@gmail.com

2 1 Plan Trois types d approches : A. Biologie cellulaire B. Génétique C. Séquençage

3 A. Les techniques de biologie cellulaire 2

4 3 A.1. Technique de Feulgen Cellules colorées au par la technique de Feulgen Micro-densitomètre

5 4 A.2. Cytométrie de flux Cytomètre de flux Chromosomes associés à des sondes fluorescentes

6 B. Les cartes génétiques et cartes Cartes génétiques : physiques Elles permettent de connaître la liaison entre locus qui codent pour un phénotype observable. Mesure la taille des génomes en centimorgan (cm). Cartes physiques : Obtenues par hybridation de sondes. Mesure de la taille en paire de bases 5

7 6 C. Le séquençage Plan : 1. Séquencer une molécule d ADN 2. Le séquençage du génome humain 3. Les approches récentes 4. Etat des projets génomes

8 7 C.1. Séquencer une molécule d ADN La méthode de Sanger (celle du génome humain) ADN db Dénaturation ADN sb Elongation dans 4 PCR différentes A T C G Gel d electrophorese dntps pol didatp didttp didctp didgtp pol pol pol

9 8 C.1. Séquencer une molécule d ADN Les NGS (Next Generation Sequencing) exemple d Illumina ADN db Adaptateurs Dénaturation + fixation sur plaque Multiplication clonale Vue de dessus Elongation avec dntps fluos dgtp dctp datp dttp

10 9 C.1. Séquencer une molécule d ADN Les NGS (Next Generation Sequencing) un comparatif des 3 méthodes les plus utilisées.

11 10 C.1. Séquencer une molécule d ADN Coût Méthode Coût en euro / Mb Sanger Pyrosequencing 10 Illumina 0,1

12 11 C.2. Le séquençage du génome humain Un petit historique : : ADN support de l'information génétique 1977: Techniques modernes de séquençage de l'adn (Sanger) 1981: Séquençage du génome mitochondrial humain 1982: Premières banques de données de séquences (GenBank, EMBL) 1990: Début du projet génome humain (cartographie) 1995: Premier génome complet d'un organisme cellulaire (H. influenzae) 1999: Chromosome 22 humain 2001: Première ébauche du génome humain 2003: Séquençage du génome humain achevé 2007: Première séquence complète du génome d'un individu

13 12 C.2. Le séquençage du génome humain La méthode du Consortium.

14 13 C.2. Le séquençage du génome humain Le shotgun hiérarchisé : ADN total Fragmentation en séquences de kb Le shotgun hiérarchique simplifie l assemblage Clonage dans des BACs Fragmentation de l insert en séquences d 1-2kb Construction d une carte génomique et sélection de clones à séquencer Assemblage Insert séquencé Clonage dans M13 puis Sanger

15 14 C.2. Le séquençage du génome humain Lectures Lectures pair-end Contigs Scaffolds Cartes physiques Marqueur génétique Chromosome 7 bras court Carte chromosomique

16 15 C.2. Le séquençage du génome humain Les problèmes et limites : Régions non clonables Régions répétées Résultat, en 2003 : 99% séquencé 341 gaps 24 centromères (50 Mb) 3 constrictions secondaires 5 bras courts chromosomes acrocentriques Grande région chromosome Y Hétérochromatine (6%) Euchromatine (94%)

17 16 C.3. Les approches récentes Grâce aux NGS les approches par séquençages se sont multipliées et sont devenues incontournables. Data center Genome Campus Sanger institue - Hinxton Sequencing center Genome Campus Sanger institue - Hinxton Exemples liés à l homme

18 17 C.3. Les approches récentes Séquençage d espèces proches : A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Meyer M et al. (2012) Science 338:

19 18 C.3. Les approches récentes Reséquençage : Le projet 1000 génomes (1KG) A map of human genome variation from population-scale sequencing.1000 genome consortium (2010) Nature 467: Projet en cours Les GWAS : Genome Wide Association Studies et al.

20 19 C.3. Les approches récentes RNAseq : Séquençage par techniques NGS d ADNc exemple d un (autre) projet colossal : The evolution of gene expression levels in mammalian organs. Brawand D et al. (2011) Nature 478:

21 20 C.3. Les approches récentes ChIPseq Epigenomique Carte nucleosomiques RADseq Phylogénie Génomique des populations Métagénomique A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Qin J, et al. (2010) Nature 464:

22 21 C.4. Etats des projets génome A vous de jouer : Utilisez la GOLD database pour répondre aux questions suivantes : 1. Combien de projets génomes achevés à l heure actuelle? 2. Etudiez la répartition phylogénétique des génomes séquencés, proposez des explications. 3. Etudiez la même chose pour les projets de transcriptome et de reséquençage. 4. Quelle est la répartition géographique des génomes séquencés? 5. Dans quel état vivent les hommes de la population CHD (référence de population chinoise pour le projet 1KG)? 6. La France est-elle un pays leader en matière de séquençage?