25 Février 2015 Mini-Stage ADN L ADN Evolution Laurent Chatre, PhD Chargé de Recherche CNRS, Institut Pasteur,UMR3525 Dép. Biologie du Développement & Cellules Souches 28 Rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15 laurent.chatre@pasteur.fr & Révolution
Parcours de Recherche
Parcours universitaire Faculté de Médecine & Biologie Médicale Faculté de Biologie
Reticulum Endoplasmique SNAREs Thèse de Doctorat (2002/2005-3 ans) Arabidopsis thaliana Trafic intracellulaire
Post-Doctorat (2006-2007) Mitochondrie Prof. Federica Brandizzi Thèse de Doctorat (2002/2005-3 ans) Arabidopsis thaliana Trafic intracellulaire
Post-Doctorat (2006-2007) Post-Doctorat (2007-2011) Prof. Bernard Dujon Prof. Federica Brandizzi Mr. F. R. Lacoste Dr. Miria Ricchetti Thèse de Doctorat (2002/2005-3 ans) Arabidopsis thaliana Trafic intracellulaire
Post-Doctorat (2006-2007) Post-Doctorat (2007-2011) Prof. Bernard Dujon Prof. Federica Brandizzi Mr. F. R. Lacoste Dr. Miria Ricchetti Concours Chercheur CNRS (01/10/2011) Thèse de Doctorat (2002/2005-3 ans) Arabidopsis thaliana Trafic intracellulaire
Que signifie «ADN»?
Acide Désoxyribo Nucléique
Quelles sont les 4 bases qui constituent l ADN?
Les 4 bases de l ADN A Adénine G Guanine C Cytosine T Thymine Purine Pyrimidine
Les bases sont modifiées Phosphates Adénosine Désoxyribose Guanosine BASE Thymidine Cytidine
Comment est organisé l ADN?
2 Brins d ADN complémentaires -> ADN double brin
La double hélice d ADN Cytosine C G Thymine T A Guanine Adénine
Histoire de l ADN Watson & Crick
Qui contient de l ADN?
Particularités/Exceptions VIRUS Virus à ADN Papillomavirus (HPV) Hépatite B Virus à ARN Sida (HIV) Grippe Coronavirus Ebola
ARN Acide Ribo Nucléique
ADN A Adénine G Guanine C Cytosine T Thymine Purine Pyrimidine
ARN A Adénine G Guanine C Cytosine U Uracile Purine Pyrimidine
La séquence d ADN n est pas aléatoire. Patrimoine génétique
Lecture de l ADN Le Gène Promoteur initiation terminaison
Lecture de l ADN ADN -> ARN -> Protéine Transcription Maturation Double brin Simple brin Traduction
Lecture de l ADN ADN -> ARN -> Protéine Transcription Maturation Simple brin Double brin Simple brin Traduction
Lecture de l ADN ADN -> ARN -> Protéine Transcription Maturation Simple brin Double brin Simple brin Traduction
Lecture de l ADN ADN -> ARN -> Protéine initiation ADN-> ATG ARN-> AUG Prot-> Methionine Terminaison/STOP ARN->UAA/UAG/UGA
La double hélice de l ADN est organisée en une super-structure
Hélice d ADN double brin La chromatine Nucleosome avec les Histones Chromatine
Le Chromosome
25 Février 2015 Stage ADN Le chromosome Hélice d ADN double brin Nucleosome Chromatine Section de chromosome Condensation du chromosome Chromosome entier avec les Histones EPIGENETIQUE Régulation: *du génome (expression et silencing) *Chromatine (Hétérochromatine / Euchromatine) Acétylation Methylation microarn
Structure du chromosome Centromère Télomère Télomère Télomère Télomère Chromatide
L ADN se réplique Origine de Réplication Cycle cellulaire: Phase S
L ADN se réplique et se sépare: division
Les gènes Le Génotype et Génome Les traits de caractères Le Phénotype L ensemble des chromosomes Le Karyotype Est-ce que les gènes sont les seuls éléments du génome?
Les éléments du génome Centromère Télomère Gène Gène Télomère Origine de réplication Pseudo-gène Elément Transposable (Transposon) Séquences répétées
Les éléments transposables Découverte des «gènes sauteurs» ou «Transposons» par Barbara McClintock durant 1940-1950 chez le MAÏS
Combien de lésions de notre ADN / Cellule / Jour? 150,000 Lésions de l ADN (oxidation) 2,000 10,000 Dépurinations 5,000 Cassures Simple-brin 10-50 Cassures Double-brin
Polymorphismes et SNP (Single Nucleotide Polymorphism)
Les Chromosomes humains
Homme: 23 paires de chromosomes (46 chromosomes) 22 paires: autosomes
Est-ce que tous les organismes vivants ont la même taille d ADN et le même nombre de gènes?
Taille des génomes Nombre de gènes Raisin Homme Poulet Mouche E.coli
Hérédité du patrimoine génétique
Gregor Mendel (Moine catholique,1822-1884) Couleur des petits pois Lois de Mendel (1865) Hérédité génétique
Où est contenu l ADN?
L ADN est contenu directement dans la cellule dans un NOYAU protecteur Bactérie Virus
Existe-t-il un seul type d ADN?
3 types d ADN ADN nucléaire ADN mitochondrial ADN chloroplastique Noyau La vie de la cellule Mitochondrie Oxygène + Sucre Oxydant (ROS) Energie (ATP) Chloroplaste Lumière Oxygène
Une cellule
Communication ADN nucléaire Métabolisme ADN mitochondrial Mort Virus ARN Bactérie Protéine
3 types d ADN ADN nucléaire ADN mitochondrial ADN chloroplastique Noyau La vie de la cellule Mitochondrie Oxygène + Sucre Oxydant (ROS) Energie (ATP) Chloroplaste Lumière Oxygène
Test de paternité ADN artificiel Maladies L ADN Evolution Vieillissement Criminologie
L ADN Vieillissement
L ADN et le vieillissement
Les télomères raccourcissent Division cellulaire Diminution de la division Accumulation d erreurs
Immortalité et télomérase? 1980 Découverte de l enzyme qui maintient et allonge les télomères Activation de la télomérase et longévité?
Les cellules cancéreuses ont leurs télomérases activées
Facteurs multiples Raccourcissement des télomères Temps Stress oxydatif STRESS ET METABOLISME Excès du sucre
La médecine régénérative & les cellules souches
Super cellule avec super pouvoir Capacité d auto-renouvellement Capacité de différentiation entre d autres cellules -> REGENERATION TISSULAIRE
De la cellule souche au muscle Cellule Souche Quiescente Mitochondrie F-Actin Noyau (ADN) Activation Stem cell Différentiation Formation de fibres musculaires
ADN nucléaire ADN mitochondrial
Maladies L ADN
Dommage de l ADN
Les dommages de l ADN
Mutations de l ADN
Les mutations de l ADN 30-60 mutations par division cellulaire chez l Homme A la naissance, nous recevons en moyenne 60 nouvelles mutations (1 / 1 000 000 de bases)
Conséquences des mutations non réparées Mutation silencieuse Absence de maladie Mutation non silencieuse Perturbation de l ADN Perturbation d un gène? Maladies (Cancers, Syndromes)
La cellule cancéreuse * Résistante à la mort * Hyper Proliférative * Glycolyse/Mitochondrie
La Pré-Eclampsie Maladie de la grossesse * 5% des grossesses * 8,000,000 de femmes * 500,000 décés Mutation dans le gène STOX1 (facteur de transcription)
Découverte d un mécanisme inédit de Pré-éclampsie
Découverte d un mécanisme inédit de Pré-éclampsie Stress nitrosatif souris Controle Pré-éclampsie Stress oxidatif Culture de cellules humaines Controle Pré-éclampsie
Exemple d infection Shigella flexneri Mitochondries (ADN mitochondrial) Noyau (Adn nucléaire) Bactéries Cellule humaine infectée (reconstruction 3D)
Trisomie 21 Un chromosome supplémentaire
ADN mitochondrial et maladies
Les maladies mitochondriales
ADN et Dépistage des maladies
Dépistage des maladies (1) Echantillon (2) Extraction Et Purification de l ADN
Dépistage des maladies (3) PCR Amplification de la séquence ADN Analyse sur gel d agarose
Dépistage des maladies (3bis) Séquençage de l ADN et analyse Comparaison avec la séquence de référence
Machine PCR Machine Séquenceur ADN
Dépistage d anomalie de l ADNmt Technologie mtrip Chatre L., Ricchetti M. Methods Mol Biol. 2015 Chatre L., Ricchetti M. Nucleic Acid Res. 2013 Chatre L. Ricchetti M. J Cell Sci. 2013 International Patent, WO2012123588 A1 2012
La thérapie génique
Thérapie génique
Grands projets sur l ADN
Analyse du Génome humain L encyclopédie des Éléments de l ADN Variations Génétiques humaines
Test de paternité L ADN
Le test de paternité 1- Echantillon 2- Extraction d ADN 3- Amplification de l ADN (PCR) 4- Gel agarose Analyse de mini séquences répétées (minisatellites) caractéristiques de chaque individu
L ADN Criminologie
Le test ADN et les crimes
Le test ADN et les crimes
ADN artificiel L ADN
2012: L ADN pour stocker les données informatiques 700 terabytes dans 1 gram d ADN
2014: Nouvelle paire de bases artificielles «X-Y» dans une bactérie
2014: La première levure Sc2.0 (avec un demi-chromosome artificiel)
2014: L ADN survit dans l espace
L ADN Evolution
Séquençage de génomes Prof. Bernard Dujon Analyses et découvertes de nouvelles levures
Dans 1,000 ans nous pourrions ressembler à :
De Dolly (1996) au premier clone humain (2013)
X-Men: Des mutants aux superpouvoirs -> des mutations dans leurs gènes
Spiderman: Peter Parker est mordu par une araignée génétiquement modifiée -> de nouveaux gènes
Le 5 ème élément: Leeloominai LeKatariba Laminatchai Ekbat De Sebat est reconstituée gràce à l ADN de la main
Jurassic Park: Recréer les dinosaures à partir de l ADN dans le sang contenu dans les moustiques
Hulk: Bruce Banner, physicien, est fortement exposé au rayon Gamma -> forte modification de son ADN
Daredevil: Matt Murdock, enfant, est fortement exposé À des déchets radioactifs -> forte modification de son ADN
Flash: Après exposition à un produit chimique
Les Tortues Ninja: Après exposition à un produit mutagène
Test de paternité ADN artificiel Maladies L ADN Evolution Vieillissement Criminologie
L ADN, Evolution et Révolution Mini-stage ADN 25 Février 2015 Laurent Chatre, PhD Chargé de Recherche CNRS, Institut Pasteur,UMR3525 Dép. Biologie du Développement & Cellules Souches 28 Rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15 laurent.chatre@pasteur.fr