Cours n 2 Marc Prudhomme Les 3 domaines du vivant Comment observer l apparition l de mutations? Ce travail est largement facilité par l analyse génétique dans le royaume des procaryotes car Gram positif Cyanobacteria Proteobacteria Plantes Eucaryotes Fungi Animaux une seule copie de l information génétique, une cellule avec des divisions rapides, une population gigantesque, des cribles génétiques puissants, un coût peu élevé. Eubacteria Archaea Sulfolobus Méthanogènes Halophiles Ex: il est facile de mettre en place un crible permettant de compter des mutants de bactéries devenus résistants à un antibiotique
La croissance bactérienne Croissance bactérienne sur boite de Petri 8cm L accroissement d une population peut être assimilée à une croissance exponentielle, on peut estimer le nombre d individus dans une population avec la formule suivante : N = N 0 x 2 t/τ N nombre de bactéries N 0 nombre de bactéries au départ t temps de culture τ temps de génération ex : si le temps de génération est de 20 minutes, que l on part d une bactérie et que l on a, en conditions appropriées, une croissance exponentielle pendant une nuit de 8h00 alors on aura N = 1x 2 8/0.333 = 2 24 = 1.6 10 7 cellules. Rq : On obtient 24 générations en 8h00 alors que pour l homme il faudrait 25 ans x 24 G soit 600 ans!! La colonie 1mm 2µm Environ 10 7 bactéries/colonie
Comment compter les bactéries? Comment calculer une fréquence de mutants dans une population bactérienne? Culture bactérienne 10 7 /ml 900µl 900µl 10-1 10-2 900µl 900µl 900µl 900µl 10-3 10-4 10-5 10-6 photo D. Mazel 10 x 10 x 10 5 Incubation 10 h à 37 C 100 10 1 F(bleu) = n bleu/(n blanc+ n bleu) Qu est ce qu un crible de repérage? Recherche d auxotrophes parmi des prototrophes. ( ex :[leu - ]) Le Milieu Minimum (MM) Qu est ce qu un crible de sélection? Ex: isolement de Sm R MM(glc) +leu MM(glc) MM(glc) +leu Réplique sur velour Incubation 10h à 37 C MR MR+Sm 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 Incubation 10 h à 37 C 100 10 10 1 auxotrophe[leu-]) F(Sm R )=
Quel sont les paramètres pouvant jouer sur la fréquence de mutants le clone parfait existe-il il? La fréquence dépend de deux paramètres : Le rythme d accumulation de mutation. L efficacité de recopiage de l information génétique: fidélité de réplication + efficacité de réparation qui peut être lui-même modulé par des conditions environnementales mutagènes La taille de la cible. La taille de l information génétique codant la fonction observée et de la nature des mutations pouvant provoqué un phénotype. Taille de la cible La quantité d altération
Du gène à la protéine Rappel ADN transcription Le gène au niveau ADN? ATG TAC Phase ouverte de lecture (triplet de nucléotides - codon) ATG TAC Séquences de transcription (entrée sortie - régulation) TAA ATT ARN La régulation Séquences d épissage (localisation des exons et introns) traduction Séquences de traduction (entrée sortie) PROTEINE Comment une mutation peut affecter un gène? g Localisée dans la phase ouverte de lecture: Les mutations ponctuelles de type transition ou transversion peuvent, suivant leur localisation, affecter l expression de gènes. La mutation NON SENS, ex: TAC(tyr) TAA(stop) La mutation FAUX SENS, ex: TGT(Cys) TCT(Ser) Comment une mutation peut affecter un gène? g Localisée en dehors de la phase de lecture ouverte: Les mutations peuvent avoir un effet sur la régulation et l expression du gène en affectant la transcription, le devenir de l ARN, la traduction La mutation «Silencieuse» ex: CCT(Pro) CCC(Pro) Les mutations de type délétion insertion peuvent provoquer des décalages de phase ou des insertions/délétions de codons.
Conséquence fonctionnelle de la mutation Les mutations dites perte de fonction correspondent à l absence d expression du gène original Chez l haploïde cela se traduit directement sur le phénotype Chez le diploïde plusieurs cas de figure:» La copie restante compense» La copie restante compense en partie» La copie restante ne compense pas Les mutations dites gain de fonction correspondent à l acquisition d un nouveau phénotype que ne possède pas l organisme d origine. Suppression phénotypique de mutation et réversionr Le retour phénotypique d un mutant vers le phénotype d origine implique que ce mutant a donné naissance à un nouveau mutant. La réversion vraie : cette nouvelle mutation permet un retour à la séquence d origine: TAC(Tyr) TAA(stop) TAC(Tyr) La réversion équivalente : cette nouvelle mutation permet un retour à un codon équivalent: TCT(Ser) TGT(Cys) AGT(Ser) Suppression phénotypique de mutation et réversionr Suppression intragénique : la mutation a lieu dans le gène en dehors du codon muté et son effet «annule» l effet de la première mutation. Suppression extragénique : la mutation a lieu en dehors du gène et son effet «annule» l effet de la première mutation.