1 Flashcards
Phénotype
Ensemble des caractères apparent d’un individu
gènes
facteurs déterminant les caractères apparents
génotype
ensemble des gènes d’un individu
allèle
une des formes possible d’un même gène
homozygote
un individu est homozygote pour un gène quand il possède deux identiques de ce gène
hétérozygote
un individu est hétérozygote pour un gène quand il possède deux allèles différents de ce gène
Théorie de mendel
-théorie de transmission de caractère
les conclusions de mendel
-Caractère ridé resté présent dans l’hybride de manière latente
-Prégéniture été des pois lissant le terme dominant et récessif pour identifier les traites
-il y deux formes. allèle pour le gène locus responsable de la forme du pois
- resultant démontre que l’hybride démontre le traite dominante pour la génération F1
- apr une autofécondation le ration démontre 3:1 trait dominant et traite récessif
- chaque parent contribue une unité d’hérédité à chaque descendant, chaque descendante possèdera 2 unité
Loi de dominance
Un organisme ayant des form variables(allèle) d’un gène exprimera(phénotype) la form dominante
Les allèle peuvent être multiples, un individu ne possàdera une combinaison que de deux de ces allèles
loi de ségrégation
Explique le passage des allèles:
- une gamète reçoit un seul des allèles de la paire que l’organisme possède
- la fertilisation établit de nouveau le dédoublement
- Deux membre d’une même paire génétique (allèle) vont ségréguer l’un de l’autre lors de la formation des gamètes
- la moitié des gammètes porte un allèle et l’autre moitié porte l’autre alllèle
croisement de contrôle
croisement d’un individu de phénotype dominant avec un individu montrant ke phénotype récessif
Le but de déterminer le génotype de l’individue de phénotype dominant
Dihybridisme
2 traite différent qui donne 4 phénotype différent
L’échiquier(tableau, carré) de croisement de Punnett
Grille à deux entrées permettant d’établir de façon utile et systématque toutes les combinaison de gamètes
Loi de la distribution indépendante
mendel:
lors de la formation des gamètes, les allèle d’un locus vont se distribuer dans les gamètes de façon indépendante des allèles situées dans un autre locus
les lois de mendel
- Loi de dominance (ou loi d’homogénéité du phénotype) : les individus issus du croisement entre deux individus homozygotes qui diffèrent pour un couple allélique, auront le phénotype donné par l’allèle dominant. Avec un sens plus large que celui de Mendel, on peut l’énoncer comme la loi de l’uniformité des hybrides de première génération.
- Loi de la ségrégation (ou loi de disjonction des allèles, monohybridisme) : pendant la génération de la progéniture, les allèles associés au même gène se séparent, ce qui fait que chacun des deux gamètes n’atteint qu’un seul des mêmes allèles.
- Loi sur l’assortiment indépendant (ou loi de la distribution indépendante des caractères héréditaires multiples, dihybridisme et polyhybridisme) : pendant la formation des gamètes, différents gènes sont distribués indépendamment les uns des autres.
Co-dominance
Les deux allèle peuvent être également exprimé
-Le phénotype observé chez un génotype hétérozygote sera un mélange des phénotypes correspondant aux génotype homozygotes
Dominance incomplète
Dans le cas d’une dominance incomplète, hétérozygote montre un phénotype intermédiaire aux deux parent
Gènes létaux
Allèle fauve=b et bringé=B
rapport 2 bringées ; 1 fauve
fauve et bringés par raport au phénotype
pénétrance
Indique la portion d’individues ayant un génotype donné, et qui présente le phénotype normalement associe à ce génotype.
- % pénétrance = # individue avec un phénotype / # individue avec le génotype correspondant
- si tout individue présente même la pénétrance est dite complète
Exemple de pénétrance incomplète
- «Eyeless» chez la Drosophile. Pénétrance de 85%, avec un phénotype qui va de l’absence totales des yeux, jusqu’à une réduction à peine détectable dans la taille des yeux
- la polydactylie chez les humains. le phénotype peut se manifester par la présence d’un ou plusieurs doigts ou orteils surnuméraires
La théorie chromosomique de l’hérédité
- les chromosomes dans les noyaux se divisent de façon longitudinales pendant la division cellulaire;
-Les chromosomes divies se distribuent en nombres égaux les cellules filles;
-Le nombre total de chromosome varie d’espèce en espèce: - En 1903, Sutton et Boveri remarque que, d’une génération à l’autre, la transmission des chromosomes suite celle des gènes
- De 1909-1915 T.Morgan a déterminé les premiers fondaments moléculaire de la génétique en étudiant la transmission fondements moléculaires de la génétique en étudiant la transmission héréditaire de différents caractère chez le drosophile
- Il a été le premier à associer un gène spécifique avec un chromosome spécifique (à l’époqie de Mendel chromosome pas commun)
- cette théorie dit que les facteurs d’hérédité sont situés sur les chromosomes qui subissent une ségrégation et un assortiment indépendant lors du processus de formation des gamètes
autosomes
-Chromosome non sexuel
-Forme d’hérédité différente que celle qui s’applique aux autosomes
- les autosomes existent comme paire homologues et chaque chromosome dans la paire possède une copie allèle) de chaque gène
Système XY
- Système chez mammifère et Drosophile
déterminationdu sexe chez les Dorsophiles
- chez Drosophile la probabilité pour un individu d’être femelle dépend du ration de chromosomes X sure le nombre d’ensemble d’autosomes
-Plus le ration. est grand plus forte est la probabilité d’obtenir une femelle
système ZW
le système inverse à celui des mammifère
Femme hétéromorphes ZW et male homomorphe ZZ
-oiseaux, certain poissons et papillon de nuit
Système XO
Les femmelles ont deux chromosomes X les males sont XO i.e. aucun autre chromosome sexuel
- Nombre pair femme et nombre impaire male
- chez insectes, premier système à être identifé
Système composé
plus complexe avec chromosomes X et Y multiple
- males 35 chromosome et femelle 42 chromosome
- chez araignées
Détermination du sexe par l’environnement: cas de la température
au moment donné du développement:
Alligator américain
- moins de 30°C entre 7e et 21e jour d’incubation-> femelle
- plus de 34°C -> male
crocodile australien: cest inversé
Lyonisation
-Chez femme un chromosome X toujours inactif
- femme sont mosaique de gène, un chromosome exprimé en certain endroit et l’autre en autre
- exemple: les chat taché noir orange
Traits limités
traités limités par le sexe sont transmis par les autosomes, mais exprimés seulement chez l’un des deux sexes
Traits influencés
les traites influencé par le sexe s’expriment plus fortement chez les inividus d’un sexe que de l’autre
- exemple la calvitie male chez les humains
résultat de division cellulaire générale
Processus complexe par lequel la cellule se reproduit: requiert une duplication exacte et une division égale de l’ADN qui contient la programmation génétique de la cellule (le génome).
▪ crée une progéniture identique au parent chez les organismes unicellulaires
▪ est responsable de la croissance chez les organismes pluricellulaires.
▪ est responsable du développement chez les organismes pluricellulaires.
▪ est responsable de la réparation chez les organismes pluricellulaires.
diploïde
2n
gamète
haploïde (n)
cellement cellule sexuelle from des gamète pendant la méiose
Zygote
n de spérematoxoïde + ovule n= zygote 2n
Combien de chromosomes contient l’humain
46 (23 mère et 23 père)
cycle cellulaire
Interphase: croissance cellulaire réplication de l’ADN
G1: 10h (lacune pré-réplication, croissance cellulaire.
G2: 4h (lacune post-réplication, la cellule se prépare pour la division.)
– La membrane nucléaire est intacte et évidente.
– Le nucléole est visible.
– Les chromosomes ne sont pas visibles.
– La réplication de l’ADN se fait durant la phase S.
* Chaque chromosome se double i.e. aura deux chromatides.
S: 9h (duplication des chromosomes, la quantité d’ADN double.)
M: 1h
Interphase: croissance cellulaire réplication de l’ADN
Mitose: Division cellulaire
Ordre de la mitose
– Prophase
– Métaphase
– Anaphase
– Télophase
La prophase
- Les chromosomes se condensent et deviennent visibles.
– à la mi-prophase, on distingue la morphologie des chromatides sœurs. - La membrane nucléaire se désintègre.
- Le nucléole disparaît.
- Les centrioles se séparent et migrent vers les pôles opposés de la cellule.
– Le fuseau mitotique est formé à partir du centriole. - Vers la fin de la prophase, les fibres du fuseau s’attachent aux cinétochores.
La Métaphase
- La membrane nucléaire est disparut.
- Les chromosomes s’alignent dans le plan équatorial du faisceau.
L’Anaphase
- Les centromères se sont séparés, et commencent à migrer vers les pôles opposés de la cellule
– Les chromatides sœurs (les bras) se séparent en même temps que le centromère se divise.
– Les chromatides sont attirés vers les pôles opposés. - Le nombre de chromosomes est toujours diploïde, un à partir de chaque chromatide sœur.
- La cytocinèse commence
La Télophase
- Dans le noyau, la télophase est l’inverse de la prophase :
o La membrane nucléaire se forme à nouveau
o Le faisceau mitotique disparaît
o Les chromosomes se décompactent o Les nucléoles se forment à nouveau - L’événement le plus important est la cytocinèse, i.e. la division du cytoplasme.
PROPHASE I
- Début de la condensation de la chromatine
- Les chromosomes homologues s’attirent pour former des paires (synapses)
- Les chromosomes continuent à se raccourcir et les chromatides sœurs deviennent évidentes sous formes de tétrades.
- L’échange de matériel entre chromatides (le crossing-over) a lieu.
– Le crossing-over est un échange réciproque entre les chromosomes homologues.
– La fonction du crossing-over est d’offrir un plus grande diversité génétique à la progéniture. - Les fuseaux s’attachent aux centromères.
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MÉTAPHASE I
*Chaque paire de chromosomes homologues (tétrades de chromatides) se place à la plaque équatoriale de la cellule
* Les chromosomes s’alignent le long de l’équateur de la cellule
ANAPHASE I
*Chaque chromosome de chaque paire d’homologue se dirige vers un pôle opposé, alors qu’il y a eu réduction du nombre de chromosomes
* Les chromosomes homologues sont séparés par les fibres du fuseau
* Les centromères ne se divisent pas, ainsi seulement les chromosomes sœurs sont séparés et non les chromatides sœurs.
* La formation de la dyade (de chromatides sœurs) à chaque pôle.
TÉLOPHASE I
*Similaire à la télophase de la mitose.
– Un nouveau noyau haploïde se forme dans les deux nouvelles cellules.
– Les chromosomes disparaissent de vue.
– La cytocinèse est presque complète.
*Il y a maintenant deux cellules haploïdes, avec des chromosomes à deux chromatides,
ce qui veux dire que l’ADN est déjà doublé.
comment Production de nouvelles combinaisons d’allèles; augmentation en diversité génétique
a. Par la distribution aléatoire des chromosomes qui étaient à l’origine paternels ou maternels.
b. Par l’échange de matériel génétique entre les chromosomes paternels et maternels.
c. La création de nouveaux arrangements par crossing-over s’appelle recombinaison;
d. Si un génome possède 1000 gènes, avec deux allèles chaque, il existent 21000 combinaisons possibles de gamètes.
Liaison (linkage) génétique
- Deux gènes situés sur un même chromosome ont d’autant plus de chances de ne pas être séparés lors de la méiose - donc d’être transmis ensemble à la descendance - qu’ils sont plus proches l’un de l’autre.
*En considérant un croisement à deux loci :
– On observe une fréquence élevée d’individus qui montrent un des phénotypes des parents (P1). - Ces individus sont non-recombinants ou parentaux.
– On observe aussi, à plus faible fréquence, des individus qui combinent les phénotypes parentaux. - Dans ce cas, nous parlerons de recombinants.
- L’explication la plus probable de ces observations est la proximité des deux loci étudiés sur un même chromosome.
Cartographie de gènes
- Les gènes sont organisés de façon linéaire en groupes de liaisons supportés physiquement par le chromosome.
- Le degré variable de liaison entre deux gènes détecté par la fréquence de recombinaison reflète la distance qui les sépare et permet de construire des cartes génétiques.
– La paire qui est présente à la plus haute fréquence représente toujours le groupe non-recombinant.
– La paire qui est présente à la plus basse fréquence représente toujours le groupe avec double crossing-over. La probabilité du double crossing-over est approximativement égale au produit des probabilités des crossing-over simples.
– Le gène du milieu est celui qui se distribue de façon différente des deux autres. - # de recombinants / # de descendants x 100 = % de recombinants– 1 % recombinaison = 1 unité de carte ou centimorgan (en honneur de T.H. Morgan, un des premiers à proposer l’existence du linkage)
Expérience de FRED GRIFFITH (1928)
- Griffith a découvert la transformation bactérienne.
- Le point de départ est une bactérie pathogène, un pneumocoque, agent de la
pneumonie chez l’homme (et, au laboratoire, létal pour la souris). - La bactérie Streptococcus pneumoniae (ou Pneumococcus)
– virulente grâce à une capsule polysaccharidique qui la protège de la lyse lors de la phagocytose.
– On parle de forme S (smooth = lisse) car la colonie sur gélose prend un aspect lisse et brillant. - Lors de repiquages et d’étalement successifs, on voit parfois apparaître des colonies présentant un phénotype différent : “rugueux” par opposition à lisse désigné par “R” (comme rough).
- Inoculées à une souris, les bactéries de type R s’avèrent non virulentes.
– Les deux phénotypes sont liés.
Vers 1928, Griffith réalise une expérience fondamentale : - première étape : il inocule à une souris, des bactéries S (phénotype virulent) tuées par la chaleur > les souris ne présentent aucun trouble.
- deuxième étape : il inocule des bactéries S tuées par la chaleur après les avoir mélangées à des bactéries R (phénotype non virulent) > des souris meurent de pneumonie.
– Le prélèvement de bactéries à partir de souris mortes et leur mise en culture révèle un phénotype S (et virulent) pour toute la descendance.
Interprétation Griffith
*les bactéries vivantes au départ sont de type R, non virulentes.
*Griffith, suppose qu’elles ont été “transformées” par un élément provenant des bactéries tuées (S, virulentes) par la chaleur.
Le principe transformant reste à découvrir.
Expérience d’Avery, McLeod et McCarthy (1944)
*réalisent un extrait assez bien purifié de bactérie S (e.g. Griffith) contenant essentiellement des acides nucléiques (ARN et ADN) et un peu de protéines.
*ajoutent des bactéries R vivantes à un extrait de bactéries S.
– Ils obtiennent des bactéries S vivantes.
*ajoutent à l’extrait de la trypsine ou de la chymotrypsine (enzymes coupant de nombreuses protéines) le résultat est le même.
*ajoutent une ribonucléase à l’extrait le résultat est identique.
*La transformation n’a pas lieu s’ils ajoutent de la désoxyribonucléase.
*L’ADN est le principe transformant. *L’ADN est une molécule transmissible
Expérience de Hershey et Chase (1952)
*Étudient la reproduction du bactériophage T2 dans la bactérie E. coli.
– Utilisation d’isotopes radioactifs comme traceurs: marqueurs permettant de suivre la destinée de macromolécules.
*cultivent les bactéries sur un milieu contenant du phosphore 32 et du soufre 35.
*Les virions sont incubés en présence d’E. coli:
– le lot 1 possède de l’ADN marqué au
32P
– le lot 2 des protéines de la capside marquées au 35S.
*Après centrifugation, le culot bactérien contient l’information phagique [32P], et le surnageant la capside [35S].
Démonstration que l’information génétique du bactériophage qui pénètre à l’intérieur de la
bactérie est de l’ADN et que la capside protéique ne sert que d’emballage.
DOGME CENTRAL (FORMULÉ PAR F. CRICK EN 1958)
La réplication sert à perpétuer l’information (les gènes) sous forme d’acides nucléique à
double-brin (ADN pour les cellules, ADN ou ARN pour les virus).
* L’expression (ou fonction) des gènes est due aux protéines.
– L’expression implique deux processus : la transcription pour générer l’ARN à simple brin et la traduction pour générer les protéines.
– L’ARN est synthétisé, au cours du processus de transcription, à partir d’un segment de la molécule d’ADN qui lui sert de gabarit.
– Cet ARN, dit “messager”, migre dans le cytoplasme de la cellule pour être converti en protéine au cours du processus de traduction.
* Le flux de l’information génétique se fait à partir des acides nucléiques vers les protéines et jamais dans le sens inverse.
– Certains virus transfèrent l’information de l’ARN à l’ARN ou de l’ARN à l’ADN (transcriptase reverse).
Les étapes de la transcription
▪ La polymérisation des nucléotides au cours de la transcription est réalisée par des RNA polymérases ADN dépendantes. Ces enzymes exigent:
- Une matrice d’ADN simple brin
- Les 5’ ribonucleotides (ATP,UTP,CTP et GTP)
▪ La transcription se déroule en 3 phases: - initiation
- élongation
- terminaison
Types d’ARN
- ARNm (mRNA) – copie «codante» du gène structural. * Contient l’information traduite en protéine.
- ARNt (tRNA) – ‘l’adapteur’, utilisée lors de la traduction – le dictionnaire du code génétique (< 100 bases).
- Amène les acides aminées et reconnait les codons pour les insérer. * ARNr (rRNA) – la majorité de l’ARN de la cellule (>90%).
- Partie intégrante des ribosomes (chez E. coli 1700-3700 bases).
- ARNsn (snRNAs, small nuclear RNAs). * Rôle dans la régulation génétique.
les éléments essentiels de la traduction
- l’ARN messager (ARNm) il apporte la succession des codons spécifiant chaque acide aminé de la protéine
- les ribosomes ils servent de support pour assurer la liaison successive des acides aminés
- les ARN de transfert (ARNt) capables d’assurer la reconnaissance et la liaison entre un codon et un acide aminé précis
- les aminoacyl-ARNt synthétases enzymes qui assurent la spécificité de la liaison entre un ARN de transfert précis et l’acide aminé correspondant
La synthèse de protéine
Chacun ribosome est constitué de deux sous unités désignées par leur coefficient de sédimentation en Svedbergs (S), de même que les molécules d’ARN.
* Chez les procaryotes on retrouve une petite sous unité, 30S + ARNr 16S; et une grande sous unité, 50S + ARNr 23S
* Les deux éléments du ribosome sont indispensables à la traduction et vont se mettre en place au moment de la phase d’initiation de ce processus.
▪ La petite sous unité reconnaît l’ARNm et s’y fixe
▪ La grosse sous unité vient compléter le ribosome et présente des sites de reconnaissance et de traitement de chaque ARNt chargé en acide aminé.
Contrôle de l’expression génique
Contrôle au niveau de la chromatine et de la structure des gènes.
* Chromatine «accessible»
* Méthylation
Contrôle au niveau de la transcription
* Transcription basale
* Transcription régulée
* Expressionconstitutive«de ménage» (housekeeping)
* Expressiontissu-oucellule- spécifique constitutive
* Expressioninductible
* Répressiondel’expression
Transport, maturation, stabilité des ARNm
* Transport du noyau vers le cytoplasme
* Localisation spécifique des ARNm
* La «coiffe»
* Épissage
* Polyadénylation
Du génotype au phénotype
Contribution génétique
* Composition allélique (des parents) * Recombinaison
* Transposition
La régulation épigénétique
*La régulation épigénétique caractérise la modification et le maintient de l’état de l’expression de certains gènes sans modification de l’ADN.
*Un mécanisme possible de la régulation épigénétique est la méthylation (grâce à l’enzyme méthyltransférase) et la déméthylation de l’ADN dans les régions du promoteur ainsi que dans les régions régulatrices d’un gène.
*La méthylation de l’ADN est impliquée dans plusieurs processus biologiques, incluant l’empreinte parentale, l’inactivation du chromosome X, l’expression spécifique, etc
Polygénie
Des gènes – un caractère. Un phénotype donné est le résultat de processus biologiques gouvernés par l’expression de plusieurs gènes.
▪ La plupart des traits phénotypiques sont conditionnés par plusieurs gènes.
Pléiotropie
Un gène – des caractères. Un même gène peut déterminer plusieurs phénotypes différents.
▪ Les individus homozygotes pour «l’anémie falciforme» souffrent de paralysie, défaillance rénale, pneumonie et faiblesse.
▪ Chez une race de chat, les caractères “yeux bleus” et “surdité” sont gouvernés par le même gène
Environnement
Les facteurs environnementaux tels que l’exposition au soleil influent sur le phénotype de la couleur de la peau.
L’ADN mitochondrial
*Le noyau n’est pas le seul organite des cellules eucaryotes à contenir de l’ADN. Les mitochondries, présentes dans toutes les cellules eucaryotes et les plastes, spécifiques aux végétaux, contiennent leur propre ADN : l’ADN mitochondrial.
* L’ADN mitochondrial (ADN mt) est présent dans la matrice des mitochondries. C’est une molécule circulaire, fermée par liaison covalente.
*Constitué de 16569 paires de bases, c’est un ADN très petit par rapport aux 3 x109 paires de bases de l’ADN nucléaire.
*Sa quantité chez un être humain est non négligeable.
– Une cellule possède entre 300 et 500 mitochondries et une mitochondrie contient ~ 2-4 molécules d’ADN mt.
– Au total, on dénombre ~ 1000 molécules d’ADN mt.
*Le type d’hérédité de l’ADN mt est cytoplasmique (i.e.non Mendélienne).
*Chez les animaux supérieurs, la cellule de l’oeuf apporte toujours plus de cytoplasme au zygote que le spermatozoïde.
– L’hérédité est uniparentale et plus précisément maternelle.
– Un ovocyte contient de 400 à 200 000 mitochondries, alors qu’un spermatozoïde n’a
qu’une cinquantaine.
Les organismes modèles
*Le choix d’étudier des espèces, dites “modèles”, est justifié en raison, d’une part, de l’unité cellulaire du vivant, et d’autre part, de son unicité structurale et fonctionnelle.
*Ces espèces ont été retenues car elles partagent plusieurs caractéristiques intéressantes du point de vue génétique et expérimental :
– – – –
faible taille des génomes
cycle de vie court
facilité d’élevage ou de culture descendance nombreuse.
Génétique bactérienne
*La bactérie E. coli est un modèle unicellulaire procaryote utilisé depuis de nombreuses années par les généticiens, les biologistes moléculaires et microbiologistes.
*Organisme de choix pour l’étude de processus biologiques
▪ Simplicité de l’organisme (1 chromosome)
▪ taux de division très rapide (plus de 1000 bactéries/10h)
*Les bactéries ont un génome haploïde et leur reproduction est généralement asexuelle
Reproduction parasexuelle - Transformation
La transformation “naturelle” est le premier modèle connu de transfert de matériel génétique lui-même (ADN), qui est fixé et absorbé par des bactéries réceptrices (état de compétence).
* Cette absorption d’ADN est suivie d’une recombinaison génétique légitime avec acquisition de nouveaux caractères génétiques stables, donc transmissibles (recombinants ou transformants).
Reproduction parasexuelle Application en génie génétique
La découverte ultérieure de la transformation “artificielle” a permis de transférer divers ADN sous forme de chimère ou hydride comme un plasmide sur lequel sont clonés des gènes bactériens, animaux ou humains à des bactéries non transformables naturellement comme E. coli.
Reproduction parasexuelle - Conjugaison
*Processus qui nécessite un contact préalable et un
appariement entre bactéries de sexe différent.
*La conjugaison est basée sur l’existence du facteur
F (fertilité).
*Les bactéries qui portent le facteur F (parfois appelées des cellules « mâles ») vont contacter par le biais de protubérances appelés des pili (singulier pilus) une cellule F- (ou « femelle »).
*Les pili servent de canal pour le transfert d’ADN pour générer des cellules pseudo-diploïdes (partiellement diploïdes).
La complémentation chez les bactéries
*Il est possible de faire de la mutagenèse de façon aléatoire et de choisir des mutants qui sont défectueux pour un processus donné.
test de complémentation.
*Croisement entre deux souches de bactéries qui sont toutes les deux mutées dans le même gène
➢la fonction ne sera pas restaurée.
*Les mutations sont dans des gènes
différents
➢la copie fonctionnelle de la deuxième bactérie complémentera la fonction défectueuse de la première.
Génétique de la levure
◼Unicellulaire eucaryote : champignons (Ascomycètes).
◼Dans leur cycle vital, il y a des étapes haploïdes (prédominant) et diploïdes. ◼Se reproduisent par bourgeonnement (S. cerevisiae) ou par fission (S. pombe).
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La levure bourgeonnante S. Cerevisiae a 2 types sexuels appelés mat a et alpha
– Les cellules haploïdes mata ou matalpha peuvent se diviser par mitose et
générer des clones.
– La division s’effectue par bourgeonnement donnant deux cellules de tailles différentes : la cellule mère et la cellule fille.
Lorsque se produit une carence en nutriment, la cellule effectue une méiose. dans diploide
* La nature haploïde des levures permet l’isolement et l’étude de mutations récessives.
Le nématode (C. elegans)
- Cycle de reproduction très court (3jrs à 20C)
- Mutations extensives peuvent être produites.
- Ver d’environ 1 mm.
- Facile d’entretien (mange des E. coli)
- Principalement hermaphrodite
– Produit des spermatozoïdes et des oeufs, s’accouple et se reproduit. - Transparent.
- Conçu à partir d’une seule cellule dont le développement est le résultat
d’un processus complexe. - Possède un système nerveux,
– « cerveau » rudimentaire.
– démontre une certaine capacité d’apprentissage et de comportement.
Cellules souches
- Une cellule souche peut donner naissance à plusieurs types de cellules ayant différentes fonctions;
- le type de cellules qui est généré d’une cellule souche est invariable et occupe une position précise dans le lignage cellulaire;
- quelques types de cellules sont dérivés uniquement d’une cellule souche particulière.
▪ Par conséquent, si cette cellule est absente ou éliminée, l’animal ne pourra pas produire ces cellules.
*L’étude des mutants jumelée à la transparence du ver a permis de comprendre les phénomènes génétiques et inter-cellulaires à la base de la différenciation.
Horloge Biologique
*Dans des études plus récentes, des chercheurs montréalais (S. Hekimi et B Lakowski) ont découvert que des mutations sur des gènes spécifiques appelés « gènes-horloges » multipliaient la longévité des vers par cinq (75 jours plutôt que 15).
Mort cellulaire
▪ L’étude de C. elegans a donné un premier indice sur la mort cellulaire programmée ou apoptose qui peut être utilisée pour éliminer :
o les cellules produites en excès (par exemple dans le développement du système nerveux)
o les cellules qui se développent anormalement
o Les cellules nuisibles à l’organisme.
* L’étude génétique de la mort programmée chez C. elegans a permis d’identifier plusieurs gènes: o Les gènes ced3 et ced4 codent pour des protéines tueuses.
* L’expression de ced3 et ced4 provoque la mort cellulaire alors que l’inhibition de ces gènes permet la survie des cellules.
– Le produit du gène ced9 inhibe l’expression des gènes ced3 et ced4, ce qui en fait un gène de décision pour la mort ou la survie des cellules.
* Lorsque ced9 est exprimé, il inhibe l’expression de ced3 et ced4 et permet la survie des cellules.
o Lorsque ced9 est silencieux, les gènes ced3 et ced4 sont exprimés et la cellule meurt.
La génétique de la mouche à fruits
Drosophila melanogaster
- Organisme multicellulaire
- Permet d’étudier des phénomènes qui sont dépendants de l’interaction entre les cellules.
▪ Le développement embryonnaire
▪ La mémoire
▪ Le comportement
▪ Le cycle circadien (horloge biologique) ▪ La neurobiologie
Développement chez la drosophile
- Consiste en l’établissement progressif de segments de plus en plus précis
Gènes à effet maternel - Définition de la polarité de l’embryon
– Axe antépostérieure (tête-queue)
– Axe dorsoventral (dos-ventre)
Gènes de segmentation - Assurent le nombre correct et la polarité des segments du corps de l’embryon.
- Gènes gap
- Gènes pair-rule
- Gènes de polarité segmentaire
La combinaison de ces gènes induit l’expression des gènes homéotiques
Formation de l’axe antero-posterieure dans l’oeuf de
Drosophila
L’ARNm de bicoid est localisé au pôle antérieur de l’œuf et définit par le fait même le pôle antérieur.
L’ARNm bicoid est traduit localement.
o La protéine produite est libre de diffuser, créant ainsi un gradient de concentration qui s’étend du pôle antérieur vers le pôle postérieur.
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* La protéine bicoid est un facteur de transcription qui induit l’expression du premier gène de segmentation, hunchback.
o Celui-ci est un gène lacunaire (GAP) qui permet de subdiviser l’œuf de façon grossière.
o Des facteurs localisés au pôle postérieur inhibent la traduction de l’ARNm hunchback à ce pôle.
Gradient d’expression AXE A-P
La protéine hunchback induit l’expression d’une deuxième série de gènes lacunaires selon le gradient de concentration de la protéine.
▪ Une forte concentration de hunchback induit la transcription du gène giant, alors qu’une concentration moyenne ou faible induit l’expression de Kruppel et knirps,
Gènes HOX
▪ Au moins 8 gènes
- Rôle dans la détermination de l’axe
A-P
▪ 2 regroupements sur 2 chromosomes
- Complexe ‘Antéennapedia’ * 5 gènes sur le chr. II
▪ Complexe‘Bithorax’
- 3 gènes sur le chr. III
* Localisation sur les chromosomes = ordre de l’expression
= ordre des segments
Souris transgéniques
Des méthodes de manipulation du génome de souris sont utilisées pour déterminer les fonctions des gènes.
▪ Souris transgéniques: il est possible d’éliminer (knock-out) ou d’insérer des gènes (knock-in) de façon ciblée.
* Modèles de maladies dues à des altérations génétiques chez l’homme
