10. Régulation et études de l'expression des gènes durant le développement Flashcards
Nbre type cellules humain
200
De quoi dérivent les différents types cellulaires humains?
d’un seul œuf fertilisé
génome d’un invertébré
15 000-20 000 gènes.
génome d’un vertébré
∼ 30 000-40 000
% du génome est exprimé dans un type cellulaire donné.
7-8
Nécessité de la régulation de la transcription dans la diversité de l’expression des gènes
Seulement un faible pourcentage du génôme est exprimé dans un type cellulaire donné, donc une grande partie est réprimée
Deux types de gènes
gènes communs (housekeeping gene) et des gènes qui les rendent spécifiques
Comment peut être définie une cellule spécifique?
par l’expression de gènes “signatures
RÉGULATION DE LA TRANSCRIPTION
- Réponse à une modification de l’environnement
- Processus de développement de l’organisme
DIFFÉRENCIATION CELLULAIRE
processus permettant à la cellule de devenir hautement spécialisée, qui permet la morphogénèse
MORPHOGENÈSE
Processus de développement des structures d’un organisme au cours de son embryogenèse
Qu’est-ce qui permet la fonction?
DIFFÉRENCIATION CELLULAIRE et MORPHOGENÈSE
Exemple de fonction
taille, métabolisme
Gènes/Protéines homologues
Même machinerie développement
Homologies
ancêtre commun
Preuve de l’homologie anatomique et moléculaire : complémentations entre deux espèces éloignées
Souris mutée peut développée cervelet avec le gène du cervelet de la drosophile
Qu’est-ce qui permet la différenciation?
Gène et sa régulation
Visualisation de la diversité de l’expression des hènes : du génotype au phénotype
Génomique, transcriptomoque, protéomique, métabolomique
Génomique
Qu’est qui pourrait se passer ? (Potentiel)
ADN
Séquençage
Transcriptomique
Quel est le plan ? (Stratégie)
ARN
Profil d’expression (ARNm)
Protéomique
Qu’est-ce qui se passe réellement ? (Processus)
Protéine
Western blot
Métabolomique
Quel est le résultat final ? (Produit)
Métabolites
Profilage des métabolites
Mutants et compréhension de la fonction/spécificité des gènes
- ARN interférent (RNAi)
- CRE-lox
- Inductible à la Tetracyclie
- CRISPR/Cas9
ARN interférent (RNAi)
Inhibition de la traduction ou de l’expression d’un gène cible en exprimant un ARN complémentaire à une portion de celui-ci.
- dsRNA dégradé
CRE-lox
Recombinase
(CRE) séquence- spécifique (loxP).
Suppressions, Insertions, Translocations Inversions
Tissu-spécifique Inductible
Ex : transgène CRE spécifique à un tissu X homozygote pour gène entouré de Lox
Inductible à la Tetracyclie
La transcription est activée ou désactivée de manière
réversible en présence de l’antibiotique tétracycline ou l’un de ses dérivés (doxycycline).
Utilisation du site TRE devant un promoteur minimal/basal
CRISPR/Cas9
- Cas9 : endonucléase
d’ADN guidée par ARN. - L’ARNsg (single guide) permet de spécifier le positionnement de l’endonucléase sur l’ADNg -> Cas9 induit alors un bris double brin qui doit être réparé
- Induit DSB de manière séquence- spécifique.
- Inactivation du gène NHEJ ou incorporation d’un gène hétérologue réparation HR.
- Associé aux séquences CRISPR
CRISPR
Courtes répétitions
- forme de système immunitaire acquis des procaryotes : espaces entre les répétitions sont formés à partir de séquences d’ADN viral ->Lors d’une 2e infection, le système permet de dégrader l’ADN
banques d’ADN
- composée d’une population de vecteurs
- criblage de banques
Types de banques d’ADN
Banques d’ADN génomique et Banques d’ADN complémentaire
Banques d’ADN complémentaire
- image moléculaire de tous les ARNm exprimés dans un tissu
- Extraction de l’ARNm d’un tissu
- Rétrotranscription en ADN complémentaire
- Clonage dans un vecteur
Banques d’ADN génomique
- tout le génome (introns, exons, ADN répétitifs, ADN intercalaire, etc)
- Extraction de l’ADNg partir de n’importe quel tissu
- Fragmentation de l’ADN en séquences
- Clonage dans un vecteur
banques d’ADN - ADNg
- vecteurs qui contiennent chacun un fragment différent et aléatoire du génome.
- Génome complet.
banques d’ADN - ADN complémentaire
- séquences codantes.
- ARNm → rétrotranscrit en ADN complémentaire
- 1 ADNc = 1 ARN = 1 gène (sans intron)
Criblage des banques d’ADN
Bio-informatique ou criblage via sonde
criblage via sonde des banques d’ADN
- criblage physique
- Repose sur le principe de l’hybridation des séquences complémentaires
- On sélectionne les clones qui nous intéressent avant de les séquencer.
Criblage par puces à ADN
- Maintien à long terme de l’ADN dans des congélateurs
- Arrangement ordonné
Criblage des banques d’ADN - Utilisation des séquences “dégénérées
- Différentes possibilités de séquences en nucléotides pour obtenir une même séquence d’acides aminés
- Protéine -> ADN possibles -> Séquence du gène homologue chez une autre espèce
comment passer d’une cellule avec tout le potentiel possible (le génome) à une cellule remplissant une fonction très précise avec un patron d’expression systématique ?
La régulation de la différenciation
Stratégies favorisant la différenciation : exemple
C. elegans a un total de 950 cellules à l’âge adulte et on connait la lignée cellulaire de chacune à partir du zygote -> suivre la différenciation cellulaire lors du développement de l’organisme, et ainsi prédire le sens de la morphogénèse
Comment s’assurer qu’un type cellulaire donné exprime le “bon” complément de gènes?
FAVORISANT LA DIFFÉRENCIATION
Localisation d’ARNm selon la polarité
Contacts entre cellules voisines ou sécrétion paracrine.
Gradients moléculaires dictant des patrons de développement selon la position de la cellule.
Qu’est-ce que déclenche les stratégies favorisant la diférenciation?
Commutateurs génétiques
complexes
Divisions asymétriques
Localisation d’ARNm (polarité)
Les cellules filles ayant hérité de quantités différentes de ces régulateurs suivent des voies de développement différentes.
• molécule distribuée asymétriquement est un ARNm.
• codent des activateurs ou des répresseurs de la transcription.
• interaction entre protéine adaptatrice
• Protéine interagie avec des composants du cytosquelette telle la myosine et actine
L’asymétrie de ce processus repose sur l’asymétrie intrinsèque des éléments du cytosquelette.
Conséquence localisation ARNm
Une seule des 2 cellules héritera donc de l’ARNm localisé.
Exemple localisation ARNm
- divisions de l’embryon, il n’est hérité que par 2 cellules, qui deviendront la queue motile.
- Macho-1 code un activateur de la transcription spécifique (facteur doigts de zinc) pour des gènes musculaire
Contacts cellule-cellule
*Influence de l’expression génique des cellules voisines en produisant des protéines de signalisation extracellulaires
• déposées dans sa membrane plasmique ou
• sécrétées
→ reconnu par un récepteur spécifique à la surface de la cellule cible -> voies de transduction du signal
*contact direct
*Inhibition latérale et signalisation inductive
Inhibition latérale
1 cellule se différencie -> cspte
iorsdgh;oi i give up
