Empreinte génétiques, analyse parentale et cosanguinité Flashcards
Que sont les empreintes génétiques
Construction du profil génétique d’un individu sur la base de la variation présente dans son ADN. Nécessaire d’étudier des loci très variables de façon à générer des profils uniques
Quels sont les différents types d’empreintes génétiques
Locus VNTR (Variable Number Tandem Repeats)
RAPDs (Randomly Amplified Polymorphic DNA)
AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphism)
SNPs (Single Nucleotide Polymorphism)
C’est quoi VNTR
Très variable et donc très utiles pour les empreintes génétiques. Loci présentant une courte suite de nucléotides répétée en tandem (en série) plusieurs fois. Nombreux allèles variant pour la longueur de la région répétée. Selon la longueur de la séquence répétée, les VNTR sont des mini- ou microsatellites
Comment détecter les variations avec les VNTR
Les fragments de restriction ou les allèles amplifies avec des amorces ancres dans les séquences flanquantes non répétées donnent des fragments de taille différente. Séparation sur un gel
Que sont les minisatellites
Technique d’empreinte minisatellite développée par Alec Jeffreys en 1985. Séquence répétée des minisatellites varie entre 12-200 nucléotides. 1er loci utilises pour générer des empreintes génétiques en criminalistique. A cette époque, technique basée sur la restriction combinée à des sondes qui lient les répétitions
Quelles sont les techniques de détection des minisatellites
Un locus unique présentera une bande (homozygote) ou deux bandes (hétérozygote). Des loci multiples donneront un motif ressemblant à un code-barres
Qu’est-ce qu’une empreinte multi-locus de minisatellites
Extraction l’ADN. Restriction et Southern. Utilisation d’une sonde qui présente plusieurs régions homologues réparties dans le génome. Les sondes peuvent fonctionner chez plus d’un taxon
Que signifient les bandes partagées dans les minisatellites
Personnes génétiquement liées ont plus de bandes en commun que des personnes « étrangères » génétiquement. Personnes génétiquement « étrangères » vont tout de même partager quelques bandes communes
Quelle est la particularité de la famille lors de l’analyse des minisatellites
Bandes présentes chez les descendants doivent être présentes chez (au moins) un des parents
Quel est le mécanisme de mutation au niveau des minisatellites
Taux de mutation élevé (10^-2 à 10^-3) cause par des enjambements (crossing-overs) inégaux pendant la mélose
Quelles sont les limites des empreintes des minisatellites
Nécessitent beaucoup d’ADN de bonne qualité. Des bandes de même taille ne sont pas nécessairement homologues. Impossible de distinguer les allèles. Impossible de connaitre la liaison génétique possible entre les loci. Analyse complexe; differents individus doivent être sur le même gel
Que sont les microsatellites
Premières détections par Weber at May (1989). Suite répétée contenant 2-4 nucléotides. Très utilisés pour la cartographie génétique. Système utilise aujourd’hui en criminalistique
Quels sont les avantages des analyses de microsatellites
Amplifiés par PCR. Nécessitent une petite quantité d’ADN, qualité de moindre importance. Simples loci abondants et faciles à visualiser. Identification allélique précise. Précis et comparables d’un gel à l’autre
Comment amplifient-ils et détectent-ils les microsatellites
Fragments amplifiés de courte taille peuvent être séparés sur un gel de polyacrylamide et mesures au pb près. Visualisation par autoradiographie ou fluorescence
Quels sont les mécanismes de mutation au niveau des microsatellites
Glissement des brins de la réplication : exactement ce qui donne « les stutter bands ». Les mutations tendent à changer la taille du microsatellite par +/- 1 répétition, rarement des multiples. Les mutations sont plus fréquemment des insertions. Corrélation entre la taille du locus et sa diversité
Quels types de mutations sont les plus courants
Les plus courtes séquences répétées sont plus souvent mutées. Les répétitions parfaites sont plus mutées que les répétitions imparfaites. La composition en nucléotides aurait aussi un impact
Quels sont les inconvénients des microsatellites
Mécanismes de mutation encore mal compris. Distribution et niveau de variation diffèrent entre les espèces. Homoplasie entre allèles de même longueur. On rencontre des allèles nuls. « Stutter bands » peuvent parfois rendre la lecture des données difficiles
Qu’est-ce que l’homoplasie
Séquence de multiples alles d’un locus microsatellite chez le limule. Des allèles de même taille présentent des polymorphismes de séquence
Que sont les allèles nuls
Allèles qui n’amplifient pas lors de la PCR
Quels sont les problèmes liés aux allèles nuls
Mutations au niveau des séquences flanquantes et n’hybrident pas avec les amorces. Amplification préférentielle de l’allèle plus court de la PCR. Faible qualité ou concentration d’ADN donne une liaison des amorces à une seule copie en début de PCR. Risque de typer un hétérozygote comme homozygote
Comment les allèles nuls sont-ils détectés?
Présence d’un allèle nul peut parfois être mise en évidence en testant pour l’équilibre HW (tester l’excès d’homozygotes). La meilleure approche est cependant par l’analyse de pedigrees. Identification une mutation au nucléotide liant l’extrémité d’une amorce prévenant l’amplification d’un allèle. Un nouvel allèle construire pour se lier avant le site polymorphique a résolu le problème
Comment les “stutter bands” sont-elles vues dans les profils microsatellites
Causée par un glissement lors de l’amplification par PCR. Peut rendre l’interprétation des profils plus difficile
Quels sont les avantages des microsatellites
Amplification par PCR. Codominants. Abondance des microsatellites. Taux élevé de mutation et polymorphismes. Amplification des mêmes marqueurs chez differents espèces proches. Neutres
Qu’est-ce que les RAPD
Utilisation d’une seule amorce de 10 nucléotides se liant à divers endroits du génome. Amplification des parties aléatoires d’ADN produisant des fragments de tailles différentes. Si mutation dans le site homologue de l’amorce, certains fragments ne sont pas amplifiés par PCR donc certains individus ne démontreront pas de bandes présentes chez d’autres individus
Quelle est l’utilisation des RAPD
Étude des relations entre des espèces sauvages/domestiques de lentilles
Quels sont les problèmes liés aux RAPD
La PCR étant une réaction enzymatique. La qualité et la concentration de l’ADN influencent l’efficacité de la réaction. Les concentrations relatives des réactifs vont aussi influencer la réaction. Les conditions de cyclage et le type de machine vont aussi avoir un impact. Réputation des RAPDs d’être dépendants du laboratoire et d’être difficilement reproductibles
Quelles sont les erreurs liées aux RAPD
Deux bandes de même taille chez 2 individus differents peuvent être non-homologues. Une bande peut avoir l’air absente mais trop faible concentration pour être visible en gel
Quelle est la méthode des AFLP
Extraction de l’ADN
Restriction
Ligation d’adapteurs aux extrémités des fragments
Amplification sélective de fragments avec des amorces marquées complémentaires aux adapteurs
Électrophorèse
Quelle est la différence entre les AFLP et les RAPD
Les AFLPs produisent un grand nombre de bandes. Plus fiables que les RAPDs car les adaptateurs sont plus régulièrement amplifiés
Que sont les SNP
Polymorphismes nucléotidiques. Initialement utilises pour l’analyse de liaison mais de plus en plus étudiés en génétique des populations. Un SNP à toutes les environ 300 pb chez l’Homme
Quelles sont les étapes pour détecter les SNP
Plusieurs méthodes, basées sur 4 mécanismes de base :
- Hybridation
- Extension d’une amorce de la PCR
- Ligation spécifique à un allèle
- Séquençage
Quels sont les avantages de SNP par rapport aux autres formes de détection
Abondance et distribution. Possible utilisation en haut débit (puces). Simplicité de l’analyse. Lien avec des variations génétiques fonctionnelles
Quels sont les inconvénients de l’utilisation de SNP par rapport à d’autres formes de détection
Développement en dehors des espèces modèles est compliqué
Comment fonctionnent les puces SNP
Sondes oligonucléotidiques d’ADN ne différant que sur la dernière position correspondant à un site SNP dans le génome. Jusqu’à 10^6 de ces paires de sondes fixées sur une lame de verre dans un certain ordre. L’ADN génomique est digéré avec des enzymes de restriction, amplifié par PCR et marqués par des groupes fluorescents. Les fragments d’ADN s’hybrident aux sondes qui leur sont parfaitement complémentaires
Quel est le but des puces SNP
Analyse informatique des génotypes lus comme homozygote (pour l’un ou l’autre des allèles) ou hétérozygote (si les deux sondes sont liées) pour chaque locus
Quelle est la probabilité d’identité
Probabilité que deux individus aient le même génotype. Confiance qu’un échantillon d’ADN sur une scène de crime correspond à l’ADN d’un suspect dépend de la probabilité qu’un individu choisi aléatoirement dans la population ait le même génotype. L’échantillonnage n’est pas aléatoire quand on a affaire à des individus qui ont des liens de parenté
Qu’est-ce que l’identité héréditaire
Deux allèles sont identiques par hérédité s’ils descendent du même allèle ancestral. Deux allèles sont identiques par état s’ils ont des séquences identiques mais ne descendent pas du même allèle ancestral (du moins à l’échelle de temps considérée)
Quelle est la probabilité que deux individus non liés aient le même génotype
Les probabilités d’un génotype identique dépendent des fréquences alléliques dans la population
Quelle est la probabilité que les parents-descendants aient le même génotype
Les enfants ont toujours au moins un allèle en commun avec chaque parent
Qu’en est-il de l’identité de probabilité moyenne
Probabilité que deux individus pris au hasard dans la population auront le même génotype
Comment estimer la taille de la population par génotypage
Utilisation des microsatellites pour étudier les populations naturelles car chaque individu dans une population peut être identifié avec certitude. « Étiquette génétique » interne peut rendre possible l’étude du comportement des individus dans une population au lieu d’utiliser la population comme un tout en regardant les fréquences alléliques
Quelle est l’approche du marquage et de la recapture
Approche utilisée couramment en écologie. Approche non invasive
Qu’est-ce que M dans la technique de marquage et de la recapture
Le nombre d’individus capturés et marqués
Qu’est-ce que T dans la technique de marquage et de la recapture
Le nombre total de la population
Qu’est-ce que R dans la technique de marquage et de la recapture
Le nombre d’individus qui ont été repris dès la première tentative
Qu’est-ce que C dans la technique de marquage et de la recapture
Le nombre total d’individus dans le deuxième échantillon
Quel est le but de la méthode de recapture par marquage
Tester la technique et estimer la population et sa distribution
Qu’est-ce que l’analyse parentale
Utilisation des marqueurs génétiques pour déterminer les relations parentales et retracer l’historique de l’hérédité des differents allèles. Deux approches: analyse de l’exclusion, analyse de vraisemblance
Qu’est-ce que l’analyse de l’exclusion
Génotypes de la progéniture et d’un parent connu donne exclusion comme autre parent tout individu n’ayant pas l’allèle requis. Seul individu restant doit être le parent
Qu’est-ce que l’analyse de vraisemblance
Calcul de la probabilité du génotype de la progéniture, étant donne les parents possibles. Individu avec la plus haute valeur de vraisemblance considéré comme étant le parent
Quels sont les problèmes avec l’analyse de l’exclusion
Ne permet pas de discriminer entre les parents non-exclus. Des erreurs, mutations et allèles nuls peuvent mener à de fausses-exclusions
Pourquoi est-il mauvais que l’analyse de l’exclusion ne puisse pas distinguer les parents qui ne sont pas exclus
Dans les grandes populations, il peut être très difficile d’exclure tous les parents potentiels. La probabilité d’exclusion ne donne pas une probabilité de paternité
Pourquoi est-il mauvais que l’analyse de l’exclusion puisse avoir des erreurs dans les mutations et les allèles nuls
La PCR n’est pas une technique infaillible et les erreurs d’autant plus fréquentes que la qualité de l’ADN est faible. Pour être sûr, il faut généralement exclure à plus d’un locus
C’est quoi Score LOD
Généralement, analyse de parente à partir de génotypes à plusieurs loci. Plus le LOD est élevé, plus l’individu a de chances d’être le parent
Qu’est-ce que cela signifie lorsque LOD est supérieur à 0
LOD > 0 donne plus de chance qu’un individu aléatoire
Qu’est-ce que cela signifie lorsque LOD est inférieur à 0
LOD < 0 donne moins de chance qu’un individu aléatoire
Quelle est la mesure du niveau de parenté
Identité par hérédité : Parents et enfants partagent exactement 50% de leurs allèles. Frères et sœurs partagent en moyenne 50%. Une définition de la parente est : « la fraction des allèles qui sont identiques par hérédité entre les deux individus »
Quelle est la pertinence de la mesure de la parenté
Permet de comprendre la structure des groupes sociaux d’une espèce. Une importante composante de la théorie de l’évolution traite de l’altruisme. Un individu qui aide un individu apparenté favorise le passage d’une fraction de ses propres gènes à la prochaine génération
Quel est le coefficient de parenté
Le coefficient de parenté, dénoté rxy, est la probabilité d’observer, à un locus choisi au hasard, une paire d’allèles identiques par hérédité entre deux individus
Quelle est la règle de Hamilton
L’évolution du comportement altruiste ne pouvait pas être expliqué par la sélection naturelle avec que WD Hamilton ne pose le problème ne lien avec la parenté
Comment les comportements altruistes sont-ils pris en compte
Le comportement altruiste sera favorisé quand le coût en termes de valeur sélective (c) est inférieur au produit entre les bénéfices en termes de valeur sélective pour le receveur (b) et le coefficient de parenté entre les deux individus (r)
Pourquoi les valeurs parent-enfant sont-elles > 0,5?
Besoin de compenser pour les fréquences alléliques. Allèles communs ont plus de chance d’être partagés par quiconque. Allèles rares sont un meilleur indicateur de parenté. Différentes approches pour réaliser ce calcul « normalisé ». Donnent généralement des valeurs < 0 ou > 0, en plaçant la moyenne de la population à 0
C’est quoi le coefficient de parenté de Queller et Goodnight
Calcule la proportion d’allèles en commun de x par rapport à y, puis de y par rapport à x puis fait la moyenne
Comment est-ce qu’on calcule rQ à partir d’un génotype multilocus
- Faire la somme de tous les numérateurs et tous les dénominateurs pour rxy
- Faire la même chose pour ryx
- Faire la moyenne des deux
Pourquoi les marqueurs moléculaires sont-ils utiles
Marqueurs moléculaire utiles pour déterminer les liens de parenté en l’absence d’information de type pedigree
Pourquoi l’estimation du coefficient parenté est-elle importante
L’estimation du coefficient de parenté est l’une des applications les plus courantes pour les marqueurs moléculaires en écologie du comportement
C’est quoi les principes du test d’assignation
Basé sur plusieurs loci combines. Fait le test pour tous les individus inclus dans l’étude. Quand les populations sont très différenciées, les individus sont généralement assignés correctement à leur population d’origine. Moins les populations sont différenciées, plus on verra d’erreurs d’assignation. On peut aussi détecter des individus qui sont disperses donc il y a autre façon d’étudier la différenciation et le flux génique entre les populations
C’est quoi le consanguinité
Croisement entre individus apparentés. Augmentation de l’homozygote et donc une diminution de la variation génétique dans la population
Qu’est-ce que la consanguinité au niveau individuel
Consanguinité d’un individu par rapport à un croisement aléatoire
Qu’est-ce que la consanguinité au niveau de la population
Taux moyen de consanguinité dans la population par rapport à l’hypothèse de panmixie
Que sont les croisements consanguins
Croisements entre individus plus apparentés qu’attendu par chance
Que sont les croisements distants
Croisement entre individus moins apparentés qu’attendu par chance
Y a-t-il des moyens pour que les espèces arrêtent la consanguinité
Développement par la plupart des espèces de systèmes pour éviter la consanguinité (dispersion, auto-incompatibilité, tabous reliés à l’inceste). La biologie de la conservation cherche à quantifier/diminuer l’occurrence de la consanguinité dans la nature
Quelle est la dépression de la consanguinité
Reduction de la valeur adaptive (diminution de la qualité des individus) due aux croisements consanguins
Quels sont les résultats phénotypiques possibles de la dépression de consanguinité
Cryptchordie (testicules intra-abdominale), Viabilité réduite des spermatozoïdes, Malformations du cœur, Queue plié et Rosettes
Quelle est l’hypothèse de dominance
waa < wAa = wAA
Quelle est l’hypothèse de la surdominance
waa < wAa > wAA
Quels sont les avantages des croisements distants
Les bénéfices de croisements distants sont appelés « vigueur hybride » ou « hétérosie » et est le contraire de la dépression de consanguinité
Quelle est la quantification de la consanguinité
Coefficient de consanguinité d’un individu f. Probabilité que, chez un individu, les deux allèles à un locus soient identiques par hérédité = autozygotes (homozygotes = identiques par état). Traditionnellement à partir d’un pedigree en comptant le nombre d’ancêtres communs dans la lignée
Quel est le coefficient de consanguinité de la parenté
Le coefficient de consanguinité est égal là la moitié du coefficient de parenté entre les parents de l’individu
Comment la consanguinité est-elle mesurée dans la nature
Besoin de connaître le pedigree. Peut se faire par l’observation des relations parentales. C’est l’approche traditionnelle mais ce n’est pas très exact, ni toujours possible. Analyse parentale à partir de données moléculaires nous permet de construire un pedigree et d’estimer le coefficient de consanguinité
Quels sont les problèmes liés au pedigree
Les pedigrees déduits des observations sont souvent impossibles à construire (ex : partenaires multiples, comportement sexuel cryptique…). Même avec les pedigrees déduits de données moléculaires combinées à l’analyse parentale, les populations à étudier peuvent comprendre des milliers d’individus. On a alors un échantillonnage incomplet et beaucoup de trous dans les pedigrees
Comment le niveau de consanguinité est-il mesuré dans une population dans une formule
f = (He - Ho) / He
Lorsque le niveau de consanguinite est inférieur à 0, f < 0, que se passe-t-il
Si f < 0 : Croisements distants favorisés (comportements d’évitement de la consanguinité, par exemple chez beaucoup de mammifères sociaux)
Lorsque le niveau de consanguinite est égal à 0, f = 0, que se passe-t-il
Si f = 0 : Croisements aléatoires (ex : poissons marins)
Lorsque le niveau de consanguinite est supérieur à 0, f> 0, que se passe-t-il
Si f > 0 : Croisements consanguins communs (autofécondation, par exemple les mauvaises herbes)
