Hérédité extranucléaire Flashcards
Transmission cytoplasmique
- exp : croisement fleur, couleur de la feuille, qui dépend des chloroplastes présents
- transmis via le cytoplasme de la cellule oeuf (sous forme de proplastides).
- héritage uniparentale (transmission non mendélienne) : seule la composition maternelle du cytoplasme a une influence sur le phénotype
- ségrégation aléatoire
(transmission des gènes nucléaires suivent les lois de Mendel) - verticale et horizontale
Ségrégation aléatoire de la transmission cytoplasmique
- Les chloroplastes et les mitochondries sont distribués au hasard dans les cellules filles lors des divisions ->les organites qui se trouvent de part et d’autre du clivage se retrouvent dans des cellules filles différentes.
- Permet, à partir d’un zygote possédant des chloroplastes fonctionnels (vert) et non fonctionnels (blancs) de créer des cellules filles possédant uniquement des chloroplastes fonctionnels (vert), uniquement non fonctionnels (blancs) et les deux
Transmission horizontale
Transfert d’ADN
d’une cellule à l’autre
Transmission verticale
Divisions mitotiques
Le contenu du cytoplasme est divisé de manière aléatoire entre les deux cellules filles.
plasmides
Élément génétique bactérien circulaire indépendant/distinct du chromosome et pouvant être transmis d’un individu à un autre présent
ADN circulaire bactérien pouvant être transmis d’un individu à un autre
- Plasmide et épisome
- non essentiels à la survie de la cellule
- avantage
épisome
Élément génétique bactérien circulaire susceptible de s’intégrer dans le chromosome
Transmission de l’info génétique de la bactérie
Transmission verticale et horizontale de l’information génétique
Le transfert horizontal chez les bactéries
Conjugaison, transformation, transduction
Plasmide F
Épisome
Conjugaison (transfert horizontal)
Transfert de plasmides via les ponts de conjugaison/pili sexuels
- donneur et receveur
plasmide F du donneur -> formation de pili sexuels sur le donneur -> transfert matériel génétique au receveur -> bactérie receveur devient F+ et plasmide F introduit
résistance aux antibiotiques
- source : plasmides de résistances
- sélection naturelle : introduction d’antibiotiques -> pression de sélection -> bactéries résistantes = meilleur succès reproductif.
Plasmides de résistance
pas essentiels à la survie de la bactérie, mais lui confère un avantage.
• Réplication indépendante du cycle cellulaire.
• Peuvent être transmis de manière horizontale à d’autres bactéries.
• Généralement, présence du facteur de conjugaison sur les plasmides R
Source importante de l’augmentation de la résistance aux antibiotiques
Transformation
Bactéries mourantes libérant leur ADN
Transduction
Transmission d’éléments transposables via des bactériophages : virus transmettent leur génôme
organites eucaryotes ayant leur propre génome
Mitochondries et chloroplastes
Pts communs mitochondries/chloroplastes et bactéries
Existent en plusieurs copies par organite,
Réplication indépendante du reste de la cellule
Transmission non mendélienne
Génomes circulaires Séquences ressemblant aux
génomes bactériens.
Théorie de l’endosymbiose
Cellule procaryote : sans noyau ou membr nucl -> invagination de la membrane plasmique : d’augmenter le ratio surface/volume -> Cellule eucaryote : début du noyau = formation des organites membraneux, nucléoïde est entouré de membrane nucléaire -> Première endosymbiose = mitochondries : incorpore une bactérie aérobie et développé une relation de symbiose car endosymbionte permet de créer de l’énergie via l’oxygène = avantage
-> Deuxième endosymbiose : certains incorporé de manière similaire une 2e bactérie, cette fois-ci photosynthétique.
Théorie de l’endosymbiose : évènements
Cellule procaryote : sans noyau ou membr nucl -> invagination de la membrane plasmique : d’augmenter le ratio surface/volume -> Cellule eucaryote : début du noyau = formation des organites membraneux, nucléoïde est entouré de membrane nucléaire -> Première endosymbiose = mitochondries : incorpore une bactérie aérobie et développé une relation de symbiose car endosymbionte permet de créer de l’énergie via l’oxygène = avantage
-> Deuxième endosymbiose
= chloroplastes : certains incorporé de manière similaire une bactérie photosynthétique
Les évidences microscopiques de l’endosymbiose
- Les mitochondries ont une double membrane et les chloroplastes une triple membrane : la membrane externe résulterait de l’endocytose.
- Mitochondries et chloroplastes ont leur propre ADN, qui est circulaire et est compacté de manière similaire aux procaryotes (peu intron/espace entre gènes)
- Ont leur propre machinerie de transcription et traduction qui implique des protéines homologues aux procaryotes (ribosomes 70S).
- Se divisent par “fission” indépendamment de la cellule hôte.
- Ont tous des chaînes de transport d’électrons membranaires
Théorie de l’endosymbiose : évidences
Évidences microscopiques et génétiques
Les évidences génétiques de l’endosymbiose
- phylogénie moléculaire : comparaison des séquences nt ou AA
- > l’évolution des espèces
- augm prox ancêtre commun -> dim diff séqu
- présence changement : dét proximité
- Mito/choro proximité bactérie
Phylogénie
discipline scientifique dévouée à la résolution des relations évolutives entre les organismes
- caractères morphologiques ou moléculaires
Arbre phylogénétique
représentation schématique de la descendance des espèces, où les points de divergence (nœuds) représentent les ancêtres des descendants
Hérétidé chloroplastique : relation noyau
- Signalisation entre noyau et chloroplaste
- Tous les phénotypes affectant les chloroplastes ne proviennent pas du génome chloroplastique : Si l’allèle muté est nucléaire, la transmission sera nucléaire.
Chloroplastes
• Relation noyau
• Organites cytoplasmiques à double membrane.
• Uniquement chez les eucaryotes.
• Chaque cellule contient plusieurs mitochondries selon les types cellulaires : hétéroplasmie
• Possèdent leurs propres génomes.
• Sont transmises de façon strictement
maternelle
Fcts chloroplastes
- Respiration cellulaire
- Fonctions de synthèse
- Régulation calcique
- Thermogénèse
- Apoptose
- Immunité
- Impliquées dans plusieurs maladies et dans le vieillissement
Hétéroplasmie
coexistence de plusieurs génomes différents dans la même cellule
Permis par la présence de plusieurs mitochondries dans la même cellule
Bactéries « ancêtres » des mitochondries
Rickettsies
Génome bactérien proche parent du génome mitochondrial
Évolution réductive de l’ADN mitochondrial
La majorité des protéines mitochondriales sont codées dans le noyau.
- Transfert d’une majeure
partie des gènes vers le noyau
- Leurs produits sont importés dans les organites pour assurer leur fonctionnement.
- Dépendance des gènes encodés par le noyau
- Transfert de gène varie en fct espèce par acc ADN non codant
Évolution réductive de l’ADN mitochondrial : hypothèses
- radicaux libres : mitochondries et des plastes produiraient des radicaux libres mutagènes et les gènes, lorsque relocalisés dans le noyau, auraient moins de chance de muter
- cliquet de Müller : la transmission maternelle et l’absence de recombinaison dans les mitochondries -> probabilité de fixation de mutations délétères y est plus forte que dans le noyau : dans le noyau, la recombinaison liée à la sexualité -> éliminer les mutations délétères
ADN nucléaire vs ADNmt
- un noyau par cellule/plusieurs mt par cellules
- 2 copies parentales/multiples copies maternelles
- paires de bases, gènes, ARN, protéines : nucléaire>mt
Transmission maternelle de l’ADNmt
- transmission uniparentale : strictement maternelle
- sélectionnée au cours de l’évolution afin de maintenir la co-évolution des génomes nucléaire et mitochondrial
- différents mécanismes ont évolué afin d’assurer une transmission strictement maternelle des mitochondries chez les espèces eucaryotes
- exceptions
mécanismes assurant une transmission strictement maternelle des mitochondries chez les espèces eucaryotes
- Mécanismes post-fécondation : destruction des mitochondries paternelles (et de leur ADNmt) suite à la fécondation
- Mécanismes au moment de la fécondation
- Mécanismes pré-fécondation : destruction des mitochondries paternelles (et de leur ADNmt) avant même la fécondation
Transmission maternelle de l’ADNmt : Exceptions
- Héritage biparentale mt chez humain : paternel et maternel
- Héritage doublement uniparental mt chez bivalves : mâle reçoit mt père et femelle mère
- Héritage uniparental différente pour les chloroplastes et les mitochondries des concombres : mt père et chloro mère
Héritage biparentale mt chez humain
Héritage biparentale mt chez humain : Présence d’hétéroplasmie mitochondriale chez individus de familles différentes
Transmission paternelle rare
Hypothèses
- contamination
- exception : mutation qui pourrait perturber la dégradation
ADNmt et maladies
- Plusieurs maladies et cancers sont associés aux mitochondries
- Mère atteinte => tous les enfants atteints
- Mère non atteinte => aucun enfant atteint
- Sol : BB trois parents
BB trois parents
- Pour éviter la transmission de maladies relatives aux mitochondries de la mère
- l’oocyte d’une donneuse est utilisé : noyau de l’oocyte donneur en santé est retiré et celui de la mère « nucléaire » mutante est ajouté.
- critiques éthiques
