Introduction

Question 1

Caracteristique
Du
Materiel Genetique

Answer 1

1. Contenir toutes les infos pour la synthese de toutes les proteines d’un organisme
2. Identique dans chaque cellule d’un organisme => replication du materiel exact à chaque divison (possibles erreurs)
3. Stable a l’echelle de l’individu mais peut changer en de rares occasions => evolution des especes
   ! Ces erreurs peuvent declencher des mutations (evolution/maladie) !

Question 2

La structure
De
L’adn

Answer 2

1. Structure double helice

2. 2 chaines anti- paralleles de nucleotides

Question 3

Bases de l’adn

Answer 3

1. quantité totale de nucléotides pyrimidiques (T + C) = quantité totale de purines (A + G).
2. toujours la même quantité de T que de A et la même quantité de C que de G.
3. liaisons hydrogènes entre les bases purines et pyrimidines des deux chaines : 2 entre un T (ou U lorsqu’il s’agit d’ARN) et 3 entre un C et un G.
4. Les séquences d’ADN riches en CG sont plus stables et plus difficiles à manipuler au labo.

Question 4

Lecture

Answer 4

1. sens 5’ -3’ (= sens de synthèse) selon les C des sucres (ce sont les C 5’ et 3’ qui permettant la liaison entre les sucres).

Question 5

Séquences de chaînes

Answer 5

Séquences des nucléotides des deux chaînes complémentaires : séquence d’une chaîne connue -> on peut déduire la séquence de l’autre via la règle de la complémentarité.

Question 6

Structure hélicoïdal

Answer 6

1. Squelettes sucre-phosphate à l’extérieur liés par des liaisons phosphodiesters.
   2.Bases à l’intérieur en une structure plane
   3.2 sillons extérieurs entre les squelettes sucre-phosphate : sillon mineur ou petit sillon et sillon majeur
   ou grand sillon. Ils (surtout le majeur) permettent la liaison de molécules (dont des protéines) -> contact direct avec les bases

Question 7

Appariement des nucleotides

Answer 7

Les nucléotides s’apparient toujours de la même façon en fonction de la structure de la base.

Question 8

Propriété très importante et utilisée en diagnostic moléculaire et génétique

Answer 8

deux brins d’ADN (entre deux molécules voir à l’intérieur d’une même molécule) avec séquences complémentaires formeront toujours (et spontanément) un duplex par appariement des bases.

Question 9

Molécule d’ARN

Answer 9

des séquences complémentaires auront tendance à s’apparier  structures « en épingle à cheveux » ou « en boucle » (ex : ARNt ou miARN).

Question 10

Dénaturation (chaleur ou milieu alcalin)

Answer 10

on obtient de l’ADN simple brin par rupture des ponts hydrogènes.

Question 11

Renaturation (rabaisser la température)

Answer 11

les duplex se reforment par complémentarité.

Question 12

Propriété utilisée pour déterminer s’il existe des séquences complémentaires d’une séquence d’ADN connue.

Answer 12

1) ADN dénaturé et déposé sur un support solide
2) un autre fragment d’ADN aussi dénaturé, marqué (marqueur radioactif ou fluorescent)
3) placement des deux éléments d’ADN au contact
4) si les séquences sont complémentaires la sonde d’ADN marqué va reconnaître l’ADN étudié
Cette technique d’hybridation est à la base de nombreuses technologies (Southern blot, Northern blot, microarray,…).

Question 13

Chromosome

Answer 13

une molécule d’ADN contenant les différents gènes.

Question 14

Interphase (entre deux divisions mitotiques)

Answer 14

Les chromosomes sont constitués d’une chromatide = une seule double hélice d’ADN dont la longueur varie selon le chromosome.

Question 15

Phase S

Answer 15

ADN est répliqué -> deux chromatides sœurs liées au niveau du centromère.

Question 16

Mitose

Answer 16

Compaction max de l’ADN -> observation des chromosomes au microscope. On représente souvent les chromosomes sous cette forme hyper-condensée post-réplication présentant les deux
chromatides sœurs.
(Separation des chromatides)

Question 17

Noyau d’une cellule humaine

Answer 17

46 chromosomes -> 22 paires d’autosomes et 1 paire de chromosomes sexuels ou hétérochromosomes.

Question 18

CARYOTYPE

Answer 18

Observation en mitose de l’ensemble du jeu de chromosomes d’une cellule
Colorations spéciales pour observer des bandes caractéristiques des chromosomes = G ou Q banding suivant la coloration.

Question 19

Caractéristiques de chromosomes

Answer 19

sa taille, sa structure (position des centromères) et par la succession de ses bandes.

Question 20

Les nucléosomes

Answer 20

Les nucléosome permettent l’empaquetage de l’ADN.

Question 21

Nucleosomes (composition)

Answer 21

1. environ 200 paires de bases d’ADN : 2 enroulements
2. Noyau protéique : 8 protéines de la famille des histones.
   Forment un collier de perles d’environ 10 nm de diamètre reliées par des fils d’ADN (en microscopie électronique après extraction de la chromatine).

Question 22

Les extrémités N-terminales

Answer 22

1. chargées + des histones
2. font protrusion en dehors de ce noyau central du nucléosome
3. interactions hydrostatiques avec l’ADN (qui est chargé -).
4. sujet des modifications post-traductionnelles qui modifient la stabilité de l’interaction avec l’ADN.

Ex : phosphorylation et acétylation -> perte de charge + -> réduction des forces d’interaction.

Question 23

Modifications de l’empaquetage au cours de la vie de la cellule

Answer 23

1. mitose : niveau de compaction augmente (condensation des chromosomes).
2. Réplication et transcription : déroulement et libération des supports protéiques.
   Ex : lors de la transcription, relâchement temporaire et localisé pour a transcription en ARN.

Question 24

Topoisomérases

Answer 24

enzymes qui modifient la torsion de l’ADN pour permettre des modifications d’empaquetage.

Question 25

Topoisomérase 1

Answer 25

cassures simple brin -> déroulement partiel d’un segment d’ADN en faisant passer un des deux brins au travers de la cassure générée dans l’autre brin. La cassure est ensuite refermée.

Question 26

Topoisomérase 2

Answer 26

cassures double brin -> peuvent faire passer une double hélice intacte au travers
de cette cassure. L’enzyme referme ensuite la cassure double brin générée et remet les deux fragments
bout à bout.

Question 27

Topoisomérases

Answer 27

Rôle essentiel dans des processus comme la réplication de l’ADN.
Elles sont des cibles de certains agents thérapeutiques.

Ex : médicaments du traitement du cancer en empêchent partiellement le fonctionnement. Ces agents autorisent la génération des cassures simple brin ou double brin mais empêchent la réparation de la cassure -> dommages génétiques lors des phases de réplication de l’ADN.

Question 28

Le génome humain

Answer 28

un génome nucléaire et le petit génome mitochondrialtaille et structure ≠

Question 29

Le génome nucléaire

Answer 29

1. 46 chromosomes
2. 3.1 109 paires de bases
3. environ 26000 gènes.
4. 5% du génome nucléaire, conservés durant l’évolution, des gènes transcrits en ARN non codant et
   des séquences régulatrices de l’expression génique dont les séquences codantes (1.1 %) -> majorité de junkDNA !

Question 30

Le génome mitochondrial

Answer 30

1. 16600 paires de bases
2. 37 gènes.
3. majorité est de l’ADN transcrit (peu de junk DNA) = 66% de séquence codante.
4. Transmis uniquement par les mères.
5. Des centaines ou des milliers de copies de l’ADN mitochondrial par cellule.

Question 31

Transcription des gènes mitochondriaux

Answer 31

1. contrôlée par des séquences régulatrices communes
2. génère de larges transcrits multigéniques qui sont ensuite clivés.
3. Les gènes mitochondriaux sont transcrits en : ARNt (22 gènes) et ARNr (2 gènes)
4. 13 gènes codent pour des protéines de la chaine respiratoire. Les autres protéines de cette chaine et
   de la mitochondrie sont codées par le génome nucléaire.

Question 32

Les gènes mitochondriaux

Answer 32

Ils n’ont pas d’introns et sont quasi contigus (presque pas d’ADN intergénique)

Question 33

Gènes bactériens

Answer 33

Ils dérivent de bactéries capturées par des cellules primitives et qui ont ensuite évolué vers les mitochondries et les chloroplastes ?

Question 34

Genes codent pour des protéines

Answer 34

Environ 20 à 21000 gènes

Question 35

Genes homologues

Answer 35

Nombreux gènes et les protéines qui en dérivent, sont structurellement et fonctionnellement homologues (mais non identiques) -> appartiennent à des familles.

Question 36

Nombreuses familles de gènes

Answer 36

taille et complexité sont un facteur important de l’évolution et favorisent une régulation fine et précise des fonctions métaboliques.

Question 37

Cluster

Answer 37

gènes de la même famille et qui peuvent être groupés les uns derrière les autres au niveau d’une même région chromosomique. Ils codent pour des protéines similaires mais non identiques et dont les fonctions peuvent être distinctes.

Question 38

Autres cas de gènes

Answer 38

1. Les gènes fonctionnellement similaires voire identiques, peuvent être à différents endroits du génome.
2. Des gènes identiques se situent à plusieurs niveaux du génome (ils codent pour la même protéine puisqu’ils ont la même structure).
3. Il y a aussi des domaines fonctionnels homologues dans de très nombreux gènes et protéines. Différents domaines de ce type peuvent s’associer au sein d’une protéine pour lui conférer une identité fonctionnelle.

Question 39

La taille des gènes

Answer 39

Elle est très variables

1. quelques gènes sont très petits et ne contiennent pas d’intron 2. les exons ont en moyenne une taille de 300 paires de bases
2. La taille des introns peut être extrêmement variable.

Le plus grand gène de notre génome est celui de la dystrophine (muté dans la maladie de Duchenne) : 2.4 Mb, contient 80 exons et met 16 heures à être transcrit.

Question 40

Listes de gènes

Answer 40

Des milliers de gènes sont transcrits en ARN non codant (au moins 6000).

1. ARN ribosomaux (rRNAs)
2. ARN de transferts (tRNAs)
3. petits ARN nucléaires : snRNAs, impliqués dans l’épissage ou dans la transcription
4. petits ARN nucléolaires : snoARNs, jouent un rôle dans la maturation des rRNAS
5. ARN ribonucléases associés à la ribonucléaseP
6. ARN de la télomérase
7. miARNs / siARNs endogènes

Question 41

Longs Arns non codants

Answer 41

Il y a aussi des milliers de longs ARNs non codants dont la fonction est généralement inconnue, mais ils jouent un rôle dans les mécanismes épigénétiques de régulation génique.

Question 42

Long Arns non codants (fonction)

Answer 42

Certains sont spécifiques aux primates et exprimés dans le cerveau -> rôle potentiel lors de l’évolution vers les organismes les plus sophistiqués.

Ex : ARN XIST contrôle l’inactivation d’un chromosome X dans les cellules des femelles et des ARNs qui participent à l’inactivation d’un allèle dans les mécanismes d’empreinte parentale.

Question 43

Transcription du genome

Answer 43

La grande majorité du génome (plus de 85%) du génome est transcrit. La fonction de cette transcription extensive des régions intergénique est inconnue.

Question 44

Composition de l’ADN des gènes mitochondriaux.

Answer 44

75% de l’ADN est extragénique et 25% de l’ADN se situe à l’intérieur des gènes.
De ces 25% d’ADN, seuls 10% représentent les séquences codantes.

Question 45

Ancien dogme

Answer 45

Ancien dogme de la biologie moléculaire : « un gène, une protéine ». Cette affirmation doit être complètement revue.

Question 46

Promoteurs alternatifs

Answer 46

Au moins la moitié des gènes ont plusieurs promoteurs alternatifs (= plusieurs versions du premier exon). En fonction du contexte, le choix du promoteur entraînera la synthèse d’ARNm et de protéines différentes.

Ex : Le gène de la dystrophine contient au moins 7 promoteurs dont l’utilisation est spécifique de différents types cellulaires (cellules musculaires, rétine, cortex cérébral,…).

Question 47

L’épissage alternatif

Answer 47

1.très grande diversité biologique et au moins 50% des gènes humains le subissent.
2.Permet la synthèse de protéines différentes à partir d’un seul gène en modifiant l’organisation des exons, mais peut aussi aboutir à des modifications des séquences régulatrices 5’ et 3’ UTR de l’ARNm.
3.Lors de l’élimination des introns (épissage), des exons peuvent aussi être enlevés -> organisations d’exons différentes.
L’épissage alternatif est tissu-dépendant !

Ex : le gène DSCAM de la drosophile peut générer plus de 38 000 protéines différentes.

Question 48

L’édition des ARN

Answer 48

1. des codons peuvent être modifiés au niveau de l’ARNm pour obtenir la synthèse de plusieurs protéines à partir d’un seul ARNm.
2. Limité à très peu de gènes
3. Substitution, addition ou délétion de nucléotides, mais seule la substitution est observée chez les mammifères.

Ex : gène de l’apoliprotéine B. La séquence du gène est la même dans tous les tissus. Mais, au niveau de l’intestin, l’ARNm subit un phénomène d’édition (déamination d’une cytosine en uracile) qui crée un codon stop -> protéine de taille réduite.