Technique de biologie moléculaire 4 Flashcards

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1
Q

À quoi donne lieu les différentes expressions des gènes dans une cellule?

A
  • La différentiation cellulaire
  • Le développement
  • La complexité phénotypique des espèces vivantes
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Q

Qu’est-ce qui affecte l’expression des gènes?

A
  • Le profil épigénétique dans la cellule en question
  • Le métabolisme cellulaire
  • Les mutations
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Q

Que permet l’étude de l’expression des gènes?

A
  • Comprendre les phénomènes physiologiques et physiopathologiques,
  • Mettre en valeur de fonctions spécifiques à un tissus, une condition
  • La médecine personnalisée
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4
Q

Quelles sont les caractéristiques de l’expression génique?

A
  • Chaque cellule possède un profile d’expression génique qui lui est propre.
  • L’ensemble de la distribution de l’expression des gènes constitute son profil d’expression
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5
Q

Qu’est-ce qu’un profile d’expression génique?

A
  • Le profile d’expression des gènes est une image captée de manière instantannée, au niveau moléculaire
  • Le profile d’expression des gènes représente la distribution de l’expression d’un ensemble de genes pour une ou plusieurs conditions.
  • Pour bâtir un profile d’expression nous avons besoin de connaitre les sites où les genes sont exprimés (tissus, cellules)
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6
Q

Quels sont les 2 paramètres essentiels lors de l’étude de l’expression génique?

A
  1. l’échantillon de référence
  2. les gènes de contrôle interne
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7
Q

Qu’est-ce qu’un échantillon de référence?

A
  • Il représente l’état de base «normal» auquel seront comparés les niveaux d’ARN des échantillons expérimentaux.
  • C’est la condition de base par rapport à laquelle on établira que l’expression d’un gène est augmentée ou diminuée dans l’échantillon expérimental.
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8
Q

Qu’est-ce que les gènes de contrôle interne? À quoi ils servent?

A
  • Le gène de référence (contrôle interne) doit être un gène dont l’expression ne présentent aucune variation entre les conditions des échantillons étudiées. On peut utiliser plus d’un gène de contrôle interne.
  • Ils sont utilisés pour normaliser les valeurs d’expression de gènes obtenus entre les différents échantillons étudiés.
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9
Q

Que permet la méthode de détection et qualification de l’expression génique Northern Blots?

A

Permet de détreminer la taille de l’ARN et des variants d’épissage alternatifs d’un gène.

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10
Q

Quelles sont les étapes de la méthode Northern Blots?

A
  1. Isolation de l’ARN totale ou Poly(A)n-positive
  2. Migration sur un gel dénaturant d’agarose (avec formaldehyde pour séparer les tailles d’ARN)
  3. Transfert sur membrane (nylon, sous vide)
  4. Cible d’ARN est détectée par hybridation avec sonde radiomarquée (a-P32) complémentaire
  5. L’ARN ayant hybridé avec la sonde radiomarquée sur la membrane est détectée par autoradiographie
  6. L’intensité du signal resultant est proportionnel à la quantité d’ARN présent dans l’échantillon
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11
Q

Qu’est-ce qu’on peut identifier avec l’intégration du signal Northern Blot?

A

La distance de migration et l’intensité de la bande sur le film nous informe sur la taille et la quantité de l’ARN d’intérêt dans notre échantillon.

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12
Q

Comment le signal peut-il être normalisé dans un Northern Blot?

A
  • Résultats souvent normalisés en comparaison aux gènes de maintenance (housekeeping genes: Beta-actin, GAPDH, 18S).
  • Le but de la normalization est d’éliminer toute difference apparente causée par le transfert inégal des ARN sur la membrane ou les quantités inégales d’ARN chargées sur le gel.
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13
Q

Quelles sont les précautions à prendre lors de la méthode Northern Blot?

A

Puisque le Northern blot distingue les ARNs par leur tailles, l’intégrité des échantillons est essentielle pour que le signal soit perçu come une seule bande (non-degrade)
- Les échantillons d’ARN partiellement degrades donneront lieu à un signal diffus ou réparti sur plusieurs bandes avec une perte générale de sensibilité.

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14
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients du Northern Blots?

A

Avantages:
- Méthode historiquement bien connu et protocols bien établis
- L’utilisation de sondes radioactives la rend très sensible sur une large plage de tailles
- Largement utilisé pour obtenir la taille des ARNm et discriminer les produits d’épissage alternatifs

Inconvénients:
- Utilisation de réactifs radioactifs qui rendent la procédure longue et potentiellement dangereuse
- Quantification se fait par la mesure de l’intensité des bandes sur la membrane donc moins précis
- Il existe des alternatives non radioactives
- Se limite à la détection d’ARN précis connue
- Ne permet pas la découverte de nouveaux gènes différentiellement exprimés entre les échantillons

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15
Q

Qu’est-ce que la méthode d’Essai de protection à une nucléase (RPA)?

A

Méthode qui permet de révéler la presence d’ARN de sequences connues (même si presents en faibles quantités) dans un échantillon hétérogène d’ARN extrait des cellules.

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16
Q

Quelle est la méthode de l’essai de protection à une nucléase?

A
  1. L’ARNm est dabord extrait des cellules
  2. L’ARNm est mélangé avec un ARN anti-sense ou des sondes d’ADN complémentaires à la sequence d’intérêt.
  3. Les brins complémentaires s’hybrident pour former l’ARN double-brin ou un hybride ARN-ADN.
  4. L’ajout de la ribonuclease (Rnase) S1 ou RNAse A clive spécifiquement les simples brins d’ARN et laisse intact les ARN double brin formés entre l’ARNm d’intérêt et la sonde
  5. Les ARN non-hybridés (donc non protégés) sont degradés en petits oligomères puis en nucleotides individuels
  6. Les fragments d’ARN intacts sont ceux qui sont complémentaires à la sonde, donc représentent les ARNm d’intérêt
  7. Les fragments sont précipités (phenol-chloroforme) et migrés par gel d’agarose
  8. La quantité de sonde est proportionnelle à la quantité d’ARNm cible dans la population d’ARN totale
17
Q

Comment la méthode d’essai de protection à une nucléase se différencie-t-elle de la méthode Northern Blot?

A

RPA:
1. Pas de transfert sur membrane
2. Sonde hybridée avant la migration sur gel
3. Les ARN non hybridés sont dégradés, donc il n’y aura qu’une seule bande par ligne sur le gel

18
Q

Quels sont les avantages et inconvénients de la méthode d’essai de protection à une nucléase?

A

Avantages:
- Peut distinguer et quantifier des ARN ayant de fortes homologies de séquence
- Rapide pour quantification directe
- Permet l’analyse d’ARN peu abondants -> pouvoir suppérieur de détection

Inconvénients:
- utilise des sondes radioactives
-Méthode ciblée qui se limite à la détection d’ARN précis connus (non-haut débit)
- Ne permet pas la découverte de nouveaux gènes différentiellement exprimés entre les échantillons

19
Q

Quelle est la parcularité de la méthode serial analysis of gene expression (SAGE)?

A

Il s’agit de l’une des premières méthodes qui visent le « haut-débit ».

20
Q

Qu’est-ce que la méthode serial analysis of gene expression (SAGE)?

A

Un méthode qui permet de générer des fragments de transcrits d’ARNm disposés en série pour un échantillon donné.

21
Q

Quel est le rôle des amorces oligo-dT sur les billes (ou résine) dans la méthode SAGE?

A

Elles visent à immobiliser (purifier) uniquement les ARNm qui contiennent des queues polyA.

22
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients de la méthode SAGE?

A

Avantages:
- Très sensible pour des petites quantités d’ARN (amplification)
- Évite l’utilisation de sondes radioactives
- Se rapproche d’une technique à haut débit (non-ciblée)

Inconvénients:
- La petite taille des tag peut rendre difficile l’assignation des séquences
- Requiert plusieurs étapes
- Requiert une grande précision de séquençage

23
Q

Quelles sont les caractéristiques de la méthode PCR quantitative?

A

C’est une méthode ciblée (un ARN étudié à la fois donc pas une méthode à haut-débit) mais très quantitative.

24
Q

En quoi l’utilisation d’une courbe standard permet l’aspect hautement quantitatif du qPCR ou RT-qPCR dans la méthode PCR quantitative?

A

Elle permet d’obtenir la quantité exacte d’ARN dans l’échantillon étudié.

25
Q

Comment doivent être les qPCR dans la méthode PCR quantitative.

A

Les qPCR doivent aussi être normalisés avec l’utilisation d’un ou plusieurs gène(s) référence interne.

26
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients de la méthode PCR?

A

Avantages:
- Très sensible pour des petites quantités d’ARN (amplification)
- Évite l’utilisation de sondes radioactives
- Méthode quantitative

Inconvénients:
- Méthode ciblée qui se limite à des ARN précis et connus recherchées (non-haut débit)
- Ne permet pas la découverte de nouveaux gènes différentiellement exprimés entre les échantillons

27
Q

Qu’est-ce que la méthode d’hybridation In Situ (ISH)?

A
  • Méthode qui permet de détecter l’expression d’un gene particulier dans des cellules ou des tissus intacts à l’aide d’une séquence complémentaire connue (sonde).
  • La sonde est généralement marquée avec un fluorochrome, ou enzyme. Elle peut être détectée soit à l’aide d’un microscope à fluorescence ou à l’aide d’un microscope à champ clair.
28
Q

Quel est l’avantage principal de la méthode d’hybridation In Situ (ISH) par rapport aux autres approches?

A

L’aspect de conservation de l’architecture du tissus, expression spatiale d’un ARN.

29
Q

Quelle est la différence entre l’ISH et l’IHC?

A
  • L’ISH localise les ARN dans un tissus
  • L’immunohistochimie (IHC) localise généralement les protéines dans les coupes de tissus
30
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients de la méthode d’hybridation In Situ (ISH)?

A

Avantages:
- Permet la détection des ARN dans un contexte de tissus intact et conserve un aspect de distribution spatiale
- Évite l’utilisation de sondes radioactives
-Donne l’information sur la distribution des ARN d’intérêt à travers le tissus

Inconvénients:
- Moins sensible si l’ARN est en petite quantité
- Longue méthode requiérant des instruments spécialisés
- Nécessite la stabilité de l’ARN
- Requiert la connaissance du gène recherché: méthode non haut-débit, ne permet pas la découverte de nouveaux gènes différentiellement exprimés

31
Q

Qu’est-ce qu’une micropuce d’ADN et comment sont-elles faites?

A

Un ensemble de molécules d’ADN fixées en rangées ordonnées sur une petite surface de verre, silicium ou plastique.

32
Q

Qu’est-ce que les micropuces permettent d’identifier?

A

Permettent d’analyser le niveau d’expression des gènes (transcrits) dans une cellule, un tissu, un organe, un organisme ou un mélange complexe, à un moment donné et dans un état donné par rapport à un échantillon de référence.

33
Q

Quelles sont les étapes d’hybridation: micropuces à ADN (microarray)?

A
  1. Les ARNm des deux échantillons à comparer (un étalon, et un échantillon d’intérêt) sont transformés en ADN complémentaires (ADNc) par la technique de rétrotranscription.
    • ADNc pourrait être amplifié à cette étape
  2. L’ADNc est marquée par un colorant: soit la Cyanine3 (fluorochrome vert) soit la Cyanine5 (fluorochrome rouge).
  3. Les ADNc étalon et d’intérêt sont mélangés (ratio 1:1)
  4. On met ensuite les ADNc mélangés sur une puce sur laquelle des fragments d’ADN sont imprimés
  5. Chaque point (ou spot) de la puce est analysé individuellement par un scanner à très haute resolution, à la longueur d’onde d’excitation de la Cyanine3 et de la Cyanine5.
34
Q

Quelles sont les caracétristiques des lames des micropuces?

A
  • Une puce peut contenir des centaines de milliers de « spots » qui contiennent chacun des amorces précises.
  • À chaque spot on retrouve des dizaines, voire centaines d’amorces qui ont toutes la même séquence et qui sont spécifiques pour un seul gène.
  • Plusieurs spots peuvent être utilisés pour couvrir un même gène (avec amorces complémentaires provenant de différents endroits sur l’ARN du gène en question).
  • On peut représenter tous les gènes du génome sur une seule puce (et même avoir plus d’un spot par gène).
35
Q

Comment se fait la détection sur les micropuces?

A
  1. Chacun des ”spot” sur la micropuce contient une sequence spécifique d’un oligonucleotide. L’ADNc amplifié et fragmenté y sera hybridé.
  2. Lors de l’hybridation, les sequence complémentaires marquées (Biotine, Cy3, Cy5) viennent s’hybrider spécifiquement.
  3. Suite au lavages la puce sera excitée au laser et lue par un scanner à haute résolution.
36
Q

Que veut dire les différentes couleur lors de la détection par micropuces à ADN?

A
  • Rouge = ARN présent en plus grande abondance dans l’échantillon Cy5
  • Vert = ARN présent en plus grande abondance dans l’échantillon Cy3
  • Jaune = ARN present de façon équivalente dans les deux échantillons
  • Noir = ARN non présent dans aucun des échantillon
  • Blanc = signal saturé dans les deux échantillons (non utilisé dans l’analyse)
37
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients de la méthode à micropuce à ADN?

A

Avantages:
-Étude simultannée des profiles d’expression de plusieurs milliers de gènes (haut débit)
- Les données sont cumulables entre les puces
- Permet l’étude comparatives directe des groupes de gènes qui affichent des comportement différents dans une situation biologique donnée

Inconvénients:
- Nécessite d’importantes étapes d’optimisation
- Équipement de départ coûteux
- Très large volume de données obtenues rapidement qui nécessite un traitement informatique et statistique important

38
Q

Quelles sont des exemples de réprésentation de la méthode à micropuces à ADN?

A
  1. Heat map
    • colones: échantillon
    • lignes: gènes
    • vert: expression diminué
    • rouge: expression augmenté
  2. Volcan
    • chaque point représente un gène
    • Vert: expression dimunué
    • Rouge: expression augmentée
39
Q

Comment les micropuces à ADN peuvent être utilisées pour les études de SNP?

A

En utilisant plusieurs variations de la sonde pour identifier un seul SNP. Les variations des sondes sont conçues de façon à avoir le site SNP dans plusieurs endroits différents et en décalant le SNP le long de l’allèle.