Fête de la Science2007

Philippe PognonecDirecteur de Recherche

CNRSFaculté des Sciences, Nice

Partie V: Les OGM•La technique •L’intéret•La controverse Partie IV: Le clonage

•La technique • L ’efficacité

Partie III: La transgénèse

• La technique • L ’efficacité

Partie II: Empreintegénétique

• La technique • L ’efficacité

Partie I: L ’ADN

•Qu ’est-ce que c ’est?• Comment ça marche? • A quoi ça sert?

D ’après http://strategis.ic.gc.ca/SSGF/tc00044f.html

1m = 1 millième de mm50m

Nombre de cellules: 60 000 000 000 000 (60X1012)

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Biodidac

D ’après http://strategis.ic.gc.ca/SSGF/tc00044f.html

50m

1m = 1 millième de mm

D ’après http://strategis.ic.gc.ca/SSGF/tc00044f.html 1nm = 1 millième de millième de mm

50m 50m = 1/20 de mm

[(C5H5N5)(C5H5N5O)(C4H5N3O)(C5H5N20)(C5H904)4 (PO4)4]n

(ADN)

H2O

(eau)

H H

O

0.1 nm

1nm = 1 millième de millième de mm

Papillon Cor Zonneveld, Hollande

125 000 000 000

?

5cm

3 200 000 000

Président

20 000

1.9m

Mycoplasma genitalium

K. Frantz, A. Albay and K. Bott, University of North Carolina

580 000

517

1 m

9749

Taille du génome et complexité

Russell Kightley, Canberra, Australia

HIV

10

100 nmOrganisme:

Génome:

Gènes:

Longueur de l ’ADN d ’une cellule: 2m

Nombre de cellules: 60 000 000 000 000 (60X1012)

Longueur de l ’ADN d ’une personne: 120 000 000 000km

Distance terre-soleil: 150 000 000km(600X plus que sur cette représentation)

Longueur de l ’ADN d ’une cellule: 2m

Nombre de cellules: 60 000 000 000 000 (60X1012)

Longueur de l ’ADN d ’une personne: 120 000 000 000km

Votre ADN pourrait faire 500 aller-retours entre la terre et le soleil!!!!!!

D ’après http://strategis.ic.gc.ca/SSGF/tc00044f.html

50m

1m = 1 millième de mm

D ’après http://www.pathology.washington.edu

D ’après http://www.pathology.washington.edu

Maladie génétique: anomalie du génome, pouvant aller du changement de 1 nucléotide (mucoviscidose) sur plus de trois milliards, à la duplication totale d’un chromosome (trisomie 21).

Attention: nous portons tous de nombreuses mutations, qui n'entraînent pas d’effet.

Identité génétique

Chimpanzé ------ 99% ------ humain

L’ homme est-il génétiquement plus proche du chimpanzé que de la femme?

Humain ----- >99.9% ----- humain

Femme ------ <96% ------- homme

Homme Femme

Non!

+/- 4% du génome

D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Genome Project

Si >99.9% d ’identité, où est la différence?

Extrait de www.fotosearch.com

Humain ------ 85% ------ souris

D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Genome Project

Seulement 2% du génome est directement “utile” (les gènes)

Gène (ADN)

Produit de traduction (Protéine)

Transcrit (ARN)

Rôlebiologique

0.1% de différence de genome suffisent pour entraîner les variations d ’un individu à l’autre.

(Les différences phénotypiques sont codées par au plus 0.1% du génome)

0.1% Fausses jumelles

0% Vraies jumelles

Mais une identité génétique parfaite ne créée pas des individus identiques!!!!

Pourquoi? Parce que chaque individu s ’épanouit dans son environnement, et développe des réponses personnalisées aux divers stimuli sociaux.

1ere régulation:

la structure de la chromatine:Les histones sont des protéines qui servent

de “bobines” à l’ADN.

Si la bobine est trop serrée, l’accès aux gènes est difficile.

L’acétylation, une modification moléculaire des histones, permet lerelâchement de cette structure.

D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Environmental Research program

2eme régulation:

L’ADN une fois accessible, chaquegène dispose de ses propres éléments

de contrôle: les promoteurs.

Promoteur

M Levine and R Tjian, Nature 424, 147 - 151 (10 July 2003)

Promoteur mammifère classique

Promoteur unicellulaire classique

M Levine and R Tjian, Nature 424, 147 - 151 (10 July 2003)

Transcrit (ARN)

Gène (ADN)Promoteur (ADN)

+1

D ’après T. Maniatis and R. Reed, Nature 416, 499 - 506 (04 April 2002)

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Biodidac

Milieu extra cellulaire

Cytoplasme

Noyau

Stress, nutriments, maladie...

Chacun de ces éléments joue un rôle

Empreinte génétique

Technique

Efficacité

Seuls des jumeaux homozygotes (identiques) ont des ADN identiques à 100%

Donc chaque individu a un ADN légèrement différent de celui de son voisin

Les STR: Short Tandem Repeats (Répétitions courtes en tandem) sont trouvées dans cet ADN « inutile ».

1050

3040

50

40

10

30

4 enfants

Mère

Père

GATTCTGTCC

50

30

40

10

GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC

GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC

Cellules buccales

GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC GATTCTGTCC

Amplification par PCR (Polymerase Chain Reaction)

ADN prêt a être analysé

Extraction de l’ADN

20

50

30

40

10

Salive

10000 différents STR connus à travers le génome;

Une douzaine seulement de ces STR sont utilisés pour les empreintes génétiques;

La probabilité que deux individus indépendants aient la même empreinte génétique est de 1 sur 1000000000000000000 (1x10-18) .

Transgénèse

Technique

Efficacité

Méduse Aequorea victoria

Lumière visible Lumière bleue

M. Okabe, Osaka University, Japan

Lumière bleue

75%

Clonage

Technique

Efficacité

Technique

D ’après Teruhiko Wakayama et Ryuzo Yanagimachi

Efficacité

D ’après Teruhiko Wakayama and Ryuzo Yanagimachi

0.3%

OGM

Technique

Intéret

Controverse

Organismes

Génétiquement

Modifiés

Quelques exemples d'OGM (végétaux)

Technique

Une plante

Un problème

Une solution

Le maïs

Un prédateur du parasite

Un parasite

Le mais

Le parasite

Corn rootworm (Diabrotica virgifera)

Le “prédateur”

Bacillus thuringiensis

Monsanto Company has genetically modified the cry3Bb1 gene derived from Bacillus thuringiensis kumamotoensis to express a Cry3Bb1 protein in corn. This Cry3Bb1 protein, a variant of the wild-type protein, is selectively toxic to some species of Coleoptera. The modified cry3Bb1 gene is expressed in the MON 863 corn line and differs from the wild-type cry3Bb1 gene by the addition of an alanine residue at position 2 of the protein and seven amino acid changes

Bactérie Système digestif de la larve

Production de la toxine “Bt”

Perforation des épithéliums: mort de la larve

La stratégie

... et le résultat:

Les larves de ces papillons “monarch” sont sensibles au pollen du mais Bt (Travail de l'Université Cornell, NY USA, publié dans Nature)

Effets indésirés

Rats fed Mon 863 developed several reactions, including those typically found with allergies (increased basophils), in response to infections, toxins and various diseases including cancer (increased lymphocytes and white blood cells), and in the presence of anemia (decreased reticulocyte count) and blood pressure problems (decreased kidney weights). There were also increased blood sugar levels, kidney inflammation, liver and kidney lesions, and other changes.

Effet

C T1 2 3 4 5 6 7 T

Effet

Ces semences modifiées sont commercialisées environ 100 fois plus cher que les non modifiées. De plus, ces semences ne peuvent être auto-produites, et donc doivent être rachetées chaque année à l'industriel producteur: création d'une dépendance économique.

Autres aspects à considérer:

Cas des plantes résistantes à un herbicide (maïs, soja...): l'herbicide est également vendu par la même compagnie (Monsanto)...

Cas du riz doré: suite à des recherches financées sur des subventions publiques (européennes) on atteint près de 40µg de provitamine A par gramme de riz. Quelques centaines de g de riz suffisent donc par jour. Syngenta (le fabriquant) s’est engagé à mettre gracieusement ses variétés de riz doré à la disposition des agriculteurs dont les revenus annuels sont inférieurs à 10000 $. La compagnie ne voit plus d'intérêt à commercialiser ce riz aujourd'hui...

La recherche fondamentale est-elle nécessaire?

C ’est à vous de le décider!

La recherche fondamentale permet de développer de nouveaux concepts.Elle est couteuse et inutile à court terme, et est de moins en moins subventionnée dans notre pays.

La recherche appliquée permet de développer un concept préexistant, et d’en tirer le maximum.Elle est très utile à court terme, et est actuellement fortement encouragée et subventionnée