Gntique Licence 1 D1Plan du cours

Philippe ROUSSEAUMatre de confrenceLaboratoire de Microbiologie et de Gntque MolculaireLMGM (UMR5100, CNRS-UPS)Tel: 05 61 33 59 16Mail: philippe.rousseau@ibcg.biotoul.fr

Introduction la Gntique

1) Histoire, dfinitions et notion de gne

2) La fonction et la mutation du gne

3) Sgrgation dun gne au cours de la miose

Gntique Licence 1 D2Cours 1

Introduction la Gntique

1) Histoire, dfinitions et notion de gne

2) La fonction et la mutation du gne

3) Sgrgation dun gne au cours de la miose

La gntique

Chaque individu contient un programme gntique (ses gnes).

femelle

mle

Ce programme gntique lui vient de ses parents il le transmettra en partie ses enfants: cest la base de lhrdit.

Gntique Licence 1 D3

La gntique, cest lanalyse et la comprhension de ce programme gntique et de cette hrdit.

La gntique dans la socit

Contrle de lhrdit

Comprhension philosophique

Au niveau des individus somatique

Thrapies gniques chez lHomme

Comprhension des maladies gntiques chez lHomme

Au niveau des espces germinal

Slection animale et vgtale en Agriculture

Clonage animal, vgtal ou microbien en agriculture et en mdecine

Gntique Licence 1 D4

Gntique Licence 1 D5Historique

Mendel (1865), De Vries (1900)

Sutton (1902)

Morgan (1914)

Griffith (1928)

Beadle, Ephrussi, Tatum (1941)

Avery,McArty, McLeod (1944)

Watson, Crick, (1953)

Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.

Bases

phosphate

dsoxyribose

5

3

Lacide dsoxyribonuclique: lADN

T

G

A

C

A

C

T

G

S

P

S

P

S

P

S

P

P

S

P

S

P

S

P

S

3

5

5

3

Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.

Adnine (A)Thymine (T)

Cytosine (C)

Guanine (G)

Gntique Licence 1 D6

Gntique Licence 1 D7Rplication de lADN

La structure de lADN reflte sa fonction: Assurer la transmission du matriel gntique dune gnration lautre.

La rplication de lADN:- utilise lappariement spcifique des bases- est semi-conservatrice

5 3 5 3 5 353

3 5353 53 5

ADN nosynthtisADN parental

Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.

Gntique Licence 1 D8Notion de gne

Gne: Unit fonctionnelle et physique lmentaire de lhrditqui transmet linformation dune gnration la suivante.

Un fragment dADN, constitu constitu dune rgion transcrite et de squences rgulatrices.

Promoteur StopProcaryote

Promoteur StopEucaryote Intron

Exon1 Exon2

Codant

Gntique Licence 1 D9Notion de gnome

Gnome : Ensemble du matriel gntique contenu dans un jeu de chromosomes

Toujours base dADN les gnomes ont des structures et des organisations qui diffrent en fonction des organismes.

Escherichia coliHemophilus influenzae

Saccharomyces cerevisiaeHomo sapiens

4700 C1830 C

13500 L3000000 L

40001703

6000100000

11

17

11

1,616,6

11

1,62,2

Organisme Taille du gnome (kb)

Nombre de gnes

longueur moyennedes gnes (kb)

Nombre moyendexons

Longueur moyennedes ARNm (kb)

Kb = kilo base = 1000 bases L = linaire C = circulaire

Gntique Licence 1 D10Plodie: nombre de copie du gnome

Haplode: Une seule copie du gnomeUne seule copie de chaque gneSi un gne est altr, la fonction quil code est modifie

Diplode: Deux copies du gnomeDeux copies de chaque gneSi un gne est altr, lautre copie garde sa fonction et peut donc compenser la possible perte de fonctionRecombinaison (crossing-over) possible entre les deux copies du gnome

A B C

A B C

Gntique Licence 1 D11Cours 2

Introduction la Gntique

1) Histoire, dfinitions et notion de gne

2) La fonction et la mutation du gne

3) Sgrgation dun gne au cours de la miose

Transcription

RNAPRNAP

-35 -10

+1

Promoteur: exemple E.coli

Fonction du gneModle simple bactrien

Promoteur Stop

Traduction

Codoninitiation

CodonStop

Unit fonctionnelle: gne

La structure du gnereflte sa fonction: Assurer lexpression du matriel gntique.

maturation

Larchitecture dune protine est la cl de la fonction des gnes.

Gntique Licence 1 D12

Un gne code une fonction: importance de larchitecture dune protine

++

enzymesubstrat

enzymeproduit

La structure tridimensionnelle de la protine (enzyme) dfinit sa fonction biochimique.

Si la structure tridimensionnelle de la protine est modifie, sa fonction biochimique peut elle aussi tre modifie.

La mutation du gne peut induire ce type de modification.

Gntique Licence 1 D13

Maladie gntique: enzymes dficientes et mutations

Beaucoup de maladies gntiques sont dues la perte de fonction dune enzyme mtabolique.

Gntique Licence 1 D14

La mucoviscidose est lie la perte de fonction dun pore ions chlorure. Il en dcoule un paississement du mucus entranant des difficults respiratoires.

Altration dune base

Mutation: au niveau de lADN

Mutation: processus alatoire par lequel des gnes passent dune forme alllique une autre

ACGTCTGCAG

ACGTCTGCAG

ACGTCTGTAG

ACGTCTGCAG

ACGTCTGTAG

ACATCTGTAG

ACGTCTGCAG

ACGTCTGCAG

rplication

rplication

Gnration 1

Gnration 2

Deux types de mutations ponctuelles:

Transition: changement dune purine par une autre ou dune pyrimidine par une autreTransversion: changement dune purine par une pyrimidine ou inversement.

Altration dune base.Etape facilite par les agents mutagnes:

- rayons UV- rayons X- rayons beta et gamma- acide nitreux- nitrosoguanidine

*

*

*

Gntique Licence 1 D15

Rparation: - processus par lequel la plupart des lsions ou des mutationsde lADN sont rpares

- ce processus est enzymatique

- la dfaillance dans un des ces processus enzymatique est la base de nombreuses maladies gntiques humaines:cancers de la peau ou du colon

Rparation

Altration dune base

ACGTCTGCAG

ACGTCTGCAG

ACGTCTGTAG

ACGTCTGCAG

rplication

Gnrat 1

*

*ACGTCTGCAG

ACGTCTGCAG

Gnrat 1*

Rparation du msappariement

Rparation de la lsion

Gntique Licence 1 D16

Gntique Licence 1 D17Mutation: frquence

Chez un procaryote ou un eucaryote unicellulaire

Mutation dun gne : environ 10-8

Lobtention dun mutant dpendra du nombre de gne quil faut muter pour observer le phnotype:

- mutation dun gne en particulier: 10-8

- mutation dun gnes parmi plusieurs: 10-6

- mutation dun codon particulier dun gne en particulier: 10-10

Chez un Eucaryote suprieur

Consquences somatiques: frquentes vu le grand nombre de cellules et donc de divisioMutation dun gne

Consquences germinales:Rares vu le grand nombre de cellules et donc de divisions

Mutation: consquence au niveau protique Gntique Licence 1 D18

Dans une mutation ponctuelle, le changement de base peut induire un changement de codon.

StopPromoteur

Les mutations ponctuelles peuvent tre:

- faux-sens: changement de codon et dacide amin TGT(Cys) TCT(Ser)

- non-sens: changement de codon vers un codon stop TAC(Tyr) TAA(Stop)

- silencieuse: changement de codon sans changement dacide amin CCT(Pro) CCC(Pro)

Rversion

Rversion: cest une mutation qui en annule une autre

mutation rversion

- rversion vraie AAA(Lys) GAA(Glu) AAA(lys)

- rversion quivalente TCC(Ser) TGC(Cys) AGC(Ser)

Gntique Licence 1 D19

Promoteur Stop

Consquence fonctionnelle des mutations: Perte de fonction chez les haplodes

Enzymeinactive

+

Enzymeactive

substrat

mutanta-

[dficient]

Gnotypes

Phnotypes

sauvagea+

[normal]

Gntique Licence 1 D20

Consquence fonctionnelle des mutations: Perte de fonction chez les diplodes

Enzymeinactive

+

Enzymeactive

substrat Enzymeinactive

Homozygote mutanta-/a-

[dficient]

Gnotypes

Phnotypes

Homozygote sauvagea+/a+

[normal]

Htrozygotea+/a-

[normal] si haplo-suffisance[dficient] si haplo-insuffisance[intermdiaire] si co-dominance

Enzymeinactive+

Enzymeactive substrat

+

Enzymeactive substrat

Gntique Licence 1 D21

Consquence fonctionnelle des mutations:gain de fonction chez les haplodes

+

Enzymeactive

substrat

mutantam

[mutant]

Gnotypes

Phnotypes

sauvagea+

[normal]

Enzymedactivitdiffrente

Gntique Licence 1 D22

Consquence fonctionnelle des mutations:gain de fonction chez les diplodes

+

Enzymeactive

substrat

Homozygote mutantam /am

[mutant]

Gnotypes

Phnotypes

Homozygote sauvagea+/a+

[normal]

Htrozygotea+/am

[normal] et/ou [mutant]Suivant les cas

+

Enzymeactive

substrat

+

Enzymeactive

substratEnzyme

dactivit

diffrente

Enzyme

dactivit

diffrente

Enzyme

dactivit

diffrente

Gntique Licence 1 D23

Gntique Licence 1 D24Cours 4

Introduction la Gntique

1) Histoire, dfinitions et notion de gne

2) La fonction et la mutation du gne

3) Sgrgation dun gne au