57275430 Cours de Genetique

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  • 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