L’INFORMATION GENETIQUE

LE SUPPORT STRUCTURALE

DE L’INFORMATION GENETIQUE

TRAVAUX DE BOVERI

Travail sur la

fécondation (1888) =>

rôle du spermatozoïde

et de l’ovule

(fécondation œuf

oursin)

Étude de cas de

polyspermie

Développement normal

dépend d’une

combinaison

particulière de

chromosomes

Chaque chromosomes

individuels doivent

posséder des qualités

différentes

Expériences de BOVERI pratiquées chez l'Oursin (1902-1904)

EXPERIENCE 1 EXPERIENCE 2

Fécondation normale suivie d'une

séparation des quatre premières cellules

issues du développement de l'oeuf.

Les quatre cellules ont le même nombre de

chromosomes

Chaque cellule est à l'origine d'une larve

d'oursin

Double fécondation suivie d'une séparation

des quatre premières cellules issues du

développement de l'oeuf.

Les quatre cellules ont un nombre différent

de chromosomes, correspondant à des

combinaisons différentes.

Chaque cellule est à l'origine d'une larve

d'oursin.

Ces larves vivent Ces larves meurent

TRAVAUX DE SUTTON

o Formation des spermatozoides des sauterelles pas méiose

o Paires de chromosomes : chromosomes homologues => paires de facteurs héréditaires (cf Mendel)

o Paire de chromosome qui se séparent lors de la formation des gamètes (idem particules de Mendel)

o Réunion de ces chromosomes durant la fécondation (idem mendel)

THÉORIE CHROMOSOMIQUE DE L’HEREDITÉ

Parallélisme entre le comportement des gènes et

des chromosomes suggère que les gènes sont

localisé sur les chromosomes

Sutton et Boveri proposent indépendamment la théorie

chromosomique de l’hérédité : les « facteurs

mendéliens » responsables de la transmission héréditaire

des caractères sont situés sur les chromosomes.

Critique sévère de cette théorie pendant des

années faute de preuves expérimentales…

La théorie chromosomique de l’hérédité (Sutton et Boveri)

Une des critiques => ségrégation aléatoire des

chromosomes non vérifiable

Travaux de Carothers en 1913 :

Observation de 2 paires

de chromosomes

hétérologues : la

ségrégation est bien

aléatoire.

TRAVAUX DE MORGAN

Observation des chromosomes sexuels chez la drosophile

Etude de croisement qui ne correspondent pas aux prévisions de Mendel

Henking en 1891 découvrent un corps non apparié : le corps X => plus tard nommé chromosome X par Wilson.

Chez d’autres insectes : chromosome hétéromorphe : chromosome X et Y

P

F1

F2

F1

TRAVAUX DE GRIFFITH (1928)

TRAVAUX DE AVERY, MCLEOD& MC CARTHY

WATSON ET CRICK,1952

Règle de Chargaff

A = T , C = G , A + G = T + C

Collier de perle

CHROMOSOMES POLYTÉNIQUES

Plusieurs cycles de

réplication sans

séparation des

chromosomes fils

Bandes sombres : ADN

condensé

Bandes claires : ADN

moins condensé (15% de

l’ADN total)

ANNEAUX DE BALBIANI OU PUFFS

Zone ou ADN est

décondensé

Lieu de synthèse ARN

intense (diapo suivante)

Puffs : gènes fonctionnels

qui varient en fonction du

temps

CHROMOSOMES EN ÉCOUVILLON

Ovocyte de batracien

Expansions latérales en

forme de boucles

Lieu de transcription

intense

CARYOTYPE

Traitement à la colchicine qui bloque la mitose en

métaphase

Classement par ordre taille et forme

Autosome/gonosome

Le gène se définit toujours à partir de résultats expérimentaux.

Le gène est redéfini ou « réinventé » à chaque apport

supplémentaire de données.

La définition du gène doit être une définition qui prend en

compte la fonction.

RÉPLICATION DE L’ADN

L’EXPRESSION DE

L’INFORMATION GENETIQUE ET

SON CONTROLE

Flux d’information génétique de l’ADN à la protéine

Nécessité d’un intermédiaire

entre ADN et protéine

apparaît très tôt : ADN

localisé dans le noyau alors

que synthèse protéique dans

le cytoplasme

Expression différentielle

des gènes

=> nécessite un contrôle

de l’expression

Permet une

spécialisation des

cellules

Permet une adaptation

à l’environnement

STRUCTURE DE L’ARN

Différence ADN/ARN

-ribose remplace le déoxyribose

-Uracil remplace la thymine

STRUCTURE TRIDIMENSIONELLE DE L’ARN

Existence d’appariement de base conventionnel (A-U et C-

G) et non conventionnel.

Les ARNr et les ARNt représentent 95% des ARN chez E Coli

EXPRESSION DE L’INFORMATION

GÉNÉTIQUE CHEZ LES PROCARYOTES

RNA POLYMERASE

RNA polymerase

alonge le brin d’ARN

dans le sens 5’-> 3’

Addition dNTP du coté

3’OH

Portion de 17 bp

déroulé

RNA polymerase

ocupe une longueur de

35 pb sur l’ADN

Les ARN polymérases catalysent la synthèse de l’ARN à

partir d’une matrice d’ADN

Une seule ARN

polymerase chez les

procaryotes mais

existence de plusieurs

facteurs nécessaires à

l’initiation de la

transcription : les facteurs

sigma

Facteur sigma 70 permet

la synthèse des ARNm par

ex

Facteur sigma reconnait

séquence signal et recrute

cœur polymérase

• Présence du

facteur sigma

nécessaire à la

fixation de l’ARN

pol sur l’ADN

• Libération

facteur sigma

permet

libération ARN

polymerase du

promoteur et

début de

l’élongation

PROMOTEURS

Région –10 (boite TATA ou boite Pribnow) et –35 retrouvées dans

tous les gènes bactériens : site de fixation des facteurs sigma.

Séquence UP (upstream promoter) : seulement dans certains gènes

hautement exprimés => fixation SU alpha

SÉQUENCE CONSENSUS

Direction de la transcription variable selon le brin d’ADN

utilisé comme matrice

=> Déterminé par l’orientation du promoteur

Signaux de fin de transcription

- séquences d'ADN riches en G-C ralentissent la

progression de l'ARN pol puis la stop

- formation boucle en épingle à cheveux entre 2

régions complémentaires

- protéine de terminaison (Rho) va "remonter"

l'ensemble de la molécule d'ARN et par son

activité d'hélicase va rompre les liaisons

hydrogènes et libérer la molécule

MATURATION ARN PROCARYOTES

Pas de maturation

ARNm chez procaryotes

Maturation ARNr :

méthylation et clivage et

action de nucléase

7 copies du gène qui

diffère par nombre,

localisation et identité du

tRNA inclut dans le

transcrit primaire

MATURATION DES ARNT

STRUCTURE ARNT

De 73 à 93 nucléotides

Boucle D

Boucle T

Boucle anticodon

SIGNAL INITIATION TRADUCTION

FORMATION DU

COMPLEXE D’INITIATION

ÉLONGATION

TERMINAISON RF : release factor :

permet fin de la

traduction et libération

des SU ribosomal

Attention : en réalité la transcription et la traduction sont

couplé chez les procaryotes

EXPRESSION GÉNÉTIQUE EUCARYOTE

Ressemblance structurale de

l’ARN pol bactérienne et l’ARN

pol II

Structure similaire : ARN pol

apparenté phylogénétiquement

Comparaison ARN pol

bact et ARN pol II

Séquences consensus retrouvés au point de départ des

ARN pol II

Existence de 2 ou 3

de ces séquences

simultanément

La plupart en amont

de la transcription

sauf DPE dans la

séquence transcrite

Initiation de la transcription eucaryote par

l’ARN pol II

Facteurs généraux de transcription

(TFII1, TFIIB, etc)

Présence d’une boite TATA (TATA box) à

–25 nucléotides

Fixation TFIID sur TATA qui permet

fixation de la TFIIB (TFIID induit

changement de conformation de l’ADN)

Assemblage des autres facteurs et de

l’ARN pol

TFIIH utilise ATP pour écarter la

molécule d’ADN

=> Protéine régulatrice qui se fixe sur site de liaison

spécifique a plusieurs milliers de nucléotides du début de la

transcription

Maturation des ARNm : l’épissage

coiffe Queue polyA

Structure de la coiffe

Maturation des ARNm : la coiffe

Coiffe protége ARN des ribonucléases

Maturation des ARNm : la queue polyA

Séquence consensus de

coupure et de

polyadénylation

TRANSPORT ARNM VERS CYTOPLASME

SÉQUENCE SIGNAL DE TRANSLOCATION DANS

LE RER

SYNTHÈSE PEPTIDE DANS RER

GLYCOSYLATION (RE)

Modifications post-traductionnelles

et adressage protéique

• Elles permettent des modifications d’activité (inhibition, activation…)

• Se sont des réactions chimiques catalysées par des enzymes la plupart du temps.

• Trois sortes de modif post traductionnelles:

- fixation de protéines à des lipides

- glycosylation de protéines.

- phosphorylation de protéines.

CONTRÔLE DE L’EXPRESSION

GÉNÉTIQUE