Crossing-over

LES POLYMORPHISMES DU
GENOME
Polymorphisme génétique

Toute variation de séquence génomique
entraînant l’existence d’au moins 2 formes
différentes de la séquence considérée dans la
population

A une fréquence d’au moins 1% dans cette
population

Types de polymorphisme
 Substitution d'un nucléotide (SNP)
 Insertion/délétion
 Polymorphisme de répétition (VNTR, CA repeat…)
Origines de la variabilité génétique

Mutation par erreur des ADN polymérases
(substitution, addition / délétion d'un ou plusieurs
nucléotides)

Crossing-over (échange de matériel génétique
équilibré entre 2 portions homologues de chromosomes
60 CO par méiose
 Conversion génique
Polymorphismes SNP
Exemples de Single Nucleotide Polymorphisms : SNP
Même région d’un chromosome de 4 individus
Polymorphismes dans les séquences non
codantes sont plus fréquents que dans les
séquences codantes
Dans les séquences codantes : les
polymorphismes silencieux sont plus
fréquents que les polymorphismes non
silencieux
Certains de ces polymorphismes peuvent
être révélés par des enzymes de restriction
Diversité de séquence des gènes humains
Diversité nucléotidique p :
Nombre de différences, rapporté à la longueur de la séquence
examinée, entre 2 séquences prises au hasard dans la
population
(ex: p = 4 x 10-4, 1 différence en moyenne toutes les 2500 bp)
AGTCCTA…………..GGAAACTG…………TTTACGT….
AGTGCTA…………..GGTAACTG…………TTGACGT….
7500 bp
p = 3/7500 = 1/2500
Marqueurs génétiques
•Sont caractérisés par des allèles correspondant à
chaque variation possible de la séquence
• degré d’hétérozygotie d’un marqueur
SNP)
( d’un
•H=1 – (Spi2)
• Fonction du nombre et de la fréquence de chacun
des allèles
• Exemple : 3 allèles de fréquence 0,2 / 0,3 / 0,5
Hétérozygotie est de 1- (0,04+0,09 + 0,25) = 0,62
2 allèles de fréquence 0,2 / 0,8 : 1- (0,04 + 0,64)= 0,32
Un marqueur biallèlique ne pourra pas avoir une
hétérozygotie supérieure à 0,5 qui sera atteinte en cas de 2
allèles de fréquence égale.
Les Recombinaisons
• Elles sont, avec les mutations les deux
causes principales de la diversité génétique
• Elles sont plus fréquentes que les mutations
• Elles comprennent la répartition au hasard
des chromosomes pendant la méïose
• Et les crossing over
• Elles s’adressent à des gènes liés et non liés
La méiose : triple finalité
Elle assure
- La transmission de l’information génétique d’une
génération à la suivante
- La réduction du nombre de chromosomes de 2n (diploïde)
à n (haploïde) . La reconstitution de 2n se fait lors de la
fécondation
- Elle assure le brassage de l’information génétique qui
aboutit à la diversité des individus de la même espèce
-60 CO par méiose
Les recombinaisons méiotiques
-Ont lieu lors de la prophase de la première division
méiotique, au stade pachytène.
- Chaque paire de chr homologue est appariée
- Chaque chr est dupliqué et formé de 2 chromatides
sœurs (chaque chromatide est formée d’une double
hélice)
- Constituent une tétrade
- Recombinaison génétique : les 4 chromatides
peuvent être impliquées dans les échanges
- Au stade diplotène, les chromatides non sœurs sont
reliés par les chiasmas traduisant sur le plan
cytogénétique le crossing-over
Mesures des distances génétiques
1 cM  106 pb
1 M = 108 pb
3,3 109pb = 33 morgans- 1 cM équivaut à 1,13 Mb
chez l’homme et 0,67 Mb chez la femme.
On définit une grandeur q = fraction de
recombinaison
48 M
28 M
Crossing Over
Les échanges dus au crossing-over sont strictement réciproques
 La fréquence de recombinaison dépend de la localisation
relative des deux gènes sur le chromosome : plus l’intervalle qui
sépare les 2 gènes est grand, plus grande est la probabilité pour
qu’un crossing-over s’effectue dans cet intervalle.
 La fréquence de recombinaison q est une mesure de la
distance génétique entre les 2 gènes
 L’unité génétique est le centimorgan cM
1
2
A
A
B
B

A
a
B
b
A
A
A
a
A
A
A
a
B
b
B
B
B
B
B
b
A
B
3%
Recombinants
97%
Non Recombinant
3%
Crossing over : ils s’effectuent entre chromatides
A
a
B
A
A
B
a
B
a
b
b
b
Il y a 4 chromatides , deux seulement sont
recombinées il y a donc 50% de recombinés
Crossing-over et double crossing-over
Conversion génique
• : se réalise dans un segment d’ADN
double-hélice où se forme un
hétéroduplex. Elle réalise un transfert
non réciproque d’information génétique
car un allèle « convertit » l’autre en sa
propre copie .
• Ceci peut s’effectuer entre des allèles
Conversion génique
Recombinaison donnant lieu à des
ségrégations non symétriques
A
A
+
a
+
-
a
-
2 génotypes parentaux
2 gènes et 2 allèles
+
A
+
a
-
-
A
a

A
+
a
-
A
+
A
-
a
+
a
-
a
+
A
-
+
A
a
A

+
a
a
a
Résultat attendu
4
=
-
A
a
A
-
S (A)
S (a)
-
4
a
+
+
-
a
+
a
-
+
Résultats observ
S (A)
S (a)
=
2
6
?
Comment expliquer ce phénomène ?
S'agit-il d'une mutation ponctuelle A  a ?
Crossing-over ?
 conversion
copiage sélectif sans échange homologue
Ce phénomène est fréquent : on peut donc éliminer une
mutation ponctuelle
Hypothèse
Cassure
Le brin 1"
descend copier
le brin 2' et
remonte
A
a
1
A
2
1'
A
1"
a
a
2'
A
2"
1’
a
1"
a
a
2'
A
a
a
a
2"
1'
1"
Conversion génique : transfert non réciproque
d’information génétique entre 2 gènes ayant une
homologie élevée
Conséquences génomiques de la recombinaison
méiotique
-Le brassage génétique : modification des assortiments
d’allèles en cis
- La recombinaison entre allèles peut se traduire par leur
modification par conversion génique au sein d’un hétéroduplex
- L’augmentation du nombre de copies de gènes répétés lors
d’une recombinaison inégale
- L’élimination d’un gène défectueux dans les familles de
gènes répétés.
- Evènements rares et pathologiques : lésions de l’ADN dues à
la recombinaison : délétions, insertions, remaniements
chromosomiques (changement dans la régulation, ou dans la
structure)
Notion de marqueurs en génétique : Le génotype
•Le marqueur génétique sert à repérer ou identifier un
chromosome ou un allèle transmis
• Les marqueurs définissent le génotype (constitution génétique
d’un individu) qui inclut les allèles d’un seul locus où de
l’ensemble des locus, selon les cas
• Marqueurs génotypiques :
• variations identifiables et connues de la séquence du
génome
• de localisation connue
• d’informativité connue
• codominants : les 2 allèles sont détectables chez les
hétérozygotes
Les différentes types de marqueurs :

SNP : single nucleotide polymorphism
= substitution simple de nucleotide

VNTR = variable number of tandem repeats (nombre
variable de répétitions en tandem) regroupent les ministallites
et les microsatellites
Minisatellite : répétitions en tandem de motifs de 11 à
16 paires de base en moyenne, parfois plus longs.
: répétitives, disséminées (à l’exception
des chromosomes X et Y),
: hyperpolymorphes : hétérozygotie
élevée
Minisatellites : taille variable de la répétition
- Explorés par technique de southern
- sonde monolocus spécifique d’un VNTR donné
- sonde multilocus : séquence commune à différents
minisatellites dans le génome : image complexe
- hétérozygotie supérieure à 90 %
Minisatellites associés à certaines maladies
- Diabète : minisatellite en 5’ du gène de
l’insuline
Les microsatellites
- Répétition de motifs de 1 à 4 nucléotides
- Le plus fréquent et le plus utilisé : dinucléotide
(CA)/(GT) : réparti sur tout le génome, très informatif.
- méthode de génotypage : amplification et
séquençage du produit de PCR
- Hétérozygosité souvent supérieure à 70%
- permet de rechercher l’instabilité des microsatellites
dans les tumeurs : caractère acquis (somatique) dû à une
anomalie du sytème de réparation des mésappariements de
l’ADN
- Exemple BAT25, BAT26, BAT40 : mononucléotide
Empreinte Génétique
 Profil génétique très spécifique d’un individu obtenu grace à
une combinaison de marqueurs de type VNTR tres informatifs,
principalement les minisatellites, ou en associant plusieurs
microsatellites.
 Intérêt en médecine légale
 Nécessite de l’ADN en qualité et en quantité suffisante au
moins pour l’amplification par PCR.
Définition de l’haplotype
Un haplotype est constitué par plusieurs génotypes , c’est
à dire une succession d’allèles sur plusieurs marqueurs
identifiés sur le même chromosome (en cis) et dont on
connaît l’ordre
• Suppose de connaître la localisation précise de chaque
marqueur
• Suppose de connaître la phase, c’est à dire le
chromosome sur lequel se situe les allèles de chaque
génotype
Génétique somatique
Concerne les évènements génétiques postérieurs à la formation
du zygote, donc restreints à une sous-population cellulaire de
l’organisme
Exemples :
 Modification artificielle du génome cellulaire par fusion : hybride
somatique (outil de laboratoire)
 Réarrangement des gènes des immunoglobulines
 Mutation somatique : perte d’allèle, inactivation ou activation
de gènes
• Application Souris A/B : pelage noir ;
souris a:b : pelage moucheté et pelage du
dos marron A et B sont dominants
• Les gènes A et B ; a et b sont liés et les
recombinants sont obtenus par crossing over
ab
ab
AB
AB
AB
ab
ab
ab
AB
ab
ab
ab
Ab
ab
ab
aB
Les 2 locus sont liés
10+8
77+88+10+8
X100 = 9% distance génétique =9cM