Génome humain

Une
Histoire de la
Génétique
HISTORIQUE
1953: J. Watson/F. Crick, structure de la double hélice de l’ADN
1972: P. Berg et collaborateurs, premier ADN recombinant
1973: S. Cohen//H. Boyer, clonage de l’ADN
1974: S. Cohen//H. Boyer, enzymes de restriction
1975: E. Southern, técniques d’hybridation de l’ADN
1977: W. Gilbert/A. Maxam et F. Sanger, séquençage de l’ADN
1981: Première cartographie physique de 579 gènes humains
1982: A. Wada, méthode du séquençage automatique à l’aide des robots
1984: C. Cantor et D. Schwartz, PFGE electrophoresis
1985: K. Mullis, PCR (polymerase chain reaction)
1987: M. Olson et al, YACs (yeast artificial chomosomes)
1988: HUGO (Human Genome Organization)
1990: Début du projet du Génome Humain
1990: D. Lipman et E. Myers, BLAST algorithme pou aligner les séquences
1991: C. Venter et al., ESTs (expressed sequence tags)
1993: Généthon, cartographie physique du génome humain
1995: C. Venter, C. Fraser et H. Smith, premier génome microbien séquencé (H.
influenzae)
1995: P. Brown, microarrays/1996: DNA chips par Affymetrix
1996: Premier génome eucaryotique séquencé (S. cerevisiae)
1998: Génome de C. elegans séquencé
2000: Génomes de Drosophila et de la première plante (A. thaliana) séquencés
2001: Génome humain complété
Les Lois de l ’hérédité (1866)
Gregor Mendel
Les caractères observables des êtres vivants sont des
facteurs apportés les uns par le père, les autres par la
mère.Ces facteurs sont appelés gènes
Wilhelm Johannsen ( 1909 )
Introduit la distinction entre génotype et
phénotype
Génotype = Ensemble des gènes
Phénotype = Ensemble des caractères
Le Modèle de
référence:
la Drosophile
Thomas H. Morgan
(1915 )
L ’observation microscopique des chromosomes
géants
des glandes salivaires ont permis d ’établir la
relation
entre caractères et gènes et de confirmer la
localisation
chromosomique des gènes
Reproduction
rapide
Chromosomes
géants
1930
Théorie des Colloïdes ou Macromolécules ?
Les chimistes rejettent l ’existence de molécules de grande taille.
Seuls des « agrégats » transitoires seraient présents.
Acides Nucléiques ou Protéines ?
Le problème de la spécificité
L ’auto-réplication comme propriété co-substantielle du
gène
Physique et Biochimie Les deux « mères » de la biologie
moléculaire
Svedberg & Tiselius
L’électrophorèse et l ’Ultracentrifugation démontrent l’existence
des macromolécules.
Le verrou conceptuel est levé.
Ultracentrifugation
Électrophorèse ( 1935
La relation un gène- une Protéine ( 1941)
Beadle & Tatum
Le premier lien entre Biochimie et Génétique:
Chaque étape élémentaire du métabolisme est contrôlée par un gène
Mais…notion de codage absente
Le(s) gène(s) confèrent aux enzymes leur structure finale, leur
spécificité.
Plusieurs gènes étaient censés intervenir dans la néo-synthèse d ’une
enzyme
La nature chimique des
gènes
Oswald T. Avery ( 1944 )
Une expérience connue de tous mais…qui
attendra 8 ans pour être transformée en
connaissance
Le «facteur transformant» n ’est pas une protéine,
mais un acide désoxyribonucléique Un résultat
étrange, dont on ne sait que faire!
La Découverte de la Double-Hélice (
1953 ) James Watson & Francis Crick
L ’histoire surprenante d ’un physicien cristallographe pressé par sa
thèse (Crick) et d ’un jeune biologiste recruté pour déterminer la
structure dela myoglobine (Watson)
Rosalind Franklin
Cristallographie ADN
Complémentarité des paires A-T et C-G
Confirme les résultats inexpliqués de Chargaff
(1945)
La découverte de l ’ARN messager (
1960 )
François Jacob & Jacques
Monod
Les dogmes ébranlés ( 1962 )
Remise en cause du sens de l
’information
ADN
Protéines
ARN
Découverte de la transcriptase inverse
ARN ADN chez les rétrovirus
Howard Temin (1962)
Remise en cause de la colinéarité du
gène
Les gènes mosaïques et l’épissage
(1977)
Le génome humain contient 95% d’introns (noncodant).
Quel rôle pour ces séquences ?
L ’essor du Génie Génétique ( 1980 )
Vers des avancées technologiques plutôt que
scientifiques
- La recombinaison in vitro
- Rôle des enzymes de restriction
- Les oncogènes
- Les Biotechnologies
VERS QUEL FUTUR ?
Séquençage du génome
humain
OGM
Hello Dolly
Thérapie génique
Clonage
Génomes séquencés jusqu’à
aujourd’hui
Génomes microbiens:
-H. influenzae (1995), E. coli et plus de 60 génomes
microbiens
Génomes de levures:
-Saccharomyces cerevisiae
- Saccharomyces pombae
-Candida albicans
-Aspergillus fumigatus
-Pneumosystis carinii
Génomes de protozoaires:
-Plasmodium falciparum (Agent de malaria)
-D. discoideum
-Leishmania major et Trypanosoma brucei
Génomes séquencés jusqu’à aujourd’hui
Vertébrés non-humain:
-Zebrafish
-G. gallus (poulet)
-M. musculus (souris)
Génomes de vers:
-C. elegans
Autres:
-Drosophila melanogaster
-X. tropicalis
Génome humain
Premier génome microbien séquencé (1995 par Craig Venter
et al.)
Génome humain (complété à >90% ) (février 2001)
-2.91 milliards de pb
-1.1% exons
-24% introns
-75% régions intragéniques
- 30,000-40,000 gènes
-Génome plus complexe (épissage
alternatif)
-42% de la fonction du génome reste
inconnu
-40-45% correspond à des éléments
transposables et à de l’ADN
répétitif
Distribution fonctionnelle de gènes
humains