Cours 1
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Génétique Science de la genèse des êtres vivants – Génétique du développement – Génétique de l’évolution Etude des relations génotype/phénotype, génétique médicale: - Maladies monogénique (mendeliennes) - Maladies complexes (multifactorielles) 1. Unité, diversité du monde vivant 2. Organisation des génomes 3. Organisation des gènes eucaryotes Unité, diversité du monde vivant Unité du monde vivant Ascendance commune (Darwin): Transmission des caractères avec modification Grandes similarités de constitution et d’organisation: • Les acides nucléiques • véhiculent des informations: 1944 identification de l’ADN comme vecteur d’hérédité • Permettent la transmission de cette information:1953 la double hélice • Une même lecture de l’information: code génétique • in vivo ADN Transcription ARN Traduction protéine Diversité des organismes vivants • Une grande variété de « formes » • Des millions d’organismes vivants (espèces) Le principe de l’évolution Mécanismes de renouvellement et de transmission du matériel génétique Mutation: apparition de la nouveauté Elimination maintien, expansion cohérence interne, environnement Apparition de la nouveauté: Reproduction « presque » à l’identique • Mutation ponctuelle • Duplication, délétion • Recombinaison Polymorphisme des individus au sein des espèces Polymorphisme des Phénotypes environnement AGTCGGTAGCAGTAGATAATG Polymorphisme des Génotypes AGTCGGTAGCGGTAGATAATG • Polymorphisme des individus • Différences génotypiques et phénotypiques • Valeur adaptative différentielle • Dérive génétique • Isolement reproductif Evolution des espèces, spéciation Grandes lignes d’une classification du vivant • Regroupement par similarité Procaryotes/ eucaryotes, unicellulaires/multicellulaires Phylogénie = regroupement par ascendance commune eubactéries archéobactéries VIRUS mitochondries eucaryotes Organisation des génomes Organisation des génomes Espèces nucléotides gènes E. coli ~ 4,2 x 106 ~ 4000 % ADN codant ~ 90 Levure 1,3 x 107 ~ 7000 ~ 70 drosophile 1,8 x 108 ~ 20 000 ~ 33 H. sapiens 3,0 x 109 ~ 30 000 ~ 10 Xenope 2,0 x 1010 ~ 25 000 ~ 1,5 ORGANISATION DU GENOME HUMAIN GENOME HUMAIN 3200 MB Gènes: 1200 Mb ADN intergénique: 2000 MB Séquences répétées: 1400 MB Autres: 600 MB ADN répété Type de répétition Taille du motif Nombre de copies localisation • DNA satellite α 171 8x105 Centromères • Minisatellites télomériques 6 104 Télomères 5 5x10 6 ~10 Répartis sur les chromosomes Répartis sur les chromosomes • microsatellites Line Alu 1-5 6000 (au maximum) 300 ~106 • Minisatellites télomériques: (TTAGGG)n • Microsatellites: (GT)n ou (ATT)n • Grand polymorphisme de ces séquences (n variable) AGCCCATGAGTGTGTGTGTGTGTGTATTTGGA AGCCCATGAGTGTGTGTGTATTTGGA Séquences mobiles, ex:rétrotransposition Locus A Locus B ARN ADN Locus A Locus B POL POLYA LINE 6000 nt POLYA ALU Un petit nombre de séquences LINE et ALU sont « actives » La rétrotransposition peut entraîner des anomalies génétiques ADN répété: familles de gènes • Gènes codant pour des protéines: ex globines, histones (quelques gènes à quelques centaines de gènes) • ADN codant pour les ARNs ribosomiques (10 000-50 000 gènes) • ADN codant pour les ARNs de transfert Gains et perte de gènes, évolution par duplication Familles de gènes duplication Mutations Mécanismes de duplication des séquences • Transposition • Duplication de l’ensemble du génome • Recombinaison homologue non allélique Recombination homologue non allélique une conséquence de la présence de séquences répétées Prak & Kazazian. (2000) NRG. 1: 134-144 Organisation des gènes eucaryotes Organisation modulaire des gènes Promoteur 5’ Exon 1 Transcription Intron 1 Exon 2 ADN Intron 2 Intron 3 Exon 3 Epissage AUG 5’ non traduit Traduction protéine UAG ARNm 3’ non traduit Exon 4 3’ pre-ARNm Notions de taille des gènes eucaryotes • Exons: 150 à 300 nucléotides en général • Introns: très variable selon les espèces et selon les gènes • Nombre d’exons par gène: de 1 à plusieurs centaines (souvent autour de 10 , 20) Epissage alternatif: 1 gène, plusieurs protéines EXON 1 EXON 2A EXON 2B EXON 3 TRANSCRIPTION ARN EPISSAGE ARNm EX 1 EX 2A EX 3 EX 1 EX 2B EX 3 Diversité fonctionnelle des isoformes protéiques Promoteurs et épissage alternatifs : P1 P2 EXON 1A EXON 1B EXON 2 EXON 3 transcription EXON 1A EXON 1B EXON 2 EXON 3 EXON 1B EXON 2 épissage EX 1A EX 2 EX 3 EX 1B EX 2 EX 3 EXON 3 Rôles des introns? 1- Pour l’expression des gènes • Source d’ARNs non codant • Source d’éléments de régulation • Générateurs de diversité par épissage alternatif 2- Au cours de l’évolution • Facilite le partage de domaines entre différents gènes par recombinaison au cours de l’évolution Recombinaison non allélique : Diversité combinatoire facilitée au cours de l’évolution E1 Gène A Gène B Gène C E’1 E2 E’2 E1 E’2 Nouvelle combinaison des exons E’3 E’3 Structure modulaire et combinatoire des protéines
