I/ La structure de l`ADN

GENETIQUE
Le génome est l’ensemble du matériel génétique héréditaire, il en existe deux sortes chez les
eucaryotes :
- Le génome nucléaire : les chromosomes (ADN + histones).
- Le génome mitochondrial (transmis uniquement par la mère).
I/ La structure de l'ADN :
L'acide désoxyribonucléique est composé:
- D’un support génétique 5 à 10%. (3% aboutie à la formation d’une protéine).
- D’une structure chimique.
- De régions répétées (seflish DNA) 30% du génome avec fonctions de régulation.
- De régions intergéniques, commande la transcription.
- En double brin, hélicoïdale, orienté 5’ vers 3’.
Le gène est une région d'ADN qui est susceptible d'être transcrite en ARN, ils s’expriment ou non dans
la cellule.
ADN  transcription  ARN  traduction (région codante, ORF)  protéine.
Les régions non codantes de l'ARN en amont s’appellent 5'UTR et en aval 3'UTR ne permettent pas la
traduction.
II/ La chimie de l'ADN :
Toutes les synthèses se font de 5' 3P à 3' OH.
1) Chez les procaryotes.
Chez les procaryotes la traduction et la transcription sont couplées, ARN et ADN colinéaire,
concomitantes, elles peuvent s’effectuer en même temps.
2) Chez les eucaryotes :
Il y a protection du transport de l'ARN par :
- caping, protection du 5' par G.
- polyadénylation en 3'.
- épissage (splicing) supprime les introns de l'ARNp-m  ARNm.
Les introns permettent le transport ARN et le stock par fixation des protéines.
Les exons sont les parties retrouvés sur l'ARNm.
L'ARN et l'ADN sont non colinéaires.
1
La région transcrite d'ADN du gène est découplée en :
- un promoteur.
- une région transcrite.
- un signal de fin de transcription.
La transcription donne différents types d'ARN:
- ARN de structures (ribosomaux et transfert).
- ARN de régulation.
- ARNm traduit en protéine.
- ARN avec une activité enzymatique : ribozymes.
Région codante de 5' à 3' ou d’AUG au codon stop (=aucuns ARNt correspondant).
III/ La mutagénèse de l’ADN.
La réplication se fait sous l’enzyme DNA polymérase, c’est l’enzyme qui permet à partir du
triphosphate de faire l’ADN.
95% des mutations sont invisibles sur le phénotype.
On a un polymorphisme entre descendants et parents à cause des erreurs de réplication.
Les mutations moléculaires qui ont un impact phénotypique touchent :
- Les régions de régulation de la transcription (amont des promoteurs inclus).
- Les régions codantes.
- Le promoteur.
Les mutations se situent uniquement sur l’ADN.
Mutagénèse  réplication de l’ADN
La réplication:
- Est semi-conservatrice, un brin parentale et un brin fille.
- Débute au niveau de séquences particulières : origine de réplication.
- La fusion de l’ADN se fait en l’origine et permet d’installer la machinerie de réplication en
fondant les liaisons hydrogènes entre les nucléotides  bulle de réplication.
- Bidirectionnelle elle est continue sur un brin et est discontinue sur l’autre.
- Polymérise de 5’ vers 3’.
- Besoin d’une amorce de quelques nucléotides (contrairement à l’ARN).
- Enlève les mutations par :
 Activité de relecture, l’exo nucléase 3’-5’ qui enlève le nucléotide erroné
(une erreur 108 nucléotides).

Système de réparation qui répare le nucléotide du brin transcrit ou du
brin parental.
Les agents mutagènes augmentent le taux d’erreurs de la réplication.
Dégénérescence du code génétique : plusieurs codons différents codent pour le même acide aminé,
phénomène de wobble (Gly : GGA-GGC-GGU-GGG).
Toute mutation qui remplace un codon codant pour l’acide aminé X par un codon codant pour l’acide
aminé X est qualifiée de silencieux phénotypiquement.
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Toute mutation qui remplace un codon codant pour l’acide aminé X par un codon stop s’appelle une
mutation non-sens et le phénotype induit sera fonction de la localisation.
Toute mutation qui remplace un codon codant pour l’acide aminé X par un codon codant pour l’acide
aminé Y s’appelle une mutation faux-sens et le phénotype induit sera fonction de la nature des acides
aminés et de la position des acides aminés changés.
IV/ La génétique mendélienne.
Un gène peut correspondre à plusieurs allèles différents :
- Allèle normal (WT) : allèle le plus fréquent.
- Allèle mutant.
Un allèle muté peut induire une perte de fonction ou un gain de fonction.
Elle s’applique aux organismes diploïdes :
une mutation récessive  pas de phénotypes visible en présence de l’allèle sauvage  pas
de phénotypes chez les hétérozygotes  phénotypes visible chez les homozygotes.
- Une mutation dominante  le phénotype s’exprime même en présence de l’allèle sauvage 
chez homozygotes et hétérozygotes.
Codominance : apparition des deux phénotypes : A+B=AB.
Dominance incomplète : ni A ni B ne s’exprime mais on a un nouveau phénotype mixte C.
1) Application de la génétique mendélienne aux levures.
-
Levure type a
 Levure diploïde (par fusion).
- Levure type α
Le phénotype haploïde est égal au génotype.
Phénotype complexe (expérience de complémentation) :
- Générer des mutants, application agents mutagènes sur levures en division.
- Vérifier que les mutants sont récessifs, diploïde MUT + WT  [WT, phénotype sauvage].
- Mélanger les mutants deux à deux (formation des diploïdes).
- Diploïdes formés  les mutants affectent deux gènes différents groupe de complémentations
différents.
- Diploïdes formés  les mutants affectent le même gène même groupe de complémentation.
Le nombre de groupe défini = nombre minimum de gènes impliqués dans le phénotype étudié.
2) Observations de Mendel.
La 1ère expérience de Mendel consiste a croisé deux espèces de pois l’une au grain lisse et l’autre au grain
ridé.
Il s’aperçut que ce croisement donne à 100% des pois lisse ainsi :
- Pois lisse : diploïde, homozygote, dominant, L-L, gamète L.
- Pois ridé : diploïde, homozygote, récessif, r-r, gamète r.
3
Leur croisement donne un individu diploïde hétérozygote F1 L-r, donc un pois lisse (phénotype
homogène), Dont le phénotype dépend du caractère dominant.
Une souche pure est homozygote.
Croisement de deux F1 :
- Gamète r ou L  3 génotypes :
 L-r 50% pois lisse.
 L-L 25%  pois lisse. Phénotype dominant = ¾.
 r-r 25%  pois ridé.
- Mono-hybridisme :
 1 gène, 2 allèles.
 Pas de distorsion dans la production des gamètes.
 Pas de distorsion de fécondation.
 Différent phénotypiquement par un seul caractère.
Croisements de deux F0 LL-VV et rr-bb :
- Gamètes LV ou rb  F1 Lr-Vb (homogène [lisse-vert] hétérozygote) après leur croisement :
 L-r 50% V-b 50% (L-b=r-V) pois (lisse brun) (ridé vert)=3/16
 L-L 25% V-V 25%  pois lisse vert = 9/16.
 r-r 25% b-b 25% pois ridé brun = 1/16.
- Di-hybridisme :
 2 caractères (gènes, locus) pour chaque gène analysé les critères sont
respectés.
 Les deux gènes doivent être indépendants.
(1/4) Y/Y (1/4)
LV
Lb
LV
LV/LV (1/16)
Lb/LV (1/16)
Lb
LV/Lb (1/16)
Lb/Lb (1/16)
rV
LV/rV (1/16)
Lb/rV (1/16)
rb
LV/rb (1/16)
Lb/rb (1/16)
gène
Les phénotypes obtenus sont (allèle =gamète) :
- [L,V]=9/16.
- [L,b]=3/16.
- [r,V]=3/16.
- [r,b]=1/16.
rV
rV/LV (1/16)
rV/Lb (1/16)
rV/rV (1/16)
rV/rb (1/16)
rb
rb/LV (1/16)
rb/Lb (1/16)
rb/rV (1/16)
rb/rb (1/16)
Exception aux lois de Mendel le multi-allélisme, mais peut être rattaché aux expériences de Mendel en
considérant les allèles 2 par 2.
Une souche inconnue avec une souche pure récessive donne une génération au phénotype de la
souche inconnue et son génotype par la composition allélique de celle-ci test cross.
4
Exemple d’exception :
F0 mouches yeux rouges(XrXb) x mouches yeux blancs(XbY).

F1 100% yeux rouges

Toutes les XX rouges.
50% XY rouges 50% XY blancs.
XX/XY
Xr
Xb
Xr
XrXr
XbXr
Y
XrY
XbY
Les lois de Mendel ne s’appliquent pas lorsque les gènes étudiés sont liés entre eux génétiquement,
les chromosomes sexuels excepté pour la région pseudo-autosomale de Y.
3) Liaisons et carte génétique chez les diploïdes.
Liaison physique : Deux gènes sont dits liés physiquement s’ils sont sur le même chromosome.
Deux gènes physiquement liés ne sont pas forcément liés génétiquement.
Deux gènes non liés physiquement ne peuvent être liés génétiquement.
Deux gènes liés génétiquement sont séparés de maximum 50cMo.
Liaison génétique : Probabilité de n’avoir aucuns crossing over supérieure à la probabilité d’avoir un
crossing over (représente des gènes proches sur la même molécule d’ADN).

Soient 2 gènes A et B (à deux allèles) non liés physiquement, on observe la répartition des
gamètes suivante :
AB (25%), Ab (25%), aB (25%), ab (25%).

Soient deux gènes A et B (à deux allèles) liés physiquement et non génétiquement (gamètes):
AB (25%), Ab (25%), aB (25%), ab (25%).

Soient deux gènes A et B (à deux allèles) liés génétiquement (gamètes):
Majorité de gamètes parentaux AB et ab obtenus.
Minorité de gamètes recombinants Ab et aB (association des allèles produit d’une recombinaison).
 La distance entre A et B ou a et b s’exprime en centimorgan : 1cMo = 1% de gamètes recombinants.
Le centimorgan est une unité de distance que pour les gènes liés génétiquement.
Exemple, cas de non liaison génétique :
F0 : AaBb
[AB]
x
AaBb
[AB]

F1 : 9/16 [AB] + 3/16[Ab] + 3/16[aB] + 1/16[ab]
5
Cas de dihybridisme classique avec les fréquences phénotypiques égales à la multiplication des
fréquences génétiques (ex : aabb=1/4 x ¼ =1/16[ab]).
Exemple, cas de liaison génétique :
F0 : AaBb
x
AaBb
[AB]
[AB]

F1 : (expérimental) [ab]=0.01% + [AB]=0.01% + [Ab]=49% + [aB]=49%.
Nous avons donc 98% de gamètes parentaux et 2% de gamètes recombinants (2cMo).
F1xF1
AB (1%)
Ab (49%)
aB (49%)
ab (1%)
AB (1%)
1%x1%=0.01%
0.49%
0.49%
0.01%
Ab (49%)
1%x49%=0.49%
49%x49%=24.01%
24.01%
0.49%
aB (49%)
0.49%
24.01%
24.01%
0.49%
ab (1%)
0.01%
0.49%
0.49%
0.01%
Les phénotypes obtenus sont :
9/16 [AB] + 3/16[Ab] + 3/16[aB] + 1/16[ab].
Avec pour fréquence (2cMo):
[AB]=49.99% + [Ab]=25% + [aB]=25% + [ab]=0.01%.
Exemple, cas de liaison génétique A et B séparés de 4cMo:
F0 :
F1/F1
AB (48%)
Ab (2%)
aB (2%)
ab (48%)
[AB] souche pure (AB//AB)
AB (48%)
23.04%
0.96%
0.96%
23.04%
x

F1 : AB//ab : [AB]
Ab (2%)
0.96%
0.04%
0.04%
0.96%
[ab] souche pure (ab//ab)
aB (2%)
0.96%
0.04%
0.04%
0.96%
ab (48%)
23.04%
0.96%
0.96%
23.04%
Les phénotypes obtenus sont :
9/16 [AB] + 3/16[Ab] + 3/16[aB] + 1/16[ab].
Avec pour fréquence (4cMo):
[AB]=72.96% + [Ab]=2% + [aB]=2% + [ab]=23.04%.
Plus la distance génétique augmente et plus le phénotype double dominant est fréquent.
4) Le multi-allélisme.
Soit 3 gènes A, B, C combinaisons possibles : A-B-C ou A-C-B ou B-A-C.
Les 3 gènes A-B-C sont liés, fréquences observées (du plus fréquent au moins fréquent):
- Gamètes parentaux A, B, C / a, b, c.
- Après un crossing over :
 A, b, c / a, B, C.
 A, B, c / a, b, C.
- Après deux crossing over : A, b, C / a, B, c.
Pour des souches pures l’ordre dépend du phénotype rare (2crossing over) trouvés :
A, B, c / a, b, C = A-C-B
a, B, C / A, b, c = B-A-C
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