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Analyse génétiqueTable des matièresI.  Lesbactéries. 2A.  Croissanceen liquide. 2B.  Croissancesur boite. 3C.  Caractéristiquesde la croissance sur bactéries. 31.  Recherchedes mutants. 3II.  Larecombinaison chez les bactéries. 5III.  Lefacteur F présent dans les cellules donne...  
Analyse génétiqueTable des matièresI.  Lesbactéries. 2A.  Croissanceen liquide. 2B.  Croissancesur boite. 3C.  Caractéristiquesde la croissance sur bactéries. 31.  Recherchedes mutants. 3II.  Larecombinaison chez les bactéries. 5III.  Lefacteur F présent dans les cellules donneuses. 7A.  Découvertedes Hfr. 81.  Originedes Hfr. 82.  Quandune Hfr rencontre une F-. 83.  Lacartographie génétique des bactéries par les expériences de conjugaisoninterrompue. 9I.  latransformation bactérienne. 13II.  Transfertde gènes : la transduction. 14I.  Lecycle du phage T4. 16II.  Génétiquedes phages. 17A.  Lestravaux de Benzer : détermination de la structure fine du gène. 18B.  SeymourBenzer : le test cis-trans. 19I.  L’analysedes tétrades. 20A.  Cyclehaplodiplobiontique de la levure. 20B.  Cyclehaplobiontique de Neurospora. 20II.  Ségrégationdigénique dans le cas de la liaison physique. 22A.  Originedes différentes tétrades : 23B.  Pourdéterminer la distance entre 2 gènes. 23III.  Ségrégationdigénique dans le cas d’indépendance physique. 23A.  Originedes différents tétrades. 23B.  Analysedes tétrades. 25I.  Laliaison génétique. 26II.  Lescartes génétiques. 27A.  Exempledes tests 2 points. 27B.  Cartographieà partir d’un croisement avec trois marqueurs. 271.  Déterminationde l’ordre des gènes. 27I.  Différentscas de dominance. 29II.  Allèlesmultiples. 30A.  Leclassement des différents types d’allèles. 30B.  Classementdes différents types d’allèles: La nomenclature de Müller. 33III.  Pléiotropie. 37IV.  Epistasie. 37I.  Héréditéautosomique dominante. 39A.  Pénétranceincomplète. 40B.  Expressivitévariable. 40C.  Mutationsrécentes. 40D.  Mosaïquegerminale. 41II.  Héréditéautosomique récessive. 41III.  Héréditérécessive liée au chromosome X. 43A.  Caractéristiquede lhérédité RLX. 43B.  Inactivationdu chromosome X. 43IV.  Héréditédominante liée au chromosome X. 44V.  Héréditéliée à l’Y. 44VI.  Héréditémitochondriale. 44VII.  Cartographieet études de liaison chez l’homme. 46A.  Ilfaut fixer une fraction de recombinaison θ. 48B.  Calculde la probabilité de liaison. 48I.  Effetmaternel 50A.  Unexemple d’effet maternel : l’enroulement dextre ou senestre de la coquille dela limnée. 50B.  Autreexemple d’une mutation à effet maternel : la mutation dorsal chez ladrosophile. 51II.  Héréditémitochondriale. 52I.  Lesinversions. 59A.  Paracentriques. 59B.  Péricentriques. 59II.  Utilisationdes inversions : les souches létales balancées. 60  Chapitre 1 : La génétique bactérienneJacob et Moneau ont démontré qu’il existe desgènes chez les bactéries. Ils ont eu un prix Nobel pour avoir montré qu’il yavait des gènes de régulation.La génétique bactérienne permet la mise enplace de l’ingénierie des bactéries, pour leur faire produire des molécules,par exemple pour faire des vaccins. On est aujourd’hui capable de modifierl’ADN des bactéries pour leur faire produire la molécule voulue.I. Les bactériesElles sont partout, aérobies et anaérobies,leur taille est de 1µm, les cellules animales font entre 10 et 100 µm (La plusgrosse cellule naturelle est l’œuf d’autruche). On peut regarder les bactériesen milieu liquide ou étalées en colonies sur des boites de Pétri. Elles peuventvivre dans des conditions extrêmes, en s’adaptant. C’est cette adaptation quel’on utilise pour faire des amplifications d’ADN.Ces organismes ont un génome circulaire.Celui d’E. coli mesure 4,5.106 paires de bases. Le génome humainmesure 3,3.109 paires de bases. Le nombre de gènes d’un génome demammifères  fait 20 à 25 000 gènes. E. coli en fait 4 000.Le point essentiel de la manipulation d’E.coli est que sa croissance est rapide. Le doublement de population se fait en20 minutes. Une bactérie en redonne un million en moins de 7 heures.La croissance peut se faire en haute densité,jusqu’à 109 à 1010 bactéries par mL.A. Croissance en liquideLa croissance en liquide est utilisée pour laproduction de biomasse, dans un fermenteur. La croissance peut être suivie enutilisant un spectrophotomètre. L’étalonnage entre DO et nombre d’individuspeut se faire en utilisant la dilution en série et des étalements sur boite.La croissance présente 3 phases :1)  Phase de latence2)  Phase exponentielle : c’est là que les bactéries sont en bonnesanté3)  Phase stationnaire : milieu épuisé, les bactéries s’arrêtent decroitre, plus assez de nutriments  1   2  3   B. Croissance sur boiteL’intérêt est que l’on peut étudier desmillions de bactéries, et on peut le faire en 12 heures. On ne peut pas, parexemple, faire ça avec des mouches. On dit que seule la génétique bactérienneest capable de mettre en place les cribles les plus puissants.Une colonie représente environ 107cellules. On fait des clonages.C. Caractéristiques de la croissance sur bactéries2 termes à retenir :· Prototrophe : apte à croitre sur un milieuminimum· Auxotrophe : apte à croitre sur un milieusupplémenté par des substances non requises pour la croissance du sauvage.Le taux de mutation des gènes est variabled’un gène à l’autre. En générale, on a 1 mutant pour 105 individus à1 pour 107. Mais il existe aussi des cas particuliers, qui mutent à1/100. Pour isoler des mutants, la technique la plus souvent employée est latechnique des répliques.1. Recherche des mutants- Crible négatif : pour la plupart desauxotrophies, les mutants d’auxotrophie nécessitent quelque chose pour croitre.On n’a pas les moyens de sélectionner le mutant.- Crible positif : opposé au crible négatif. Parexemple, la résistance aux antibiotiques. Ici, on sélectionne le mutant, quirésiste aux antibiotiquesExemple : on cherche des mutantsrésistants à la streptomycine. Classiquement, la population est sensible. Doncde bactéries sensibles on veut aller vers des résistantes. De plus, on étudiedes bactéries qui nécessitent de l’arginine pour croitre, et on veut desbactéries qui n’en ont pas besoin. Le premier est un crible positif, le secondest négatif.En effet, pour la streptomycine, on met 108bactéries sur boite de pétri, et on rajoute de la streptomycine. Seuls lesmutants résisteront, et donc on les aura directement.Pour le second, on prend une boite avec milieuminimal + arginine, et on met des bactéries. On met du velours là dessus, pourprendre quelques bactéries de chaque colonie, puis on les réplique sur milieuminimum sans arginine. On va obtenir des colonies, et pour chaque colonie dumilieu minimum, on prendra son homologue sur la première boite, elle seraarginine-.2ème exemple, on a des Gal+,on cherche des Gal-, par un crible négatif. On va faire une cultureen milieu minimal + Glu, et on réplique sur milieu minimal + Gal. Puis idem,homologues.On essaie de favoriser le crible positif caril est plus facile à utiliser.   ADN Double membrane    90% de l’ADNreprésente des régions codantes (Chez les eucaryotes, environ 1% est codant).Les nombres du schéma sont les minutes d’un protocole.   Les bactéries sont bourrées de petits ADNcirculaires, qui font de 4000 à 100 000 paires de bases, leur réplicationse fait par des protéines de cellule hôte. On note que c’est lui qui contientles gènes de résistance aux antibiotiques.La résistance permet de suivre unantibiotique.On peut retracer l’histoire d’un plasmide parses gènes, ils peuvent sauter d’une espèce à l’autre.II. La recombinaison chez les bactériesComment les gènes sont-ils organisés chez lesbactéries ?Expérience deLaderberg et Tatum (1946)   Lemélange a des bactéries qui poussent,  et donc on a des bactériesprototrophiques. Il y a donc eu un échange d’informations entre A et B.          Y a-t-il besoin d’un contact physique ?Il n’y a rien quipousse avec seulement échanges, pas de contact, donc les contacts sontnécessaires.         W. Hayes montre que le transfert del’information est unidirectionnel. Pour ça, il reprend le même système queLaderberg, puis il l’inverse. Ensuite il mélange. Il traite alors à lastreptomycine, tuant la souche A, et gardant la souche B. Il obtient desprototrophes. Après inversion et traitement, il n’y a pas de prototrophes.Donc la souche A ne fait que donner lesinformations, alors que la souche B ne le fait pas. A a donné l’info avant demourir, et les souches B sont devenues prototrophes. Dans le 2èmecas, B ne donne pas l’information, meurt, et donc pas il n’y a pas deprototrophes. A est donc donneur, et B receveur.Il y a de grandes différences entre donneur etreceveur. Le donneur, mâle est recouvert de poils, et quand il rencontre une E.coli non poilue, femelle, il forme un  pont cytoplasmique et transmetl’information.III. Le facteur F présent dans les cellules donneusesLes bactéries donatrices contiennent unépisome, un plasmide nommé le facteur F. Il est impliqué dans unedifférenciation male/femelle, il est responsable de l’échange, il est autonomeen réplication (Il ne va pas se dupliquer en même temps que la bactérie). Ilpeut donc être perdu lors de la réplication.Il contient une origine de réplication, et uneseule, il est donc autonome en réplication (ne pas l’oublier sur un dessin), ilporte les gènes de transfert de matériel génétique, des gènes qui permettent ladifférenciation des pilis, et la « pairing region » (= régiond’appariement), c’est une région du facteur F qui se retrouve sur leschromosomes. Le chromosome est circulaire, le plasmide est circulaire, et donc onpeut intégrer le plasmide dans le chromosome. On peut se demander ce qu’il se passe quand ona ce pont cytoplasmique. Quand la F+ rencontre la F- :c’est le transfert du facteur F. F+ rencontre F-, l’agrippe,et forme le pont cytoplasmique. A ce moment, le facteur F va envoyer une copiedans la bactérie réceptrice. Le facteur F est donc répliqué, transféré dans unseul sens, il se referme, et on obtient au final 2 bactéries F+, laF- devient F+. Le pont est rompu, l’ancienne F-a les poils qui poussent.Pourquoi existe-t-il encore des F- ?Parce que :- La F+ correspond à un épisome sexuel,qui peut se répliquer de lui-même, et qui peut donc être perdu.- Il peut y avoir des isolats, sans F+A. Découverte des HfrHayes a découvert des souches qui transfèrentà haute fréquence les marqueurs génétiques (plus que les F+). Cessouches transfèrent seulement certains gènes à haute fréquence (1000x), cessouches ne transfèrent pas le donneur aux réceptrices.1. Origine des Hfr- Intégration du facteur F dans le chromosomebactérien.- Le facteur F étant circulaire, un simple crossing-overpermet de l’intégrer dans le chromosome     Il s’intègre à un endroit bien précis, mais onpeut modifier la zone d’appariement. Le système peut aussi sortir facilement duchromosome, par un simple crossing over.2. Quand une Hfr rencontre une F-Hfr et F- s’associent,mise en place du système de réplication et injection de l’ADN de Hfr dans labactérie F. On commence à envoyer à proximité de l’épisome. Le pontcytoplasmique se coupe avant que tout l’ADN ne soit envoyé, car la copulationest beaucoup plus longue. C’est pourquoi les parties sexuelles de l’ADN ne sontpas envoyés, il n’y a donc pas de changement de sexe. Il peut y avoir deséchanges d’ADN, la F- acquiert de l’ADN chromosomique de l’Hfr.  Chromosome (partie) de l’Hfr Chromosomerécepteur   Pour qu’il y ait échange, il faut 2 crossingover, il faut donc des échanges pairs. Les recombinés sont donc dû à deséchanges pairs. D’où la différence avec le plasmide.3. La cartographie génétique des bactéries par lesexpériences de conjugaison interrompue.Croisement Hfr x F-, enlever unaliquot de la culture, Agiter dans un waring blender pour séparer lesconjugants et étaler sur du milieu sélectif.Croisement: Hfr thr+str S aziRtonR gal+ lac+ x F- thr-strR aziS tonS gal- lac-Je vois que les marqueurs entrent à des momentsdifférents dans la bactérie réceptrice. Je peux donc faire une carte, en temps.Pourquoi ne va-t-on pas à 100% ? Il y ades séparations même sans action du blender.Transfert des gènes:- Les gènes les plus proches de l’origine sont transférésen premier- Les gènes les plus éloignés ne sont transférés qu’àune petite partie de la population Chapitre 2 : Cartographie par conjugaisonCartographie à haute résolution ex : lecroisement Hfr leu+met+arg+sms x F-leu-met-arg-smr > leu+met-arg- 50 leu+met+arg- 80 leu+met+arg+ 370 leu+met-arg+ 0 Leucine est le marqueur distal par rapport aupoint d’entrée. Pourquoi prend-on un marqueur distal ? Parce qu’on nes’intéresse qu’à ce qu’il s’est passé après l’entrée de leucine.La sélection est faite pour le marqueur leu+qui pénètre en dernier dans la réceptrice sur un milieu contenant de lastreptomycine.  Hfr  leu+  met+  arg+  leu+  arg+  met+    0  1  2  3  0  1  2  3Leu-  met-  arg-  leu-  arg-  met-   01 : leu+ met- arg-  01 :leu+ arg- met-02 : leu+ met+ arg-  02 :leu+ arg+ met-03 : leu+ met+ arg+  03 :leu+ arg+ met+0123 : leu+ met- arg+  0123 :leu+ arg- met+Les effectifs sont compatibles avecl’hypothèse que méthionine est le marqueur central.La distance leu+ met+ est plus petite que lamet+ arg+, car les valeurs sont plus petites, ce qui nous donne une distance.Représentation des croisements      Leu+  Met+  Arg+  Hfr  COpairs : 2 ou 4  Leu-  Arg-  Met-   F-  Les crossing over (CO) mesurent la distenceentre leu et met, et entre met et arg.Calcul des distances :Leu-Met : 50/500 = 0,1  10maps unitsMet-Arg : 80/500 = 0,16  16maps units  Leu  Met  Arg   10 unités   16 unitésOn mesure des rapports de recombinés, ce sontdes unités de distance. Pas de rapport de recombinaison. Pas de centimorgans.La sexduction va permettre d’obtenir desbactéries partiellement diploïdes.Intégration du facteur F dans Hfr (voirdiapos). C’est un système réversible. Il rentre est sort par crossing over auniveau de zones d’homologie. Dans 1 cas pour 10 000, il y a un décalagedans l’échange. L’échange conduit à un épisome sexuel qui a remplacé une partiede son génome par du chromosome bactérien. Si il n’a pas perdu la séquencepermettant de donner l’épisome, il va transmettre son épisome appelé F’maintenant.(Schéma sexduction)Exconjugants capables de métaboliser lelactose comme source de carbone.Avec les bactéries on ne peut pas faire detest dominance-récécivité, car il n’y a pas d’état diploide. Dans le cas d’unesexduction il y a diploidie partielle, et on peut donc faire des testsdominance-récécivité. Toute analyse génétique qui demande un état diploide, ilfaut passer par la sexduction. C’est par ce type d’analyse formelle que Jacobet Moneau ont réussi à comprendre comment se faisait la régulation de l’opéronlactose et ont postulé que les gènes ne codaient pas qu’une seule enzyme (gènede structure), mais qu’il existe des gènes de régulation.L’opéron lactose, à l’époque, pour utiliser lelactose, la bactérie a besoin de 2 choses :- Une perméase : qui permet de faire pénétrer lesucre dans la bactérie- Une enzyme qui permet de couper le diosidelactose : le galactose et le glucose : la β-galVient se superposer la dessus une 3èmechose dont on ne connaît pas le rôle actuellement : la transacétylase.Jacob et Moneau montrent que ces 3 produits sont soumis à une co-régulation,cest-à-dire que si l’on n’a pas de lactose dans le milieu, les 3 produits nesont pas exprimés. Si l’on rajoute du lactose, cette fois les 3 produits sontexprimés. Ils découvrent un système économique pour la cellule : quand çane sert pas, les molécules ne sont pas exprimées. On parle de répression sanslactose, et d’induction en présence de lactose.En tant que généticien, Jacob cherche desmutants capables de fabriquer les 3 produits en l’absence de lactose. Il vadonc chercher des mutations qui conduisent à une expression constitutive de ces3 produits. Il va en trouver, et localiser les 3 produits et les mutations quiconduisent à ces expressions constitutives. Il va s’apercevoir que les gènesqui codent ces 3 produits sont en continuité.β Gal (Z)  perméase(Y)  transacétylase(a) I- OC  unitéde régulation  = opéron X = mutation constitutives :  +lac  - lac- OC Mutations  -  -- I- à Super réprimés  -  -Voir diapos« Phénotypes »Pour connaître la dominance, il a fallu fairede la sexduction. Les mutations OC agissent uniquement en cis,cest-à-dire sur les gènes associés. Cette analyse permet de dire que cesmutations O sont des mutations qui agissent en cis. I- est unemutation constitutive. Ici, contrairement à O, la mutation I agit en trans,donc le gène I doit agir par un produit diffusible (I+ agit sur legène alors qu’il n’est pas dessus). Le mutant est thermosensible, c’est donccertainement une protéine. Le super répresseur donne - tout le temps, et ISest dominant sur I+. Donc on obtient la hiérarchie suivante : IS> I+ > I-.Faire exercice testIS et OC.Donc en résumé :- O agit uniquement en cis- I agit en trans et en cis- On a des I thermosensibles (donc I correspond sansdoute à une protéine)- O n’a pas de thermosensibilité- IS > I+ > I-Jacob et Moneauvont donc proposer le model de l’opéron : le I code pour une moléculeappelée répresseur :  RElle présente 2 sites :- Un pour l’interaction avec le lactose- Un pour l’interaction avec la région OARN polP  βGal (Z)  perméase(Y)  transacétylase(a)  I- OC  activation/ répression  R L(Voir diapos)L’intégration ou l’excision (voir diapos)I. la transformation bactérienneC’est une très vieille histoire, elle commenceen 1920 avec le pneumocoque, on a toujours une bactérie qui va agir commedonneuse, donc qui va transférer son matériel génétique. Si on extrait son ADN,ou si elle se lyse spontanément, il y a des bactéries qui sont dans un état telqu’elles sont capables d’intégrer cet ADN et de recombiner leur ADN avec celuiqui a été capté.Ca se fait naturellement avec une fréquencetrès faible, mais on peut augmenter la fréquence en labo en jouant sur la compétencede la bactérie. On peut donc aider cette fragilisation en traitant lesbactéries au phosphate de calcium. C’est cependant toujours un évènement rare.Ca ressemble à de la Hfr x F-.  A+  B+  B+A+  ExtractionADN  Fragmentsaléatoires 105 pb  4,6.106pb  Lysebactérienne  C+  C+   B-  A-  IDEMCO avec A+ et B+ liés    C-  C+On obtient 4 classes :- A- B- C+- A+ B+ C-- A+B- C-- A- B- C-On conclue donc :- Il n’y a pas de A+ B+ C+,donc les 3 marqueurs ne sont pas liés- On a des A+ B+, donc les 2 marqueurssont liés.II. Transfert de gènes : la transductionLa bactérie donneuse est infectée par unbactériophage transducteur. Le lysat transducteur contient des bactériophagesnon virulents ayant encapsidé de l’ADN de la bactérie donneuse. Infection de labactérie réceptrice par un des bactériophages non virulents. L’ADN injecté peurporter le gène responsable de StrR.Le bactériophage ne fait pas la différenceentre les ADN. C’est un évènement rare, le bactériophage emmène ici l’ADN de labactérie, plutôt que de l’ADN de phage.Encore une fois, il faut faire de lasélection, pour avoir la possibilité de voir cette transduction.Tous les phages ne sont pas transducteurs,certains reconnaissent les ADN. Pas le phage P1, il est transducteur.Dans des systèmes comme subtilis, onn’a pas de sexualité, donc pour faire de la cartographie génétique, on autilisé ce système de transduction généralisée (chez P1) ou de transductionspécialisée (pour le phage λ). On les appelle respectivement Lytique ettempéré, et le phage λ peut amener à la lyse ou à la lysogénie.      ADNλ 50kb    GAL  Lysogénie   Réplication  Chr.Bactérien  Lyse  (Voir schéma « évènement pouvant seproduire lorsque le prophage sort du chromosome bactérien » diapos)On obtient encore une fois une diploïdiepartielle. On peut obtenir de très nombreux phages, en faisant entrer unhelpeur.A retenir : différence en spécialisée etgénéralisée.Apprendre résumé des 3 types d’analysegénétique chez les bactéries diapos. Chapitre 3 : La génétique desbactériophagesLes bactériophages sont des virus infectantdes bactéries. Ils ont une structure en 2 parties : une tête icosaédrique,et une queue contractile qui permet d’intégrer son matériel génétique dans labactérie. A la base de la queue on a la plaque basale qui sert à la spécificitéd’hôte des bactériophages. On trouve aussi des fibrilles qui servent à fixer lereste sur la membrane bactérienne.Les bactériophages, ou plus simplement lesphages, sont des virus ayant pour hôte des bactéries. Ils ne peuvent pas serépliquer seuls, comme les virus qui infectent les cellules eucaryotes. Ilscontiennent un matériel génétique (ADN ou ARN) qui codes les protéinesnécessaires à leur multiplication.Les phages peuvent être virulents ou tempérés.Les phages virulents ont un cycle lytique, celui-ci implique la réplication dumatériel génétique, la production de nouvelles particules phagiques et la lysedes bactéries hôtes. Les phages tempérés infectent la cellule et s’intègrentdans le génome de la réceptrice sous la forme d’un prophage. C’est lalysogénie. On peut passer directement de la lysogénie à la phase lytique.Au niveau du cycle des phages, ce sontvraiment des programmes qui se mettent en route. On a un ordre d’instructionqui doit se mettre en route pour que les phages puissent se multiplier.I. Le cycle du phage T4(voir diapos)1)  Adsorption, injection de l’ADN2)  Expression des protéines précoces du bactériophage, qui vont êtresynthétisées3)  Réplication de l’ADN et expression des fonctions tardives (tête, queue,fibrilles, lame basale)4)  Assemblage : les ADN dans les têtes, les queues avec fibrilles etlames basales, et rassemblement du tout5)  Lyse et re-largage de la particule mûreOn reconnaît les bactériophages par le faitqu’il lyse les bactéries.     Tapisbactérien    Plagede lyse (105 phages) Les phages restent en plages car quand ilssont trop nombreux, ils se gênent pour infecter une bactérie, et arrêtent leurexpansion.Plusieurs types de plages en fonction desgénotypes, par exemple :- h+r+ = plage trouble ;petite- h r+ = plage claire ; petite- (voir diapos)II. Génétique des phagesIl existe des souches mutantes de phages. Lesprincipales mutations affectent : la dépendance de la croissance vis-à-visde la température (mutant conditionnel, parmi tant d’autres), la morphologiedes plages de lyse, la dépendance de la croissance vis-à-vis d’une souchebactérienne (mutant conditionnel).Les mutations peuvent être cartographiéesgrâce à des infections mixtes des bactéries. Il faut utiliser une multiplicitéd’infection élevée. Conséquence : les bactéries sont infectées par denombreux phages. La cartographie est faite comme chez les procaryotes.Distance = phages recombinés x 100 / total desphages >   E. coli   B K T4+ + + T4 r + -  r1 x r2 Bactéries (B) Lyse =phages   B  K  Totalede phages  phagesT4+Distance r1 à r2 :(phages sur K) x 2 x 100 / phages sur BSi l’on a un phage qui a sur son ADN AB et unqui a ab, les 2 mêmes phages doivent infecter une même bactérie pour mélangerleurs génomes. La multiplicité d’infection (m.i.) doit être élevée pour êtresûr que 2 phages différents vont infecter la bactérie. On a affaire à uneprobabilité. Il y aura donc toujours une partie des bactéries qui ne serainfectée que par exemple par AB.Donc dans le premier cas, l’un infecte songénome AB, et l’autre le sien ab. Dans la bactérie, il y aura des échange, il ya possibilité de mélange, recombinaison, et suite à la réplication, on seretrouve dans la bactérie avec des ADN parentaux, et des recombinés.Suite à la lyse de la bactérie, 4 types departicules seront émises :- AB- AB- Ab- aBLes 2 premiers sont des phages parentaux, les2 autres sont des phages recombinés. La probabilité d’échange sera plus grandesi l’écart entre les 2 gènes est plus grand. On peut alors calculer lepourcentage de recombinaison :%recombinés = (Nombre de recombinés/total)x100Les produits de la lyse sont appelés larécolte des phages. Il faut que l’on ait la possibilité de distinguer cesdifférents types de phages obtenus, et pour cela, il faut les remettre sur desbactéries. Il suffit alors de connaître une classe pour connaître l’ensemble.Par exemple, si l’on connaît le nombre de aB, on peut connaître tout le reste.Le pourcentage de recombinaison varie à partir0%, si les 2 gènes sont très proches, mais on n’atteint pas les 50% en cas degrande distance, car de l’infection de la bactérie, une part des moléculesn’ayant jamais rencontré l’autre type de molécules, donc on n’atteint aumaximum que 30% environ.A. Les travaux de Benzer : détermination de lastructure fine du gèneBenzer fut le premier dans les années 60 àdonner une définition stratégique du gène, il a donc déterminé beaucoupd’unités. Pour cela, il a utilisé le bactériophage T4, qui ne faitque lyser, avec une phase lytique. On conserve l’analyse de mutation dans unphénotype, le phénotype rII, car sur les bactéries B, on acroissance de celui-ci et du sauvage, alors que sur des bactéries K, seul lesauvage croit.Il va donc chercher l’unité de recombinaison,si l’on peut avoir des recombinaisons à l’intérieur d’un gène, ce qu’estl’unité de mutation. On a à l’époque une vague idée de la structure, on penseencore au collier de perles.Pour la recombinaison, il a prit une mutation1 du rII (rII1 rII2+) et unemutation 2 du rII (rII1+ rII2). Onles met dans une cellule d’E. coli, et l’on obtient la récolte : - rII1 rII2+  phénotyperII- rII1+ rII2  phénotyperII- rII1 rII2  phénotyperII- rII1+ rII2+  phénotypesauvageIls croissent alors tous sur des bactéries detype B, et seule la dernière, le type sauvage, pousse sur une bactérie de typeK. On a donc ici la moitié des recombinés qui vont croitre sur ce type debactéries.B. Seymour Benzer : le test cis-transC’est le test de complémentation : ildemande un état diploïde. On a 2 molécules d’origine différente qui seretrouvent dans la bactérie, donc on a un état qui peut être considéré comme diploïde.La complémentation se fait quand un génome apporte une fonction correcte et unemutée, et un autre qui en apporte une mutée et une correcte.On prend l’exemple des téléviseurs : l’una l’image et pas le son, et l’autre a le son et pas l’image, la complémentationse fait en mettant les 2 dans une même pièce, on a l’image et le son. C’est lacomplémentation. La recombinaison serait si l’on mettait les atouts de l’undans l’autre, et on obtient une télé avec son et image, et une avec rien.On a complémentation si l’on a productiond’une récolte après avoir mis les 2 phages sur la bactérie. S’il n’y a pas decomplémentation, on n’a pas de récolte, c’est ce qu’il se passe si sur les 2phages, on a le même gène qui ne permet pas la croissance dans la bactérie.Cis-trans vient de cistron, trans detransversal.On fait donc un test contrôle en cis, un testcontrôle pour voir si les allèles sont récessifs, et un contrôle pour voir siles allèles sont en position trans.A partir de là, Benzer définit l’unité defonction, par le test cis-trans, toutes les mutations incapables decomplémenter se retrouvent dans la même unité de fonction, cette unité defonction définissant le cistron, et à l’époque, c’est ce qui définit le gène.Pour aller plus loin, Benzer définit 2 unitésde fonction : rIia et rIIb, qui seront 2 gènesdifférents, mais en continu. Il conclue que le gène est sécable, on peutrecombiner dans les 2 gènes, et donc la structure en collier de perles neconvient plus.Conclusion sur les travaux de Benzer :- Le gène est sécable, on peut faire de larecombinaison intragénique- Le cistron est l’unité fonctionnelle qui définit legène, par l’intermédiaire du gène cis-trans- Le muton est l’unité de mutation, ça correspond àun nucléotide- Le recon est l’unité de recombinaison, c’estl’espace entre 2 bases continuesIl a donc compté suffisamment de phages pouravoir des mutés entre 2 paires de bases continues. Ces études ont permis dedéterminer que le code génétique s’écrit en 3 nucléotides, qui forment lescodons. Chapitre 4 : Génétique des haploïdesOn s’intéresse à des organismes sont de typepurement haploïde. Ça se passe chez les algues, chez les champignons. Lesystème a été beaucoup utilisé pour la génétique formelle, et les retombées ontété très importantes.I. L’analyse des tétradesL’analyse des tétrades est utilisée pourlocaliser des gènes chez les champignons et des algues unicellulaires. Cesorganismes sont haploïdes et présentent un cycle de développementhaplobiontique ou haplodiplobiontique.A. Cycle haplodiplobiontique de la levureVoir schéma diapos.L’asque contient 4 spores, qui ne sont pasorientées, ce sont donc des asques non orientées. On ne sait pas comment s’estdéroulée la méiose. Les levures ont un site sexuel, et pour la fécondation, ilfaut que a rencontre α.La spore a va germer, cette germination sefait par bourgeonnement, le bourgeon sera formé (cellule fille), et ce systèmepeut rester ainsi tant de temps qu’on veut. De l’autre coté, c’est la mêmechose pour α. On peut alors induire les facteurs qui permettent la conjugaison.On passe alors en cycle diploïde. On peut y rester tant qu’on veut. Enaffaiblissant le milieu, on revient au point de départ, on a provoqué laséparation.On peut ici faire du test de complémentation,avoir de la dominance et de la récessivité.B. Cycle haplobiontique de NeurosporaC’est différent du précédent, voir diapos.Ici, on a un signe sexuel A ou a. Un seul gènedétermine le sexe. Dans ce système, en partant de l’asque, on a un asque à 8ascospores, 4 a et 4 A. On a une mitose qui suit la méiose. Ces haploïdes vontfaire le mycélium. Dessus va se produire une multiplication végétative. Lemycélium est haploïde. Quand les conditions extérieures changent, on peut avoirrencontre de 2 mycélium. Les noyaux de 2 cellules fusionnent, les noyauxfusionnent, et les asques à 4 spores sont produits. Il n’y a pas de vrai stadediploïde, et donc pas de dominance ou de récessivité, et les asques sontorientés, donc on peut suivre la division.  a  AN  N  aFécondation :  cellule2N   AProphase de méiose I :- Appariement des homologues- Doublement des chromatides- Pas de fission des centromères- Echanges entre les chromatides possibles (crossingover)a   aA   A  Mitose   a   a   Fission des  ½aA  Centromères  ½A   A Fin de lapremière division  Finde 2ème divisiona   aA   A  Mitose   a   A   Fission des  ½aa  Centromères  ½A   A Fin de lapremière division  Finde 2ème divisionRien ne change au niveau quantités, mes lestétrades étant ordonnées, on a des tétrades qui ont changé. Dans un cas, lademi-tétrade est homogènes (aaAA), et dans l’autre cas, la demi-tétrade esthétérogène (aAaA). Donc si l’on obtient une tétrade hétérogène, on sait qu’il ya eu des crossing-over. Une séparation à la 1ère division estappelée pré-division, à la 2ème division, c’est une post-division.Ce système permet de mesurer la distance entre le gène et le centromère,puisque cet échange sera d’autant plus grand que le gène sera éloigné ducentromère.La distance est liée au pourcentage depost-réduction, donc on va chercher le nombre de tétrades post-réduites, et latétrade étant formée de 4 chromatides, et les échanges se faisant entre 2chromatides, on divise le pourcentage par 2.Distance gène - centromère = %post-réduction/2Le pourcentage de post-réduction varie entre 0et 66%. En effet, si a part à un pole, il lui reste a, A et A. Il a 2 fois plusde chances d’avoir A que a.Cette distance varie donc entre 0 et 33centimorgans. Si l’on nous demande la distance d’un gène qui a 66% depost-recombinés, il faut répondre que l’on ne peut donner la distance, le gèneségrégant indépendamment du centromère.Voir différences pré-réduction etpost-réduction diapos.Chaque asque a une probabilité d’1/6, et doncles post-réduits ont une possibilité de 2/3.Voir : « pour déterminer la distancegène-centromère »II. Ségrégation digénique dans le cas de la liaisonphysiqueLes différents types de spores obtenues dansle croisement ab x a+b+ :  a  b  a+  b+N  x  NGénotypes des différentes spores :a b  Parentauxa+ b+a+ ba b+  RecombinésSi P > R  GènesliésSi P = R  Gènesindépendantsa  b   a  ba+  b+   a+  b+La tétrade tétratype mesure la distance entreles 2 marqueurs. (Voir diapos)A. Origine des différentes tétrades :Les règles :- La recombinaison méiotique est réciproque- Les DP proviennent de l’absence de crossing over …(Voir diapos)Si l’on a 2 crossing over qui touchent lesmêmes chromatides, on a annulation, DP. Si l’on a 2 crossing over avec 3chromatides, on a des tétratypes. Si l’on touche 4 chromatides avec 2 crossingover, on a DR. width="100%" > Nombre de crossing over 0 1 2 Type DP IV (= T) ¼ DP ; ½ IV ; ¼ DR  B. Pour déterminer la distance entre 2 gènesLes tétratypes contiennent ½ de sporesrecombinantes et ½ de spores parentales. Les DR ne contiennent que des sporesrecombinées. Les DP ne contiennent que des spores parentales.(1/2 T + DR)/Total asques = recombinants /totalOn multiplie par 100 pour exprimer le résultaten %.III. Ségrégation digénique dans le cas d’indépendancephysiqueSégrégation e 2gènes sur des chromosomes différents, avec :Allèle j = Allèle b =Croisement :j b+  x  j+b Génotype etphénotypes des spores obtenues :j b+j+ bj+ b+j bLes différents types de tétrades sont :// (Voir diapos), refaire grand tableau 36casesA. Origine des différents tétrades2 gènes sur le même chromosome :DP > DR   liaisongénétique   (((2xIV)+(4xDR))/(4xtétrades))x100DP = DR  indépendancegénétique, liaison physique2 gènes sur 2 chromosomes différents : > DP DR IV aB ab ab aB ab Ab Ab AB aB Ab AB AB    Ségrégation1)   a  B  1  3  1 4  2  4  2 3 a  B2)   A  b   DP   DR     A  b Toujours DP = DRSégrégation  des centromères 1C.O. : > Ségrégation des centromères 1 C.O. 1  3 2  4 1  4 2  3 aB ab AB Ab ab aB ab AB IV IV DP = DRIV dépend des distances gène-centromère.  Pré= 1 – q  post= qa  A  A  a  a  Aa  A  a  A  A  aA  a  A  a  A  aA  a  a  A  a  APré = 1 - pb  b  B  B  DR  DP  IVB  B  b  b  DP  DRPost, 1 C.O. b-centro = p  B  b  B  b  DR  DP  IVb  B  b  B  IV   DP  DRb  B  B  b  DR  DPB  b  b  B  IV  DP  DRp = fréquence des recombinés gène b –centromèreq = fréquence des recombinés gène a –centromèrefréquence IV = (1 – q)p + (1 – p)q + pq/2fIV = p +q – 3/2 pq  attention,p et q sont exprimés en fréquence de post-réductionSi l’on est sur des chromosomes différents,voir au dessus. Si p et q sont égaux à 0, il n’y aura jamais de tétratype, etdonc on pourrait avoir la fréquence (DP ; DR ; IV) : ½ ;½ ; 0.Dans le cas inverse, on aura les fréquencessuivantes : 1/6 ; 1/6 ; 2/3.Dans ce cadre, on est au niveau del’indépendance physique.On a toujours DP = DR.Le système que l’on peut avoir dans le casd’une liaison de 2 gènes très proches est le suivant : 1 ; 0 ;0. Ici, DP > DR, c’est ce qui détermine le cas de la liaison physique ous’applique la formule :Distance ((IV/2 + DR)/T) x100Il y a cependant une partie des résultats pourlesquels on ne peut pas savoir. width="100%" >   Conclusion DP = DR IV = 2/3 1) Indépendance génétique, liaison physique 2) indépendance physique, au moins 1 des 2 gènes indépendants du centromère B. Analyse des tétradesPoser les questions dans le bon ordre :1-  Est-ce que DP = DR2-  Oui à indépendance, le rapport DP/DR/T est-il 1/1/4 ?3-  Oui à T = 2/3, indépendance génétique3-  Non à T 2-  Non à DP > DR, liaison, y a-t-il des tétratypes ?3-  // finir avec diapos Chapitre 5 : Analyse génétique chez lesdiploïdes et établissement des cartes génétiquesI. La liaison génétiqueLa liaison génétique : des proportionsqui s’éloignent des 9/3/3/1 de Mendel dans le cas de la ségrégation de 2 gènes.Observationde Bateson:[Pourpre; long] x [rouge ; rond]  (PP,LL) x (rr, ro ro)F1 [pourpre;long]  (Pr x Lro) F2(F1xF1)  observés  attendu en 9/3/3/1Pourpre ;long    4831  3911Pourpre ;rond    390  1303Rouge ;long    393  1303Rouge ;rond    1338  435Total    6952    6952C’est comme si l’association parentale étaitgardée pour la 1ère division de méiose, association parentalefavorisée. Il faut faire un test de χ2 = (o – t)2/tdll = degré de liberté = classes – 1.Si χ2 = 0,511, dll = 3, et risquede 5%, la table de χ2 donne 7,81. Notre chiffre est en dessous, onle considère comme bon, s’il est au dessus, il faut changer d’hypothèse.F1  P  L  r  roP = pourprer = rouge  P1=   P  L  x  r  ro  =P2L = Lisse  P  L  r  roro = rond  Pourpre/Long  4831  Pourpre/rond  390  rouge/Long  393  rouge/rond  1338  >     Parentaux = 1 - p Recombinés = p   Mâle\femelle P L r ro P ro r L P = 1 – p P L [PL] [PL] [PL] [PL] r ro [PL] [r ro] [P ro] [r L] R = p P ro [PL] [P ro] [P ro] [PL] r L [PL] [r L] [PL] [r L]  On a ici, au niveau des gamètes, P > R.On se demande donc quelle est la distance entre les gènes en jeu dans cesystème.frecombinaison = p  (chezl’homme, ce n’est pas p mais θ)On se pose la question des r ro :  fr= r ro = 1338/6952 = (1 – p)2/4Donc (1 – p)2 = 4 x 1338/6952  1– p = √(4x1338/6952)II. Les cartes génétiquesConcept des cartes génétiques :- Les gènes occupent des emplacements (locus) fixessur les chromosomes- Plus deux gènes sont proches moins ils recombinent.Le pourcentage de recombinaison doit mesurer la distance entre les gènes- % recombinaison = recombinants/total desdescendants multiplié par 100- % recombinaison = unité de la carte génétique = cM(centi Morgan)A. Exemple des tests 2 pointsBridges et Morgan : carte avec 2 facteursFemelle    pr  vg  x  pr+  vg+  male  pr  vg  pr+  vg+  F1  femelle  pr  vg  x  pr  vg  male  pr+  vg+  pr  vgF2 //voir diapos% recombinaison = (recombinés /total)//diapos « F2+ + / pr vg 1/4 1195+ vg / pr vg 1/4 151pr + / pr vg 1/4 154pr vg/ pr vg 1/4 1339Attendu si observénon-lié% recombinaison =recombinés/total =305/2839 = 10.7%10% recombinaison = 10 centiMorgans(cM) » B. Cartographie à partir d’un croisement avec troismarqueursFemelle  pr  b  vg  x  pr  b  vg  male  pr+  b+  vg+  pr  b  vg1. Détermination de l’ordre des gènespr  vg  b  vg  pr  b  pr  b  vgpr+  vg+  b+  vg+  pr+  b+  pr+  b+  vg+On recherche alors l’évènement le plus rare.C’est le cas du double C.O.. On compare alors à nos résultats, et on peutéliminer les ordres qui ne correspondent pas.Pour décrire toute la démarche, on peut écrirele croisement, avec le bon ordre.Femelle  vg  pr  b  x  vg  pr  b  male  vg+  pr+  b+  vg  pr  b C.O.1 = distance vg pr =   vgpr+ b+  +  vgpr+b  =(241 + 252 + 13 + 9) /4197  vg+pr b  vg+pr b+  C.O.1  C.O.1+ C.O.2 vg  pr  b  12,3   6,4Les croisements à 3 facteurs sont très utilespour organiser la carte génétique. Le phénotype parental est le plus abondant,la classe du double crossing overest le plus rare. On peut ne considérer que 2 gènes à la fois. Pour déterminerle gène central, il suffit de comparer le phénotype de la classe due au doubleC.O. aux phénotypes parentaux. Pour plus de facilité, écrivez les différentsordres possibles. Analyse génétique chez les diploïdesI. Différents cas de dominancePas dedominance réelle, on a des roses à partir de rouge et de blanc, donc on asemi-dominance. C’est un mélange entre les 2 allèles.La dominance et larécessivité sont donc liées au trait, au caractère que l’on observe. Ce n’estpas le gène ou l’allèle qui est dominant, c’est le caractère. La dominancen’est pas une caractéristique intrinsèque du gène.  Lesindividus S/S présentent une forte anémie, qui la plupart du temps se traduitpar décès des individus en bas âge.L’hétérozygote estparfaitement normal, et A/A aussi.Le caractère normalde la maladie est dominant sur le caractère malade. C’est une dominance totale,puisque l’hétérozygote est normal.Le caractère gouverné par βS estrécessif par rapport au caractère gouverné par βA.Au niveau des hématies, 100% de celles du βSson déformés. Chez βA, 100% des hématies sont normales.L’hétérozygote a 80/20. On parle alors de dominance partielle, l’allèle βAprésente une dominance partielle par rapport à βS.Au niveau des chaines, les 2 allèless’expriment de même façon, en même quantité. Il y a alors codominance.On trouve d’autres exemples dans le groupesanguin AB.Quand on parle d’allèle dominant ou de gènedominant, le terme est impropre, il faut parler de gène qui gouverne lecaractère est dominant/récessif.II. Allèles multiplesExemple de la coloration de l’œil chez ladrosophile: De l’œil rouge du type sauvage à l’œil blanc du mutant white, on ades colorations dues à des allèles différents:- w+  œilrouge  trouvédans la nature- wa  œilabricot- we  œiléosine- w  œilblanc  absencede pigmentationIl y a environ 300 allèles observables.L’allèle w+ transporte les pigments dans l’œil. S’il fonctionneparfaitement, on a un œil rouge, s’il ne fonctionne pas du tout, on a un œilblanc.A. Le classement des différents types d’allèlesComment déterminer que deux mutationscorrespondent à deux allèles différents d’un même gène ?Le test d’allélismeTest réalisé chaque fois que l’on établie uneF1. Il est aussi appelé le test de complémentation fonctionnelle. Il faut desallèles qui correspondent à des traits récessifs. L’allèle utilisé doit doncêtre récessif, et que ce soit prouvé. Il faut alors faire le test en mettant legène en position cis ou en position trans.Si m1 et m2 sont deux allèles de deux gènesdifférents :m2+et m1+ peuvent-ils reconstituer un sauvage ?Si l’on isole des souches mutantes dedrosophiles qui ont les [yeux rouge-vif].Femelle [r vif]  x  mâle[r vif]  F1  [+]  Complémentation  [rvif]  Pasde complémentationIl existe des phénomènes qui sont de lacomplémentation intra-génique. On a étudié l’α-complémentation des bactéries,qui sert à faire du clonage. Elle a lieu dans le gène de la β-galactosidase.C’est une très grosse molécules, et son activité est facilement identifiablegrâce à du bleu-X-gal qui devient bleu s’il est coupé par la β-galactosidase.Cette enzyme coupe le lactose.  NH2  COOH   α Si dans une bactérie, il n’y a pas le peptideα, il n’y a pas d’activité β-galactosidase. S’il y est, il y a activitéβ-galactosidase. C’est une complémentation intra-génique.Ce type de complémentation est utilisé pour leclonage. En effet, en clonant la partie désirée, elle est coupée, et donc necolore plus, contrairement aux cellules qui ne sont pas clonées.Absence de complémentation entre des allèlesde gènes différents :- Gène Amut/+ = +- Gène Bmut/+ = +- Amut/+ Bmut/+ = phénotypemutant !!!Explication : Problème possible dequantité de produit   Génotype  phénotype+/+ ; +/+   quantitéde protéine  200    +Amut/+; +/+   quantitéde protéine  150   ++/+; Bmut/+   quantitéde produit  150   +Amut/+; Bmut/+   quantitéde produit  100    mutantComment tester ?Le même résultat est attendu avec les allèlesen cis et en transB. Classement des différents types d’allèles: Lanomenclature de MüllerLa mutation nulle, c’est ce qu’on appelle un amorphe, et la mutation partielle, c’est ce qu’onappelle hypomorphe, il lui reste un peud’activité. On différencie les deux par des tests de dominance-récessivité.Voir au dessus. Hypomorphe, c’est un phénomène d’additivité, que l’on n’observepas dans le cas de la mutation nulle.On fait systématiquement de l’élimination degène dans le cas des mutations nulles.Les mutations gain de fonction sont divisés en3 catégories :- Plus d’activité que la situation normale : hypermorphe- Activité anormale : néomorphe- Activité antagoniste : antimorpheGain de fonction (souvent dominant):- Hypermorphe :l’allèle conduit à la production d’une plus grande quantité de la protéinefonctionnelle- Antimorphe :l’allèle code une protéine qui interfère avec la protéine +- Néomorphe :l’allèle code une protéine ayant une nouvelle fonctionIII. PléiotropieUn gène affecte plusieurs caractères. Un gènedétermine une protéine ou un ARN. C’est la base d’un certain nombre dephénotypes.Exemple phénylcétonurie: acide phényl-pyruviquedans les urines, phénylalanine en excès dans le sang, retard mental, défaut depigmentation …On a supposé, vu les ségrégations au niveaudes pédigrées, que cette maladie est un caractère récessif, et Garodes dans lesannées 1905 à 1910 qui a posé l’hypothèse que c’était un gène qui gouvernaittous ces caractères, avant d’obtenir le prix Nobel.Tout gène doit intervenir dans plusieurscaractères différentsIV. EpistasieC’est le fait qu’un gène peut intervenir etaffecter le phénotype gouverné par un autre gène.Exemple d’épistasie :Croisement oignon rouge x oignon blancF1 tous rouges  Lecaractère rouge est le dominant, le blanc est le récessif- Les F2 sont rouges, jaunes et blancs en rapport9/3/4Analyse : modification de la ségrégation9/3/3/1, donc du dihybridismeLes deux dernières classes sontindifférenciables (3+1). Le fait d’être c cache le fait d’être R ou r.Rouge = RR/CC, blanc = rr/cc- R_/C_ = rouge- rr/C_ = jaune- __/cc = blanc  i  r  I  R  i= gène inhibiteur de la coloration  x  i/i[blanc]  i  r  I  R   I  r  4/16i/i = [blanc]  9/16I/R = [rouge]  I  R  3/16I/rr = [jaune] Les différentes possibilités d’interactionsentre des allèles indépendants- Sans interaction :o 9 ABo 3 Abo 3 aBo 1 ab- Avec interactions et 3 phénotypeso 9 : 4 : 3o 12 : 3 : 1o 9 : 6 : 1o 10 : 3 : 3- Avec interactions et 2 phénotypeso 15 : 1o 13 : 3o 9 : 7o 10 : 6Su a pour rôle d’éliminer l’effet de b. Introduction à la génétique humaineI. Hérédité autosomique dominante- Les gènes impliqués dans les maladies transmisessur le mode autosomique dominant (AD) sont localisés sur les autosomes.- Lallèle muté responsable de la maladie estdominant sur lallèle "sauvage" : la maladie sexprime chezlhétérozygote.- En pathologie humaine, lessituations où lon observe des homozygotes pour les allèles mutés responsablesde pathologies dominantes sont rares; cette situation peut conduire à unphénotype identique ou plus sévère.Les deux sexessont atteints avec la même fréquence. On observe des transmissions père-fils.Tout porteur d’un allèle morbide AD a un risque de 50% de le transmettre à sesenfants.   A. Pénétrance incomplèteUn individu muté peut ne présenter aucun signede laffection. Le gène morbide est dit alors avoir une pénétrance incomplète.Un sujet apparemment sain peut donc être porteur du gène muté et transmettre lamaladie à sa descendance donnant lieu ainsi à un "saut degénération".       Pénétranceincomplète !  La pénétrance dun allèle morbide est définiepar le rapport suivant : nombre hétérozygotes malades/nombre totalhétérozygotes.En pratique, une pénétrance de 80% signifiequun sujet porteur de la mutation a 80% de risque dêtre malade. Ce phénomèneest expliqué par linteraction de lallèle morbide avec des gènes modificateursou des facteurs de lenvironnement.La pénétrance dun gène morbide peut aussivarier en fonction dautres paramètres dont lâge ou le sexe (la pénétrance dela mutation responsable de la chorée de Huntington est de 0 à la naissance, de50% vers 40 ans et de 100% vers 70 ans).B. Expressivité variableUn allèle morbide peut sexprimer par dessignes cliniques différents dun individu à lautre. Cest le cas, par exemple,de la neurofibromatose de type I dont les signes peuvent varier en nature et engravité chez les membres dune même famille.C. Mutations récentesIl arrive quun sujet malade naisse de deuxparents sains et non porteurs de la mutation. Ce phénomène est expliqué parlapparition de lallèle muté dans lun des gamètes parentaux; il sagit dunemutation de novo ou néomutation.Dans la descendance du sujet porteur de cettenouvelle mutation on retrouve les caractéristiques de transmission delhérédité AD. Pour certaines maladies, la proportion de néomutations est trèsélevée; cest le cas, par exemple, pour lachondroplasie (80%), pour NF1 (50%)et pour la maladie de Marfan (50%).           D. Mosaïque germinaleLe mosaïcisme germinal est défini par laprésence dune double population de cellules germinales, certaines étantporteuses dune mutation, dautres étant sauvages.Par définition, le parent porteur dunemutation germinale en mosaïque peut la transmettre à sa descendance. Si cettemutation est absente des cellules somatiques, la maladie ne sexprimera paschez le parent porteur mais pourra être transmise à sa descendance.Ce concept est dune grande importance en conseil génétique puisquilsignifie que des parents indemnes peuvent avoir plus dun enfant porteur duneapparente néomutation.        II. Hérédité autosomique récessiveLes gènes responsables des maladies transmisessur le mode autosomique récessif (AR) sont localisés sur les autosomes.Lallèle muté responsable de la maladie estrécessif sur lallèle sauvage; les hétérozygotes sont sains et la maladie nesexprime que chez lhomozygote.Les deux sexes sontatteints avec la même fréquence. Les parents sont généralement sains mais sontobligatoirement hétérozygotes. Un couple d’hétérozygotes a un risque de 25%d’avoir un enfant atteint à chaque nouvelle conception. On observe un excèsd’unions consanguines chez les parents des sujets atteints.        N/d  N/d    N/d  N/d  d/d  d/d  Probabilitéd’être maladeCalcul :  ¼  x   2/3  x  1/50  =  1/300  Enfantd/d  Mère N/d > Homme\Femme N d (1/100) N   N/d (1/100) d (1/100) N/d (1/100) d/d (1/10 000)  Si consanguinité : ¼ x 2/3 x 2/3 = 1/9Consanguinité :Le terme dunion consanguine est incorrect :on doit parler dunion entre sujets apparentés, cest à dire entre deuxindividus ayant au moins un ancêtre commun.Dans cette situation, lhomme et la femme ontun risque plus grand davoir reçu de leur ancêtre commun, à un locus donné, unallèle identique et davoir des enfants homozygotes.Le coefficient de consanguinité définit laprobabilité que les enfants de cette union reçoivent effectivement deux fois lemême allèle.III. Hérédité récessive liée au chromosome XDans ce mode dhérédité, lallèle morbide secomporte comme un caractère récessif. Les femmes hétérozygotes ne sont pasatteintes mais peuvent transmettre la maladie; elles sont dites conductrices dela maladie. La maladie ne se manifeste que chez les sujets de sexe masculin(XY) ne possédant quune seule copie du gène (sujets hémizygotes).A. Caractéristique de lhérédité RLX- Seuls les garçons sont atteints.- Dans les formes familiales, les sujets mâlesatteints se retrouvent uniquement dans la lignée maternelle.- Il ny a aucun sujet atteint dans la lignéepaternelle et lon nobserve jamais de transmission père-fils.Les risques pour une femme conductrice sontles suivants :- Un garçon sur deux est atteint.- Une fille sur deux est conductrice.- Si un homme atteint se reproduit, aucun de sesenfants nest malade mais toutes ses filles sont conductrices.B. Inactivation du chromosome XDans chacune des cellules somatiques desfemmes, les allèles dun seul chromosome X sont fonctionnels; ceux portés parlautre chromosome X sont pratiquement tous inactivés.Linactivation dun des chromosomes X se faitau hasard, à un stade précoce de lembryogenèse.Chez une femme hétérozygote pour une maladieRLX, linactivation peut toucher soit le chromosome porteur de lallèle mutésoit celui porteur de lallèle sain.La répartition aléatoire des X actifs danstous les tissus explique la variabilité dexpression de lallèle muté qui peutentraîner des anomalies biologiques (voire cliniques) chez les conductrices.Translocations réciproques :cassuregèneDMD   Femmemalade//[DMD]    Xt  XN  SN  STL’individu est malade parce que l’inactivationde l’X inactive toujours le X normal, le système de reconnaissance del’inactivation ne reconnaît que le X normal. Elles expriment donc uniquementl’X mutant. IV. Hérédité dominante liée au chromosome XDans la transmission DLX, lallèle morbide secomporte comme un caractère dominant et se manifeste aussi bien chez lesgarçons hémizygotes que chez les filles hétérozygotes (souvent à un degré degravité moindre).Caractéristiques de l’hérédité DLX :- Les deux sexes peuvent être touchés par la maladie.- En général, les filles hétérozygotes sont moinssévèrement malades que les garçons.- Les femmes atteintes peuvent transmettre leurmaladie aux enfants des deux sexes avec un risque de ½.- Dans la descendance dun homme atteint toutes lesfilles reçoivent le gène muté; en revanche, il ny a jamais de garçon atteint(pas de transmission père-fils).V. Hérédité liée à l’YLa transmission se fait en père/fils. Lesfacteurs de fertilités sont liés au chromosome Y par exemple.VI. Hérédité mitochondrialeLes maladies mitochondriales résultent dedéfauts au niveau des mitochondries (présentes dans toutes les cellules ducorps à l’exception des globules rouges).Les cellules les plus affectées sont celles ducerveau, du cœur, du foie, des muscles, du rein et du système respiratoire (lestissus ayant le plus grand besoin énergétique).En fonction des cellules qui sont affectées,les symptômes peuvent être très différents.Les mitochondries sont exclusivement d‘originematernelle. Si l’ensemble des mitochondries d’une cellule sont anormales, onparle d’homoplasmie. Si seules quelques mitochondries sont anormales dans unecellule, on parlera d’hétéroplasmie.L’âge de déclenchement de la pathologie, sasévérité et les symptômes observés dépendent du pourcentage de mitochondriesanormales dans un tissu donné.A : Autosomique dominante : tous lessexes sont touchés, ½ de chance d’être touché.B : Autosomique récessiveC : Récessive liée au sexeD : Dominante liée à l’XE : Liée à l’YF et G : Lié aux mitochondries VII. Cartographie et études de liaison chez l’hommeLes familles du CEPHLes familles du CEPH (Centre d’études dupolymorphisme humain). Banques de cellules humaines dont on peut extrairel’ADN.Il faut des grandes familles, dont on peutavoir l’ADN des parents, et des grands parents, avec beaucoup d’enfants.LOD (Logarithm of the odds) SCORE (Z)C’est une valeur déterminée dans le cadred’une Analyse de liaison génétique.Il sagit dune mesure statistique.Cest le logarithme du rapport des probabilités entre lhypothèse proposée(liaison génétique) et lhypothèse contraire (pas de liaison).Z = log10 LR  LR= liaison / non liaison   Femelle  Male  fréquencede recombinaison : θA  B  a  ba  b  a  bMéiose  1– θ  θ > Male\Femelle AB ab Ab aB ab [AB] [ab] [Ab] [aB] Indépendance 1/4 1/4 1/4 1/4 Liaison (1 – θ)/2 (1 – θ)/2 θ/2 θ/2  4 descendants [P]1 descendant [R]((1 – θ)4 x θ) / (1/2)5Si le lod score est supérieur à 3(cest-à-dire que la liaison est mille fois plus probable que la non-liaison)on tranche, en général, dans le cas des maladies monogéniques autosomiques, enfaveur de la liaison génétique. Femelle  MaleA1  n  A5  n  n= normal  P = maladieA3  P  A6  n  Gamètesparentaux (f = 1 – θ)  Gamètesrecombinés (f = θ) > Mâle\Femelle A1 n A3 P A3 n A1 P  A. Il faut fixer une fraction de recombinaison θSi on suppose que le gène responsable et lemarqueur sont au même endroit, elle sera égale à0. Sinon, on fixe une fractionde recombinaison : par exemple 5%Cette valeur s’appelle θ (théta).θ varie entre 0 (identité de position) et 0,5(non liaison).θ = 5% signifie que le gène responsable et lemarqueur considéré resteront liés dans 95 % des méioses observées. Unerecombinaison sera observée dans 5% des méioses.B. Calcul de la probabilité de liaisonProbabilité de liaison (non recombinaison)entre gène et marqueur = parentauxSi θ= 0.05 = fréquence des parentaux = 0,95Si indépendance fréquence des parentaux = 0,5Rapport des probabilités (LR) avec les deuxhypothèses = 0.95/0.5 = 1,9donc un lod score : Z = log10(LR) =0,279Résumé de l’analyse par Lod score  L(θLod score (θ) = log10  L(θ= 0.5)Lod > 3 : évidence de la liaisonLod On recherche le maximum obtenu au niveau decette fonction. Si le maximum est égal à 3, l’hypothèse liaison est 1000 foisplus vraisemblable que l’indépendance, et s’il est négatif, on exclue laliaison.Exemple : Calcul de Lod scoreExemple d’un test cross chez la souris qui a donné28descendants recombinants et 64 descendants non recombinants.Principe du calcul du LOD scoreOn compare deux hypothèses: H1 les gènes sontliés et HO les gènes sont indépendants.Soit θ la fréquence de recombinaison quivarie de 0 à 0.5. le LOD score = Zθ1= LOG10 LH1/LHO (avec L =vraisemblance). Zθ1 est calculé pour toutes les valeurs de θ entre 0et 0.5.Soit dans l’exemple:Zθ= LOG10 θr x (1-θ)nr  0.5nr+rCe qui donne ce type de résultats :=LOG10 (((0,15^28)*(0,85^64))/ (0,5^92))  =0,11=LOG10 (((0,25^28)*(0,75^64))/ (0,5^92))  =2,84=LOG10 (((0,30^28)*(0,70^64))/ (0,5^92))  = 3,14=LOG10 (((0,35^28)*(0,65^64))/ (0,5^92))  =2, 95La plus forte estimée de Zθ permetd’avoir deux informations: liaison ou pas et si liaison estimation de lafréquence de recombinaison. La meilleure estimation de la distance est 30 cM.LOD score >3 H1 est 1000 fois plus probableque HO.Autre manière plus classique procéder avec cetype de résultat: faire un test du χ2HO indépendance recombinants 92/2 et non recombinants92/2χ2 = (28-46)2/46 + (64–46)2/46 = 14χ2 > 3,8 avec 1 ddl au risque 5%on rejette HO on prend H1 soit hypothèse de liaisonCalcul de θ= 28/92 = 0.30 Chapitre 8 : La génétique non mendélienneLa génétique non mendélienne- Effet maternel- Hérédité mitochondrialeI. Effet maternelA. Un exemple d’effet maternel : l’enroulement dextreou senestre de la coquille de la limnéeSi la mère était sénestre, la coquille serasénestre. Si elle était dextre, la coquille serait dextre. On fait ensuite uneautofécondation. Si la mère porte D, tous les enfants seront dextres, même siles génotypes sont dd. A la génération suivante par autofécondation, la mèrequi porte D donne des enfants dextres, mais celle qui ne porte que dd, l’enfantaura un enroulement sénestre.L’information apportée par la mère vagouverner l’enroulement de la coquille. Ceci est dû aux fuseaux de division dela cellule œuf.C’est le génome de la mère qui guide tout.B. Autre exemple d’une mutation à effet maternel : lamutation dorsal chez la drosophile.Femelle  dl  x  dl  Mâle  dl  dl+  Stérile Femelle  dl  x  dl  Mâle  dl+  dl  Fertile Quelque soit le mâle, il est incapabled’apporter l’information pour sauver la descendance. Donc si la femelle estdestinée à être Stérile, il n’y aura pas de descendance, même si elle estcroisée avec un mâle sauvage, fertile. Effet maternel cas de la mutation dorsalFemelle dl/+ x mâles dl/+Femelles dl/dl stériles x mâles +/+Mâles dl/dl fertiles x femelles dl/+Males dl/dl fertilesFemelles dl/dl stérilesLe phénotype ne dépend que du génotype de lamère quel que soit le génotype du père. La mutation conduit a une stérilitéfemelle.Dans tous les cas, des œufs sont pondus, maisils n’ont pas d’axe dorso-ventral. Il n’y a pas de larve, la stérilité n’estpas liée à la formation des ovules, mais bien des embryons.II. Hérédité mitochondrialeElle a été la première fois étudiée chez lalevure, par la mutation petites colonies.Exemple de la mutation petite colonie chezla levureEn faisant pousser la levure sur milieurespirable et fermentable, on obtient ces petites colonies. En effet, cescolonies ne peuvent que fermenter, pas respirer, elles n’utilisent que lecarbone de la fermentation. Ces mutations qui conduisent à ces petites coloniessont appelées ρ-. Tirage au sort des mitochondries, le bourgeon emporte ρ+ ou ρ-.   Atteinte des mitochondries. Celles de la ρ-, n’ont pas d’acide nucléique.   Génotype nucléaire, ségrégation monogénique, gène de la voie respiratoire mutant, plus de respiration     Les mitochondries ont un sexe, elles peuventfusionner et échanger des informations génétiques. Avec des marqueurs derésistance à des antibiotiques, on a montré qu’il y avait des échanges demarqueurs entre mitochondries. Certaines d’entre elles sont des donneurs, etd’autres des accepteurs. On a pu cartographier l’ADN mitochondrial.   Chapitre 9 : Structure et accidentschromosomiquesStructure du chromosome métaphasiquenormal :Exemple : bande 5q22, veut dire bande 5,dans la partie q Bandes et chromosomesDes traitements chimiques des chromosomescolorent différentiellement certaines régions.- Bandes-C : colorent les centromères- Bandes-R coloration inverse de C- Bandes-G coloration avec le Giemsa- Bandes-Q coloration avec la quinacrine.Résultat identique à celui obtenu avec leGiemsa.Ca dépend aussi de la compaction de l’ADN. Bande C : Giemsa : Bangde G :    Les différents types d’accidentschromosomiques : Délétion; inversion; translocation; duplicationDans le cas de délétions, elle est létalesuivant le phénomène d’haplo-insuffisance, ou si le chromosome homologue couvrecette délétion.Ici, les délétions ne sont pas létales, saufdans le cas de cassure.Les inversions ne sont pas létales, sauf dansle cas où on casse un gène qui conduit à un phénotype dominant.Inversion et translocation conserventl’intégralité du génome, alors que la délétion le réduit, la duplication etl’insertion peuvent ajouter des gènes.        Origines des accidents chromosomiques :Rupture réunion :   Crossingover entre des séquences répétées :        I. Les inversionsA. ParacentriquesAppariement d’une inversion paracentriquea  b  c  d   a  b  c  dMéiose :  d  c  b  a   d  c  b  a    b  ca  b  c  d  a  d    boucled’inversion  a  b  c  d  N  a  b  c  d    d  c  b  a  Ninv  a  b  c  dL’inversion inhibe le crossing-over en nombreimpair.B. Péricentriques   II. Utilisation des inversions : les soucheslétales balancéesl1  x  l2l1+  l2+l1  l2+  xlui mêmel1+  l2    P  R >   l1 l2+ l1+ l2 l1+ l2+ l1 l2 l1 l2+   [+]     l1+ l2 [+]       Inversion bloque le système, donc pas de R,donc tableau simple : >   l1 l2+ l1+ l2 l1 l2+   [+] l1+ l2 [+]    Si l’on a : inversion     l1  l2+  l1+  l2 > Mâle\femelle l1 l2 l1 Mort +l1/l2+ l2 l1+/+l2 mort  Une lignée pure se reproduit toujours àl’identique, elle n’est pas forcément homozygote.TranslocationsC’est un échange de parties de chromosomes,entre des chromosomes. Si elles sont réciproques, elles sont viables. Attentionaux oncogènes aux points de cassures.        Translocation apparaît par gamètes anormaux,et donc déficience, chez un certain nombre d’individus.En fin de méiose, dans chaque cellule on a unchromosome transloqué, et un normal, mais on sera déficient dans une partie dechromosomes, donc la cellule ne sera pas viable.Il faut 2 normaux à un pôle, et 2 transloquésà l’autre pôle.Les ségrégations étant aléatoires, on aura lamoitié de gamètes transloqué, et la moitié de normaux.    Un autre exemple est la fusionrobertsonienne :Certains chromosomes ont le centromère àl’extrémité.  1  13  21  2  3  13  21     On peut avoir plusieurs types deségrégation : >   1 ; 2 3 1 ; 3 2 2 ; 3 1 13 21 21 21 13 13 21 13 13 21 21 13 21 13 21 13 21 13 13 13 21 13 21 21 13 21   Trisomie 21 Monosomie 21 = mort Normal Normal mais transmission de la translocation Trisomie 13 = mort Monosomie 13 = mort III. Utilisation des translocations : localisation chezl’homme du gène impliqué dans la DMDLe gène responsable de la DMD est localisé enposition p21 du chromosome X. Il existe dans les populations humaines un petitnombre de cas où des filles sont atteintes de la dystrophie musculaire deDuchesne.Quandune fille est atteinte, c’est qu’un homme atteint a eu un enfant avec une femmehétérozygote. Cependant, c’est quasiment impossible, puisque les maladesatteignent rarement la puberté. Il y a donc autre chose. Tous les chromosomes peuvent être atteints,n’importe où, mais chez le X, seule la partie p21 peut être cassée. L’explicationest que dans ces translocations, on casse au niveau du gène de la DMD duchromosome X. On a un bout du gène qui reste, et un qui va dans un autosome. Dans une cellule féminine, on a un chromosomeX actif, et un inactif. Ce choix est fait aléatoirement au stade 800 cellules.Dans le cas d’une translocation, le mécanisme qui inactive l’X reconnaît le Xnormal, et pas le transloqué. Donc le chromosome X qui fonctionne est celuiavec le gène de la DMD anormal. Dans le cas, l’enfant de sexe féminin développeune myopathie de Duchesne importante.IV. Les délétionsSuivant si la région délétée possède un gènehaplo-insuffisant, le gène délété ne permettra pas la survie.Les délétions servent à faire très rapidementde la cartographie.    Par irradiation, on fait des délétions, eton peut facilement savoir où elle est.         Une mutation récessive « m » donne un œil marron. On fait m sur les délétions 1, 2 et 3, et on obtient réciproquement des yeux marrons, marrons, et l’allèle sauvage.     m  Régiond’un chromosome  Délétion1  Délétion2  Délétion3 Résumé des applications des accidentschromosomiques:- Cartographie des gènes- Mutagénèse- Etude de la régulation des gènes(délétion/duplication) Chapitre 10 : EpigénétiqueDes effets spectaculaires del’épigénétique : toutes ces souris sont génétiquement identiques. Lesvariations de coloration sont dues aux différents degrés d’expression du gèneagouti. Une souris qui a une forme mutante du gèneMestsoumis àl’empreinte parentale (droite) ne retrouve pas ses petits et ne lesprotège pas comme la souris sauvage (gauche).  L’inactivation du chromosome X chez lesmammifères conduit à des chats calico :Des clones qui ne se ressemblent pas :Cloner votre animal favori pour 32 000 $ celan’en vaut pas la peine les clones ne se ressemblent pas !Si l’on change la régulation épigénétique onchange la destinée des cellules :Tout est dans les gènes?Croisement entre une jument et un âne :muleCroisement entre un étalon et une ânesse :bardeauPourtant même identité génétique !Différents exemples des effets del’épigénétique:- Empreinte génomique parentale- Inactivation de l’X- «Silencing» des séquences répétées- Activation/inactivation des gènes homéotiques- Influence du régime alimentaire sur l’expressiondes gènes- VieillissementI. Mais c’est quoi l’épigénétique?     En 1942 Waddington propose le termed’épigénétique pour rendre compte des relations génotype et phénotypeLe paysage épigénétique    En 1994 R. Holliday élargit la notiond’épigénétique : "Étude des changements dans lexpression des gènes quisont héritables lors de la mitose et/ou de la méiose, et qui nerésultent pas de modifications de la séquence de lADN"         Où agissent les processus épigénétiques ? Essentiellementsur la configuration de la chromatine. Le support de l’information génétique cen’est plus l’ADN c’est la chromatine !2 facteurs interviennent : les marquesépigénétiques. Ces marques ne serviraient à rien s’il n’y avait pas delecture, donc le 2ème agent est composé des lecteurs desmarques.Il vous faut garder en mémoire la compactionde la chromatine : 1 mètre 60 d’ADN dans un noyau de quelques microns!Les marques épigénétiques conduisantàl’expression ou àla répression des gènes :- Mééthylation de lADN- Modifications post-traductionnelles des queues deshistones : méthylation, acétylation… - Variants dhistones : isoformes non alléliques deshistones - Association avec des ARN non codantsII. Méthylation de l’ADN : Elle conduit à l’inactivationdes gènesLa répartition de la méthylation dans legénomeImportance du phénomène : Le syndrome deRett est associé chez l’homme à une mutation dans le gène MeCP2 (Xq28) qui codeune protéine reconnaissant les îlots CpG méthylés. Développement apparemmentnormal jusqu’à l’âge de 6 à 8 mois. Absence d’un développement normale dulangage. Mouvements répétitifs des mains (lavage, torsion). Démarche instableou mal assurée.L’empaquetage de la chromatine dépend dequatre phénomènes épigénétiques : 1-  La méthylation de l’ADN2-  Les complexes remodelant la chromatine3-  Les modifications des queues amino-terminales des histones et lesvariants d’histones4-  Les ARN non codants  A. Les complexes remodelant la chromatineB. Les modifications des queues amino-terminales deshistones et les variants d’histones1. Quelles sont les conséquences de ces modifications?La méthylation peut être simple, double outriple, et on cherche la différence entre ces différents types de méthylation.2. Modification des histones et reconnaissance de lamarque A chaque fois, on a le marqueur et le lecteur.Les variants d’histones :C. Les ARN non-codantsLes ARN non codants tiennent un rôle de plusen plus important dans régulations épigénétiques et ils sont nombreux !- ARN interférents (siRNA)- Micro ARN (miRNA)- ARN double brin (dsRNA)- ARN hétérochromatique (shRNA)- Produits de transcription des séquences répétées (ALU,LTR)III. La chromatine est dynamique : la variégation chezla drosophile. w+  w+X   2/3E  1/3H  Répression  ExpressionIV. ExemplesDeux exemples de phénomènes épigénétiques chezl’homme :- Inactivation du chromosome X- Empreinte parentaleL’inactivation de l’X connue sous le nom delyonisation. Mary Lyon chercheur britannique ayant proposé l’hypothèse suivanteen 1961 :- Tôt dans l’embryogénèse du sexe féminin, un X estinactivé- L’inactivation se fait au hasard dans chacune descellules- A peu près tous les gènes de l’X inactivé sontréprimés- L’inactivation est permanente et maintenue lors desmitosesMary Lyon propose l’explication suivante :d’une manière aléatoire, l’un des deux chromosomes X est inactivé à un stadeprécoce du développement. Cette inactivation est ensuite maintenue dans toutesles cellules filles. On obtient ainsi des mosaïques.    Bertram et Barr en 1948 : observation descellules en interphase de l’homme et de la femme : L’inactivation inactivation de l’X ne se faitpas toujours au hasard : ex chez les marsupiaux, le chromosome X inactivé esttoujours celui du père.L’empreinte parentale :Le même gène, suivant s’il provient du père oude la mère, il peut être réprimé ou exprimé différemment. L’Empreinte parentalechez les mammifères ou les génomes ont un sexe ! La parthénogénèse n’est pasviable chez les mammifères.Le génome paternel est nécessaire pour ledéveloppement du placenta. Le génome maternel est nécessaire pour ledéveloppement de l’embryon.Les conséquences de l’empreinteparentale : une entorse aux lois de Mendel chez lhomme. 2 syndromesneurologiques distincts suivant qui du père ou de la mère transmet une délétiondu chromosome 15 : Angelman et Prader-Willi. Cette délétion comprend une régionsoumise à l’empreinte parentale. Ces deux syndromes sont soumis aux mêmesgènes, mais suivant les inhibitions, on obtient l’un ou l’autre des syndromes.Au niveau moléculaire, on a des problèmesau niveau compaction et méthylation de l’ADN.L’empreinte parentale pose des problèmesnotamment dans les expériences de clonage des mammifères. Elle peut rendrecompte de la faible efficacité du clonage. Elle rend douteuse la réussite detelles expériences dans un proche avenir.  Clonage par transfert de noyau ou decellules adultes. Etape mal comprise :- Déprogrammation de l’épigénome- Remise en place des marques épigénétiques   On ne métrise pas du tout la déprogrammationdes cellules somatiques pour leur redonner la totipotence des cellulesembryonnaires, et on ne sait pas remettre en place les marques épigénétiques.Le différentiel qui fait que la souris va dujaune à l’agouti, c’est la méthylation :Les souris jaune ont un locus agoutihypométhylé, les brunes une locus agouti hyperméthylé. On s’est posé laquestion de savoir si l’alimentation pouvait orienter des différenciations. Ona observé qu’effectivement, on obtient des différences, les souris qui ontmangé des donneurs de groupement méthyle sont plus claires que celles qui n’enont pas mangé, et les souris plus claires, dans leur descendance, elles auronttendance à avoir des souris plus claires. La modification épigénétique faitepar la nourriture est transmissible à la descendance.  Distribution de la couleur pour desdescendants de mère alimentée : Avec un régime pauvre en donneurs degroupement méthyle (blanc) ou riche en donneurs de groupement méthyle (noir).Ces résultats sont étudiés dans l’optique detransmettre une résistance à un insecte sur des générations.     Le passage à travers la lignée germinale d’unemarque épigénétique montre que le profil de méthylation n’est pas complètementeffacé lors de la gamétogenèse. Alors s’agit-il d’une hérédité des caractèresacquis ? Retour vers Lamarck ? Non, car tout ceci concerne certains gènes,soumis à ces lois, mais ça ne concerne pas tous les gènes.Quand on fait de la fécondation in vitro, onjoue sur le milieu extérieur, puisque l’on prélève les gamètes. On peut donc sedemander si c’est innocent au niveau de l’épigénétique, et bien non, il y aforcément modifications, de par ses différences de milieu extérieur.Conclusion 1 : l’épigénétique permet d’obtenirdes phénotypes différents sur les mêmes bases génétiques.Conclusion 2 : Un nouveau dogme de laBiologie Moléculaire est proposé ! Pourterminer, le 20ème siècle s’est ouvert par la découverte des lois deMendel. Dans la deuxième moitié du siècle des notions du type : « sinous connaissons les gènes de l’homme, nous connaitrons la nature del’homme » ont vu le jour. Le paroxysme fut atteint avec le projet HUGO deséquençage du génome. Le gène était mis à toutes les sauces.Le 21èmesiècle sera celui de la compréhension de la relation génotype-phénotype.Chapitre 11 : Recherche des gènes demaladie chez l’hommeComment identifier les gènes impliqués dansdes maladies ?- Trouver des familles (ou populations ou individus)où la maladie ségrège (ou est présente)- Trouver le gène candidat- Confirmer le gène candidatLa stratégie est toujours identique.I. Analyse des famillesPrincipe : transmission plus fréquente de lamaladie avec un marqueur génétique.II. Analyse des maladesC’est l’étude des haplotypes.Malades   nonmaladesPrincipe : la maladie apparaît avec unefréquence plus élevée pour un allèle spécifique d’un marqueur donné.  A1  B2  C1  D3  E415  haplotype[A1B2  C1D3E4] m    15  haplotype[A2B3  C2D2E1]  A2  B3  C2  D2  E1 Allèle de la maladie m    Ces études sont basées sur le déséquilibrede liaisonChez les malades, on aura 90% de C2et 10% deC1, idem pour D2 et D3. Plus ons’éloignera de la mutation, plus on aura d’équilibre entre les allèles.Approche positionnelle : Le clonagepositionnel identifiera un gène à partir d’une localisation approximative surles chromosomes. Cette approche est utilisée lorsque la nature du produit dugène candidat est inconnue.Le gène candidat sera identifié par lacombinaison de sa localisation, son expression et sa qualité chez les malades. Les différentes étapes :1.  Collection d’un grand nombre de famille avec des malades2.  Identification d’une région candidate la plus petite possible parcartographie génétique3.  Rechercher à partir de la séquence du génome humain les gènes de larégion4.  Identifier les candidatspotentiels5.  Confirmer le gène candidatIdentification de la régioncandidate : La carte génétiqueLes marqueurs utilisés :  RFLPs, SSLPs,SNPsAnalyse de liaison (Lodscores)Carte des Haplotypes 1 cM = 1 million de paires de bases.     Exemple de larecherche du gène de la mucoviscidoseLocalisation du gène : Les chercheursprennent des marqueurs, sur chaque paire d’autosome, et ils vont chercher uneliaison. Les enfants malades peuvent récupérer n’importe quelle liaisonallélique : on exclue ce gène.La première liaisontrouvée est présentée ici :On a dans toutes cesdescendances une ségrégation préférentielle.  On va faire des blotsde recherche. Si un gène est exprimé dans la maladie, il l’est dans les tissusmalades. On peut alors déterminer le lieu de la maladie.    Différences suivantl’expression de l’ARNm et suivant les malades et les non malades. Pour environ65% des malades, on a une délétion ΔF508, qui fait disparaître un résiduphénylalanine. Cette délétion maintient le cadre de lecture, on a perdu unacide aminé, mais pas de décalage. La différence entre l’allèle des bien- portants et l’allèle des malades est représenté par ces 3nucléotides. III. Une des retombées dece type de travail : le test génétiqueOligo 12  SondeΔF508  Nsans Δ  ΔOligo Δ  ΔF508  Nsans Δ   ΔOn savait que lesmalades avaient un excès de chlore dans les sueurs, et donc on a étudié lecanal chlore.IV. Confirmation du gènecandidatLe système quidémontre définitivement que le gène étudié est celui impliqué dans lamucoviscidose, on prend des cellules de malades, et par transgénèse on apporteles gènes complémentaires de la mucoviscidose, et on regarde si ça permet decontrer les effets du canal chlore, et rétablir un canal chlore correct. Recherche desmutations chez les malades. Utilisation des souris transgéniques Ko du gène :phénotype ?On regarde alors sil’on rétablit chez le petit animal les mêmes caractères, par un équivalent. Oncasse le gène chez la souris, et on regarde le phénotype. Ca pose un problèmede fond, car chez un petit mammifère, on n’a pas forcément les mêmes symptômesque chez l’homme.La souris régénèretrès rapidement ses muscles, ce qui annihile des maladies comme la dystrophiede Duchesne. Le meilleur modèle de cette maladie est le chien.
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