Prsentation PowerPoint

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Les théories de lhérédité avant les travaux de
Mendel Pangénèse (hérédité par le tout)
Hippocrate, Aristote (hérédité par les
humeurs) Maupertuis (hérédité particulaire) Darwin
(hérédité par les gemmules) Préformation C.
Bonnet Emboitement des germes depuis la
création Séparation entre les ovistes et les
animalculistes
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Les points communs de ces théories
prémendéliennes Hérédité par mélange (dhumeur,
de particules ou de gemmules) soit une hérédité
directe Hérédité des caractères acquis
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G. Mendel (1822-1884)
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• La méthode de Mendel
• Analyse des caractères ou traits (phénotypes)
• Analyse sur des grands nombres
• Confrontation hypothèse/expérience

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Le jardin de Mendel (Monastère de Brno)
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Résultats des croisements effectués par Mendel
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Représentation symbolique des générations P, F1
et F2
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Représentation symbolique des résultats dun
croisement dihybride
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2ème loi de Mendel Pendant la formation des
gamètes la ségrégation des différentes formes
dun facteur mendélien donné sopère
indépendamment de celle dun autre facteur.
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• Rupture avec les anciennes théories de lhérédité
  
• Les particules (facteurs mendéliens) ne se
  mélangent pas
• Les particules restent pures
• Lhérédité devient une combinatoire de ces
  particules
• lhérédité est indirecte

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• Pourquoi les lois de Mendel (1866) ne
  seront-elles  redécouvertes 
• quen 1901 ?
• La biologie cellulaire est à ses débuts
• La division cellulaire Mitose/Méiose est
  imparfaitement comprise

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1851 Newport G. Pénétration du spermatozoïde dans
lovule chez les amphibiens. 1866 Haeckel E. Le
noyau est à lorigine de la transmission des
caractères héréditaires. 1876 Hertwig O.
démontre la fusion du spermatozoïde et de lovule
chez loursin. 1880 Flemming W. étudie la
division cellulaire chez lanimal  apparition
des termes mitose, chromatine. 1883 van Beneden
E. R démontre chez lascaris la réduction
chromatique à la méiose et le passage de 2N à N
 chromosomes . 1885 Waldeyer-Hartz W. donne le
nom de chromosome aux particules trouvées dans
le noyau. 1885 Roux W. les chromosomes se
divisent longitudinalement à la mitose et se
répartissent en nombre égal dans les 2 cellules
filles. 1889 Boveri T. rôle essentiel du noyau
dans la transmission des caractères chez
loursin.
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1892 Weismann A. Théorie du plasma germinatif
(séparation des lignées germinale et somatique).
Constance au cours des générations de la lignée
germinale. 1901 de Vries H. T théorie de la
pangénèse intracellulaire. Les particules
responsables de lhérédité sont appelées des
pangènes en hommage à Darwin.
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Les débuts de la Génétique Formelle avec les
travaux de T.H. Morgan (1910)
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Morgan dans la pièce à mouches
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Drosophile femelle
Drosophile mâle
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Le cycle de la drosophile
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T.H. Morgan se désintéresse totalement de la
nature physique du gène, le gène est un
emplacement sur le chromosome (le locus) qui est
défini par la mutation. Le facteur mendélien
correspond à la différence que la mutation
introduit dans le caractère et non au caractère
lui-même. On ne cartographie pas des gènes mais
des mutations
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centromère
A
B
chromatide
chromosome
chromatide soeur
chromosome homologue
a
b
B
A
2 paires dallèles
crossing-over
a
B
A
b
a
b
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Partie dun chromosome polyténique de drosophile
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Carte génétique et cytogénétique du chromosome X
de la drosophile
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• Le point sur la notion de gène en 1933 (Demerec)
• Cest une particule organique, capable de se
  reproduire, localisée sur le chromosome et
  responsable de la transmission dun caractère
  héréditaire
• Un gène na pas seul la responsabilité dun
  caractère, leffet final est produit par
  linteraction dun ensemble
• de gènes
• La structure du gène est insécable et
  unimoléculaire
• Les gènes peuvent être stables ou instables

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1955 avec les travaux de S. Benzer sur
le Bactériophage T4 on aboutit à une définition
expérimentale du gène
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Bactériophage T4
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Analyse des mutants rII du bactériophage T4
Bactéries
Bactériophage

rI
rII
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Le test de complémentation
Complémentation Phénotype sauvage m et n 2
allèles de 2 gènes différents
Pas de Complémentation Phénotype mutant m et p 2
allèles du même gène
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(No Transcript)
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Cartographie des mutations rII
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• Notion de gène après les travaux de Benzer 1955
• Le gène est défini par le test cistrans comme
  lunité de fonction
• Le gène est sécable
• Lunité de mutation (muton) est le nucléotide
• lunité de recombinaison (recon) est
  lintervalle entre 2 nucléotides

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Nature physique du gène Les apports de la
génétique physiologique
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Un gène une enzyme Beadle et Ephrussi
(Drosophile) Beadle et Tatum (Neurospora)
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B. Ephrussi et G. Beadle
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Asques de Neurospora
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Induction de mutations
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Test de complémentation
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La voie de biosynthèse de larginine
argE argF argG
argH
enzyme E enzyme F enzyme G
enzyme H
substrat ornithine citrulline
arginosuccinate arginine
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Découverte du support physique du matériel
génétique Surprise !! ce ne sont pas les
protéines mais lADN qui transmet linformation
génétique
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1928, existence dun principe transformant
Étude de F. Griffith sur Streptococcus pneumoniae
smooth
rough
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1952, lADN est le matériel génétique
Expérience de A. Hershey et M. Chase ADN
radioactif détecté uniquement dans la fraction
cellulaire Seule la fraction cellulaire Engendre
une nouvelle Génération de phages
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J.D. Watson et F.H.C. Crick devant leur modèle De
la molécule dADN
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La molécule dADN dans larticle de Nature
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1956, La réplication est bien semi-conservative

• Hypothèses initiales
• Réplication conservative
• Réplication semi-conservative

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Apport de la Physique à la Biologie
En 1943 Schrödinger apportera lidée du double
rôle des gènes et la notion de programme. Les
structures trouvées dans les chromosomes sont la
loi et le pouvoir exécutif autrement dit les
plans de larchitecte et le savoir faire des
entrepreneurs
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Code génétique
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F. Jacob, J. Monod et A. Lwoff Régulation des
gènes
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Régulation de lOpéron lactose Mise en évidence
de deux types de gènes Gènes de
régulation Gènes de structure
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Colinéarité gène/protéine Exemple du gène de la
tryptophane synthase dE. coli
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Début des années 1970 Tout se complique!!
Comment définir simplement le gène avec la
démonstration que les gènes eucaryotiques sont
morcelés?
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Hybridation entre le gène de lovotransferrine de
poule et son ARN messager
50
(No Transcript)
51
(No Transcript)
52
La définition du gène devient de plus en plus
floue puisque lon va mettre rapidement en
évidence Epissage alternatif Promoteurs
complexes Sites de polyadénylation
différents Gènes codant des polyprotéines Editions
de lARN  
Un gène plusieurs protéines
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Epissage alternatif
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Choix des promoteurs
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Un gène et plusieurs loci différents Gènes
mobiles Un même locus et plusieurs gènes
différents Gènes emboîtés comme les poupées
russes Remaniement dans les gènes dIg  Gènes
chevauchants
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1970 Début de lère des Biotechnologies qui se
caractérise par - de nombreux progrès
techniques OGM, essais de thérapie génique,
séquençage de génomes - mais une absence
totale de nouveaux concepts pour définir le
gène.
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Les outils
58
(No Transcript)
59
Les vecteurs exemple du plasmide
60
(No Transcript)
61
Utilisation des outils du génie génétique
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(No Transcript)
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Découverte du gène de la mucoviscidose (1989)
64
Développement des techniques de transgénèse
65
A gauche souris transgénique pour lhormone de
croissance de rat
66
Transgénèse chez le végétal par utilisation du
canon à particules
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Les approches génomiques Séquençage des
génomes Etude du transcriptome Etude du protéome
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C. elegans
Arabidopsis Thaliana
Escherichia coli
Drosophila melanogaster
Fugu rubripes
Homo sapiens
Différents génomes entièrement séquencés en 2001
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Le séquençage du génome humain 3 étapes Carte
génétique Carte physique Séquençage
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carte génétique dun chromosome
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G. Venter du groupe privé Celera Genomics
72
Février 2001 les commentaires sur les résultats
du séquençage paraissent
Celera genomics
Consortium public
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Seulement 1 du génome code des protéines Il y
a de 30 à 40 000 gènes dans le génome humain Les
exons représentent ?5 de chacun des gènes Les
gènes (exonsintrons) représentent ?25 du génome
humain ?60 des gènes présentent une possibilité
dépissage alternatif De ce fait les gènes
humains peuvent conduire à ?100 000 protéines
différentes La plupart des gènes spécifiques des
vertébrés sont impliqués dans les systèmes
immunitaires ou nerveux Les séquences répétées
constituent plus de 50 de notre patrimoine
génétique. Ce sont surtout des transposons non
fonctionnels
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Après toutes ces avancées technologiques où en
est la définition du gène en 2002 ????? Sa
définition demeure très floue par rapport au
déterminisme des caractères héréditaires. On
sintéresse de plus en plus au génome dans sa
globalité plutôt quau gène isolé. On veut
comprendre les réseaux dinteraction entre les
gènes et les protéines qui conduisent à un trait
phénotypique. On en termine avec le tout
génétique. Le problème de lépigénotype se pose
de façon de plus en plus importante.
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Exemple dun réseau complexe dinteraction
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Génétique
Epigénétique
ADN
ADN
ARN
ARN
Protéines
Protéines
Fonction
Réseaux épigénétiques
Fonction
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En conclusion Le gène est un concept qui a permis
de faire évoluer les connaissances dans le
domaine de lhérédité. Ce concept est temporaire
et présente surtout une valeur heuristique.
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Un exemple de programme génétique découvert en
1950 en utilisant les techniques de la génétique
formelle les mécanismes qui déterminent le
développement ou comment lanalyse formelle
conduit à reconsidérer la notion de gène (E. B.
Lewis 1978)
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G. Beadle A. Sturtevant E.B. Lewis
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Les principaux résultats de Lewis
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Le modèle de Lewis en 1978
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Le modèle de Lewis simplifié en 1978
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Le modèle actuel Les gènes sont devenus des
séquences de régulation !!!
Mcp