[PDF] Introduction à la biologie moléculaire et à la bio-informatique

Chapitre IV Transgenèse et OGM

Transgenèse et OGM Agrobacterium tumefaciens milieu agent sèlectif 1 CONSTRUCTION DU VECTEUR DE TRANSGENÈSE 2 TRANSFORMATION SÉLECTION DES TRANSFORMANTS 3 SÉLECTION DES TRANSFORMANTS RÉGÉNÉRATION IN VITRO DE PLANTES TRANSFORMÉES 4 CONTRÔLE DE-LA TRANSFORMATION Explant Nécrose des cals non transformé sélectif I cellule végétale

Université Mohamed Khider Biskra Faculté Sciences exactes et

- Transgenèse concernant le transfert de gène par génie génétique La modification d'un génotype peut se faire à l'échelle qualitative en changeant la nature des gènes qui contrôlent les caractères recherchés (couleur, résistance aux maladies, ) et en agissant sur leur assemblage Elle peut être pratiquée à l'échelle

PROMOTEURS CONSTITUTIFS - Free

•La transgenèse végétale, BioCampus, Elsevier Title: PROMOTEURS CONSTITUTIFS ppt Author: Marie-Claire CRIQUI Created Date: 4/8/2011 4:15:04 PM

Les plantes génétiquement modifiées

2 - La transgenèse végétale en agriculture - Georges Pelletier (chapitre 3) • L’enseignement et la biotechnologie végétale Ø La génétique végétale : une leçon de choses mal enseignée Il manque au citoyen une vision unitaire du vivant et de l’agronomie pour que la connaissance

Les plantes génétiquement modifiées - Rapport sur la science

méthodes, parmi lesquelles la transgenèse prendra de plus en plus d’importance La position de la France, qui se caractérise par une absence inquiétante dans la recherche sur les applications de la trans-génèse végétale, laisse totalement ouvert ce champ d’investigation à d’autres

LA BIOTECHNOLOGIE APPLIQUÉE À LAMÉLIORATION GÉNÉTIQUE DU

- la transgenèse appliquée aux animaux d’élevage Le tableau qui suit résume l'impact potentiel de ces trois axes de recherche sur les quatre facteurs déterminants des progrès génétiques Tableau 1 Variation génétique Précision de la sélection Intervalle entre générations Intensité de la sélection Reproduction + ++ ++ +

PROTECTION DES VEGETAUX - PHYTOPATHOLOGIE

La pathologie végétale se préoccupe d’étudier les maladies des plantes La définition de cette discipline se trouve dans tous les ouvrages classiques, nous choisirons la plus simple qui consiste à dire qu’une maladie est un métabolisme aber-rant Les maladies des plantes débutent au niveau de l’organisme et de la population hôte

II/Les applications de la génétique moléculaire 1 Les OGM

végétale Ces séquences sont impliquées dans la régulation de l'expression du gène Elles permettent de cibler le lieu d'expression du gène dans la plante (graines, racines, feuilles ), voire de faire en sorte qu'il ne s'exprime qu'au moment nécessaire, lors de l'attaque d'un insecte ou de l'infection par un virus par exemple

Introduction à la biologie moléculaire et à la bio-informatique

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Introduction à la biologie

moléculaireet à la bio-informatique

Cours de Master Recherche M2, 2004/2005

Jean-Philippe Vert

Jean-Philippe.Vert@mines.org

Master Recherche M2c

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Plan

Organismes et cellules

Molécules de la vie

Gènes et génomes

Technologies et données

Challenges en bio-informatique

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Organismes et cellules

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Cellules

Tout organisme

vivant est composé de cellules Une cellule est une solution contenant différentes molécules entourée d"une membrane

Il y a des organismes

unicellulaires (bactéries, levure...) ou multicellulaires

Exemple: il y a environ6×10

23
cellules dans un humain, de320types différents (peau, muscles, neurones...)

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Cellules

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Classification des organismes

On distingue généralement les

eukaryotes des prokaryotes

Les prokaryotes (eux-memes subivisés en

bactéries et archéens ) sont unicellulaires, de petite taille (typiquemet1μm), et ont une structure simple Les eukaryotes sont uni- ou multicellulaires, plus grands, et ont une structure plus complexes La vie est apparue il y a3,8milliards d"années, tous les organismes proviennent d"un ancêtre commun

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La cellule eukaryote

Différents organelles. Un noyau qui contient l"ADN (chromo- somes).

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Caractéristiques de la cellule

La plupart des cellules sont capables de

grossir et de se diviser (exception: neurones)

Elles ont un

métabolisme , i.e., importent des nutriments et les convertissent en molécules utiles et énergie

Elles peuvent réagir à leur environnement

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Les molécules de la vie

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Types de molécules

On les regroupe en 4 grandes familles:

les petite molécules les protéines l"ADN l"ARN

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Dans la cellule

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Petites molécules

Petites molécules ayant un rôle:ATP,NADPH

stockent l"energie Sucres, lipides (sources d"energie, structure desmembranes)

Acides aminés

et nucléotides , qui sont les blocs de base pour former les protéines et l"

ADN/ARN

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Protéines

Les protéines représentent 20% du poids de la cellule (eau=70%). Elles ont de multiples fonctions

Structurale

: ex: le collagene relie les os et les tissus

Catalytique

: les enzymes catalysent une multitude de réactions biochimique (formant le métabolisme). Ex: la bexokinase permet la conversion du glucose au glucose-6-phosphate Les protéines membranaires maintiennent l"environnement cellulaire, régulent le volume de la cellule, créent des gradients ioniques pour les muscles et le systeme nerveux...

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Protéine = polymère d"acides aminés

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Structure primaire

Il y a

20 acides aminés

. On peut donc représenter la structure chimique d"une protéine comme un texte sur un alphabet de 20 lettre.

Exemple: l"insuline:

FVNQHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKA

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Structure secondaireHéliceα

Feuilletβ

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Structure tertiaire

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Structure quaternaire

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ADN

L"acide desoxyribonucléique

(ADN) est la molécule, présente dans toutes les cellules, qui contient l"information génétique transmise entre générations.

L"ADN peut être en

simple brin ou double brin Un brin simple (aussi appelé polynucléotide) est un polymère linéaire composé de 4 nucléotides : adénosine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T) On représente un polynucléotide par une séquence orientée de lettres:

5" -A-T-T-C-A-G-G-C-A-T-T-A-G-C- 3"

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ADN double brin

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Structure de l"ADN (Watson et Crick, 1953)

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ADN et information

La double hélice est stable, quelle que soit la séquence de nucléotides

Parfait pour stocker 2 bits/base

Distance entre 2 bases = 0.34nm, donc6.10

7bits/cm =

75ko/cm

Par repliement de l"ADN en 3D, on peut théoriquement monter à 2.10 21
bits/cm 3

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ARN

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ARN

L"ARN (

acide ribonucléique ) ressemble beaucoup à l"ADN mais: Le sucre de l"ADN (désoxyribose) est remplacé par une autre sucre dans l"ARN (ribose)

La thymine (T) de l"ADN est remplacée par

l"uracile (U) dans l"ARN. L"ARN peut s"apparier avec un ARN complémentaire, mais les ARN sont généralement simple brin et sont donc le siège d" appariements intramoléculaires

On connait depuis longtemps

3 types d"ARN

: ARN messagers (ARNm), ARN ribosomiques (ARNr), ARN de transfert (ARNt). Mais on en découvre de nouveaux depuis quelques années...

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Gènes et génomes

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ADN et chromosomes

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Génome

Toutes les cellules d"un organisme ont (à peu près) le même ADN, appelé génome

Organisme

Chromosomes

Taille du génome (bp)

Bactéries

1

400,000 a 10,000,000

Levure

12

14,000,000

Mouche

4

300,000,000

Homme 46

6,000,000,000

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Génomes humains

22 paires de chromosomes + chromosomes X/X ou X/Y =46 chromosomes

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Séquencage

Séquencer

= déterminer la séquence des lettres d"un ADN

1995: premier génome bactérien séquencé

levure (1997), mouche (2000), homme (2003)...

Approche “shotgun": les plus grands problèmes pour leséquencage des eukaryotes supérieurs sontinformatique

(assemblage)!

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Gène

Une partie continue d"un brin d"ADN, à partir de laquelle une machinerie moléculaire complexe peut lire de l"information (encodée dans les lettes A,C,G,T) et créer une protéine par- ticulière

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Dogme central

mRNADNA Protein

1 nucleotide to 1 nucleotide 1 codon (3 nucleotides) to 1 amino acidtranslationtranscription

according to the "genetic code"

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ARN messager

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De l"ADN aux protéines

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Gènes

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Code génétique

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De l"ADN à la protéine

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Contrôle de l"expression (induction)

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Contrôle de l"expression (répression)

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Exemple: B-globine humaine

La B-globin joue un rôle important dans le développement descellules rouges du sang. Cer- taines protéines régulatrices, comme CP1, sont présentes dans de nombreuses cellules, mais d"autres, comme GATA-1, ne se trouvent que dans quelques types de cellules, dont les précurseurs des cellules rouges.

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Coordination du contrôle

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Réseau de régulation

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Autres contrôles: du gène à la protéine active

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Epissage

transcribed region start codonstop codonC DS

5'UTR3'UTRexon

exon intronintron promoter transcription factor binding sites spliced mRNA

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Epissage alternatif

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Nouveau dogme

Avant: 1 gene = 1 ARNm = 1 protéine

Maintenant: 1 gene = x ARNm = xy protéines

Rappel: 30,000 genes (?) chez l"homme

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Technologies et données

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Séquenceur

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Microarrays

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Transcriptome

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Protéome

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Interactome

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Métabolome

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Data types and representations

Data Type and Details RepresentationSequences-DNA: genome (hereditary in- formation)string over nucleotides{A,C,G,T}-full length mRNAs: spliced gene copiesstring over ribonucleotides{A,C,G,U}-ESTs(expressed sequence tags): partial mRNAsstring over ribonucleotides{A,C,G,U}-proteinsstring over amino acids (size 20)

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Data types and representations

Data Type and Details RepresentationStructures-metabolites: positions and bonds of atomslabeled graph embeddedinto 3D-space-macromolecules(proteins,

RNAs, DNA)labeled graph embeddedinto 3D-space

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Data types and representations

Data Type and Details RepresentationInteractions-proteins with metabolites: re- ceptors or enzymes binding ligandsreal vectors (binding ener-gies)-proteins with DNA: transcrip- tion factors; etc.binary (bipartite graph)-proteins with proteins: com- plexes; etc.binary (graph); Petri-net

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