CM1: Introduction à la Génétique

• -Génétique classique étude de l’hérédité des caractères qualitatifs (mendéliens ou monogéniques)
• -Génétique quantitative étude de l’hérédité des caractères quantitatifs (continus ou complexes)
• -Génétique des populations étude de la distribution et des changements de la fréquence des versions d'un gène (allèles) dans les populations
• Deux théories naissent de médecins et philosophes Grecs :

  • La PANGÉNÈSE: les cellules sexuelles sont issues de gemmules qui proviennent de tout le corps de l’individu
  • La TRANSMISSION DES CARACTÈRES ACQUIS: transmission à la descendance de caractères acquis au cours de la vie du parent
• La génétique Mendélienne (1865)

  • Travaux de génétique classique par croisement de souches de pois et analyse des phénotypes obtenus.

  • Découvre les principes fondamentaux de l’hérédité

  Travaux ne seront reconnus que 35 ans plus tard (1900)
• 1902:Walter Sutton propose que les gènes soient localisés sur les chromosomes : c’est la THÉORIE CHROMOSOMIQUE DE L’HÉRÉDITÉ
• 1928: Expérience de Griffith sur deux souches de S. pneumonia

  • Souche R (Rough) sans capsule bactérienne
  • Souche S (Smooth) avec une capsule, virulente (a)
  • La substance qui transforme la souche R en S est appelée «principe transformant»
• 1944: Avery, MacLeodet McCarty

  • montre la nature désoxyribonucléique du principe transformant (= ADN)
• 1952: confirmation par Hershey et Chase: C’est bien l’ADN qui est donc transmis à la génération virale suivante.
• 1953: publication de la structure en double-hélice de l’ADN par Watson et Crick
• La complémentarité des bases : paires de bases classiques appelées paires Watson Crick
• L’ADN: forme d’une double hélice formée de deux brins polynucléotidiques

  • Le squelette désoxyribosephosphate forme l’hélice extérieure
  • Les bases sont empilées à l’intérieur de la molécule, perpendiculaires à l’axe de l’hélice
• Caractéristiques majeures de la double hélice d’ADN de type B :

  • Hélice alpha (spirale dextre ou droite)
  • Largeur de 2 nm
  • Pas de l’hélice = 3,4 nm, 10 pb par tour
  • brins sont antiparallèles
  • Liaisons phosphodiesters entre chaque paires de bases
• Un chromosome :

  • Est une molécule d’ADN (linéaire ou circulaire) associée à des protéines
  • Se répartit de façon équivalente lors de la mitose (ou division cellulaire) et méiose
• La chromatinecorrespond à l’ensemble de l’ADN et des protéines qui restent associées à l’ADN lors d’une extraction d’ADN eucaryote :

  • ADN associé aux protéines histones
  • Des protéines non-histones (50 % des protéines chromosomiques)
• Protéines non histones de la chromatine:

  • Protéines de structure (scaffold) : kinétochores, protéines télomériques…
  • Protéines fonctionnelles : polymérases, hélicases, FT, modulateur de chromatine…
• ADN enroulé 1,65 fois autour d’un octamèred’histones = nucléosome :

  • fibre de 11 nm
  • • Histone H1 linker qui permet la condensation de nucléosome en une fibre de 30 nm
• CARACTÈRES DISCRETS (= QUALITATIFS): Présentent un nombre discret (fini) d’états

  • Groupe sanguin : A, B, AB ou O

  • Aspects petits pois : lisse ou ridés

  Souvent dirigé par un seul gène (caractère monogénique)
• CARACTÈRES CONTINUS (= QUANTITATIFS): Distribution continue (infinie) des états

  • Taille/poids d’un organisme

  • Pression artérielle, glycémie

  Souvent dirigé par plusieurs gènes (caractère multigénique)
• Phénotype: ensemble des états de caractères (= traits) observables d’un organisme

  • Ne pas confondre le caractère et l’état de caractère.
  • Couleur des yeux = caractère / Yeux rouges = état du caractère «couleur des yeux»
• description du phénotype dépend des caractères observés lors de l’étude :
• Allèle= version d’un gène.
• Structure des chromosomes eucaryotes

  A) court p

  B) long q

  C) Métacentrique

  D) Submetacentrique

  E) Acrocentrique

  F) Telocentrique

  
• Un centromère: contient de grandes répétition de séquences (= séquence centromérique)
• Des télomèresà chaque extrémité : séquences répétées spécifiques (= séquences télomériques)
• Des origines de réplication : nécessaires pour la réplication
• Un chromosome peut se présenter sous deux formes condensées :

  • Une forme à une chromatide, suite à la division lors de l’anaphase de mitose ou l’anaphase II de méiose
  • Une forme à deux chromatides lors de la métaphase de mitose, ou la méiose I.
• Le nombre de chromosomes diffère entre espèces

  • Chez les procaryotes (Bactéries et Archées) : un seul chromosome généralement circulaire

  • Chez les Eucaryotes : plusieurs chromosomes linéaires et nucléaires
• Chromosomes métaphasiques humains

  • 22 paires d'autosomes homologues
  • 2 chromosomes sexuels
  • X: groupe C
  • Y: Groupe G
• Obtention d'un caryotype:

  1. Prelevement de cellules
  2. Culture in vitro
  3. Traitement à la COLCHICINE: arrête des cellules en métaphase
  4. Lyse cellulaire: Milieu hypotonique= entrée d'eau et gonflement
  5. Chromosome libres sur une lame
  6. Marquage différentiel des chromosomes
• Caryotype: ensemble des chromosomes d’un organisme, souvent représenté par une image des chromosomes métaphasiques rangés par paires et par taille décroissante.
• Marquages chromosomiques:

  • G-banding: Coloration des chromosomes au Giemsa qui colore en foncé les régions d’ADN riches en nucléotides A-T.
  • Coloration par sondes fluorescentes: coloration specifique de chaque paire de chromosomes par des sondes fluorescentes
• Nomenclature ISCN: Numérotation du centromere vers les telomeres

  • Numéro du chromosome-Bras (p ou q)
  • Région
  • Bande
  • sous-bande

  
• Determinisme sexuel

  • 2 types de phénotypes sexuels: male et femelle
  • entre en jeu lors de phase sexuée
  • Formation des gamètes = GAMÉTOGÉNÈSE
  • Fusion des gamètes = FÉCONDATION
• La méiose est gamétique seulement chez les organismes diplophasiques(Humains, Souris, Drosophiles…)
• Déterminants sexuels chromosomiques systeme XX-XY (tous les mammiferes et certaines plantes, insectes, reptiles)

  • Nombre identique de chromosomes entre mâles et femelles.
  • Femelle comme sexe HOMOGAMÉTIQUE
  • Mâle comme sexe HÉTÉROGAMÉTIQUE: Y est acrocentrique pas en forme de Y
• Déterminants XX-X0: Chez certains Insectes (Sauterelles, Criquets, Cafards…)

  • Femelles XX homogamétiques: deux chromosomes X
  • Mâles X0 hétérogamétiques : un seul chromosome X
• Déterminants ZZ-ZW Chez les Oiseaux, certains Poissons et Reptiles, Papillons…

  • Nombre identique de chromosomes entre mâles et femelles :
  • Mâles ZZ homogamétiques: deux chromosomes Z
  • Femelles ZW hétérogamétiques : un chromosome Z et un chromosome W.
• HAPLODIPLOÏDIE: présente chez les Hyménoptères (abeilles, guêpes, fourmis…)

  • Les femelles sont diploïdes (2n = 32)
  • Les mâles sont haploïdes (n = 16)
  • Pas de chromosomes sexuels
  • Lors de la reproduction, deux possibilités :
  • Ovocyte fécondé par un spermatozoïde : obtention d’un individu diploïde femelle
  • Ovocyte non fécondé : développement en individu mâle haploïde
• Chez certaines plantes, champignons et protistes, il n’y a pas de différences majeures entre chromosomes mâles et femelles : pas de chromosomes sexuels