partie Gillis

• Les 4 molécules essentielles à la vie

  • protéines
  • acides nucléiques (ADN,ARN)
  • carbohydrates (sucres)
  • lipides
• Les 4 piliers de la vie

  • un flux d'information (ADN -> Protéine)
  • métabolisme
  • énergie
  • forme (il existe plusieurs formes diverses de vie)
• Caractéristiques majeures pour qu'une molécule puisse jouer le rôle de matériel génétique

  • Doit pouvoir être reproduit
  • Stockage de l'information
  • Expression de l'information
  • Variation par mutation

  
• Expérience de Frederick Griffith (1928)

  1. Utilisation de 2 souches apparentées de Streptococcus pneumoniae (R et S)

  2. Les cellules S (virulente) tuent les souris tandis que les R (non virulente) non

  3. Lorsqu'on chauffe les souches S, elles ne tuent plus la souris

  4. Lorsqu'on mélange des souches S mortes (chauffées) avec des souches R, la souris meurt

  
• Matériel génétique


  Matériel qui détermine les caractéristiques héréditaires d'un organisme fonctionnel

  
• Caractéristiques majeures pour qu'une molécule puisse jouer le rôle de matériel génétique

  • Doit pouvoir être reproduit
  • Stockage de l'information
  • Expression de l'information
  • Variation par mutation

  
• Les carbohydrates et lipides ne remplissent pas ces critères
• Expérience de Frederick Griffith (1928)

  1. Griffith a utilisé 2 souches apparentées de Streptococcus pneumoniae, appelées R et S, pour infecter des souris

  2. Les cellules S (virulente) tuent les souris tandis que les R (non virulente) non

  3. Lorsqu'on chauffe les souches S, elles ne tuent plus la souris

  4. Lorsqu'on mélange des souches S mortes (chauffées) avec des souches R, la souris meurt

  5. Il y aurait donc quelque chose qui a modifié les cellules non-virulentes(R) en cellules virulentes (S)

  6. Il y a un transfert d'ADN mais on ne sait pas ça à l'époque

  
• Différence entre cellules S et R

  • Les cellules S sont plus grandes que les R
  • La souche S est virulente et la souche R est non virulente
  • La souche R est rugueuse car elle n'est pas protégée par une capsule de polysaccaride tandis que le souche S est lisse car elle a la capsule
  • La souche S est plus visqueuse

  
• Expérience d'Avery, MacLeod et MacCarty (1944)

  1. Ils répètent l'expérience de Griffith mais ils ajoutent protéinase pour dégrader les protéines

  2. Ils ajoutent ADNase/désoxyribonucléase (ou ADNase = enzyme dégradant l'ADN) à certaines, de la ribonucléases (=enzymes dégradant l'ARN) à d'autres et de la protéase (= enzyme dégradant les protéines) afin d'identifier ce qui transforme les cellules non-virulentes en cellules virulentes

  3. On comprend donc que cet élément qui transforme les cellules est du matériel génétique (ADN)

  
• Pour le cas des protéines et de l'ARN, on comprend qu'ils ne sont pas responsables des principes de transformations car R est transformé en S

  
• C'est l'ADN qui est responsable des principes de transformations (uniquement dans ce cas-ci)
• Expérience de Hershey-Chase (1952)


  1. Ils savaient déjà que certains virus étaient constitués uniquement d'ADN et d'une enveloppe protéique et pouvaient transférer leur matériel génétique à des hôtes

  2. Le phage T2 était composé d'environ 50% de protéines + 50% d'ADN

  3. L'infection est initiée par l'adsorption du phage par les fibres de sa queue sur la cellule bactérienne

  4. La production de nouveaux virus se passe dans les cellules bactériennes

  5. Des phages T2 ont été cultivés dans l'un des 2 milieux isotopiques afin de marquer de manière radioactive un composant viral spécifique

  6. Les virus ayant grandi dans du soufre radioactif (35S) ont leurs protéines radiomarquées

  7. Les virus ayant grandi dans du phosphore radioactif (32P) ont leur ADN radiomarqué

  8. C'est la cellule ayant été infectée par le phage dont l'ADN a été marqué radioactivement qui est radioactive

  9. C'est donc bien l'ADN qui a été transmis et qui est le vecteur de l'information génétique

  
• La partie protéine reste à l'extérieur -> les protéines ne sont pas le matériel génétique
• Cette expérience conclut que c'est bien l'ADN et non pas les protéines qui est le matériel génétique
• Pourquoi le choix du souffre et du phosphore ?

  On retrouve le phosphate dans l'ADN et le souffre dans les protéines. Donc finalement à la fin on a 50% de phosphate et 50% de souffre
• Expérience de Crick et Watson (1953)


  Leur recherche a montré que l'ADN est constitué d'un double hélice et que les deux brins sont complémentaires
• Rosalind Franklin a également été une contribution cruciale dans la découverte de la double hélice, mais n'a pas été reconnue

  
• Découverte des structures de l'ADN

  L'ADN a une double hélice
• Succès du séquençage


  • 1er génome complété/ agent biologique : Phage MS2
  • 1er génome basé sur l'ADN : Phage Phi-X174. Puis : Phage T7
  • 1er organisme vivant libre : Haemophilus influenzae
  • 1er génome eucaryote achevé : Saccharomyces cerevisiae
  • 1er génome eucaryote multicellulaire séquencé : Caenorhabditis elegans
  • 1er génome d'insecte est achevé : Drosophila melanogaster
  • 1er génome de plante séquencé : Arabidopsis thaliana
  • Homo sapiens, 1er projet terminé (2001), séquence consensus de 2,91 milliards de pb, nbr estimé de gènes : 30 000, 95% du génome ne code pour aucun gène !

  
• Dogme central ADN > ARN > protéines

  Il existe 2 façons pour transmettre l'information génétique : dans une même cellule par transcription et traduction, entre 2 générations de cellules par réplication et division cellulaire

  
• Autres ARN formés par la transcription

  • ARNr : il intervient dans la synthèse de protéines car il forme les ribosomes
  • ARNt : ARN de transfert, intervient dans le traitement de l'ARN, dans la traduction
  • ARNmi (mi = micro)
  • ARNns : petits ARN nucléaires, interviennent dans la régulation de l'ARN
  • ARNm : formation de protéine
• Rôle des ribosomes


  Ils prennent le message de l'ARNm et le traduisent pour qu'on puisse le comprendre. Ils produisent donc les protéines
• Différences entre ADN et ARN

  L'ADN est un stockage à long terme, stable, conditionné et inerte. L'ARN est un stockage à court terme, instable et il lui manque de structure secondaire. L'ARN se dégradent très vite. Certains ARN ont une activité enzymatique
• Rôle des protéines


  Elles sont les manifestations physiques de l'information abstraite enregistrée dans le génome
• Transcription inverse


  ARN -> ADN, grâce à la transcriptase inverse (ex : VIH)
• Traduction


  1. Les bases sont lues par groupe de 3 par un ribosome et chaque groupe correspond à 1 peptide

  2. ARNm est produit dans le noyau

  
• Dogme centrale de la biologie moléculaire

  C'est la formation de protéines à partir de l'ADN
• Pour la transcription, par convention, on dit que c'est le brin codant (celui qui porte l'info) qui sert de base (celui du dessus dans le schéma) mais en réalité c'est celui du dessous qui est utilisé (le complémentaire)
• Séquençage de l'ADN


  Il y a 4 bases azotées (ATGC). Lors de la réplication elles se transforment en AUGC qui forment ensuite les protéines. La protéine est un polypeptide (macromolécule), les bases azotés de l'ARN sont lues trois par trois partant du bout 5' vers 3'
• Gène


  L'unité d'information héréditaire. L'ADN code pour d'autres éléments que les protéines, le plus important est l'ARN de transfert qui va lire trois par trois les bases azotés de l'ARN pour former les protéines

  
• 4 étapes de formation d'éléments à partir de l'ADN

  • Formation d'ARN messager qui donnera des protéines
  • Formation d'ARN de régulation
  • Formation d'ARN de transfert
  • Régulation qui se faut directement depuis l'ADN (séquences non-codantes)

  
• ARNmi et ARNsn


  • ARNmi (micro ARN, non codants, intervient dans l'expression des genes)
  • ARNsn (small nucléus ARN, non codants, présent que dans les cellules eucaryotes, présent dans la cellule qui vont intervenir dans la formation des protéines)
• Transcriptase inverse


  1. Utilise le brin d'ARN pour former le brin d'ADN complémentaire (on a un hybride ARN/ADN), puis le brin d'ARN est supprimé et enfin le deuxième brin d'ADN est formé grâce à l'ADN-polymérase

  2. Utilisée chez les rétrovirus et chez les rétrotransposons
• Il n'y a pas de processus qui passe de protéine à ARN
• L'ADN et l'ARN dans le dogme peuvent se répliquer dans certains virus


  Production directe de l'ADN en protéines -> réaliser à partir de E.C car elles avaient déjà des ribosomes
• Exemples de maladies liées à l'information génétique


  • Maladie génétique héréditaire : mucovisicidose
  • Maladie génétique somatique : cancer
  • Maladie du à une aberration chromosomique : trisomie du 21
  • Gènes déterminant des niveaux de risques : apolipoprotéines
  • Gènes impliqués dans la résistance aux maladies : MHC, histocompatibilité
• Différences entre les génomes

  On y retrouve des caractères discrets (couleurs des yeux, des cheveux,...) et diffus (croissance, résistances aux maladies,...). Ces derniers déterminent des niveaux de risque ou amènent la résistance à des maladies

  
• L'important, c'est la conservation de l'information génétique
• cancer


  Maladie due à une aberration chromosomique