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Plan du cours Philippe ROUSSEAU Maître de conférence
LMGM, IBCG
Tel: 05 61 33 59 16
Mail: rousseau@ibcg.biotoul.fr
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
cartographie et liaison génétique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Cours 1
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
cartographie et liaison génétique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Historique Génétique Deug T1
Mendel (1865)
Sutton (1902)
Morgan (1914)
Griffith (1928)
Beadle, Ephrussi, Tatum (1941)
Avery,McArty, McLeod (1944)
Watson, Crick, (1953)
Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.
L’acide désoxyribonucléique: l’ADN Génétique Deug T2
Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.
Adénine (A) Guanine (G)
Thymine (T)
Cytosine (C) 5’
P
5’ 3’
S T A S
P P
S G C S
P P
S A T S
P P
phosphate
S C G S
P 3’
Bases
désoxyribose
3’ 5’
Réplication de l’ADN Génétique Deug T3
La structure de l’ADN reflète sa fonction:
Assurer la transmission du matériel génétique
d’une génération à l’autre.
La réplication de l’ADN:
- utilise l’appariement spécifique des bases
- est semi-conservatrice
5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’
ADN parental
ADN néosynthétisé
3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’
Biologie (1995), Campbell, DeBoeck univ.
Notion de gène Génétique Deug T4
Gène: Unité fonctionnelle et physique élémentaire de l’hérédité
qui transmet l’information d’une génération à la suivante.
Un fragment d’ADN, constitué constitué d’une région transcrite
et de séquences régulatrices.
Promoteur Stop
Procaryote
Promoteur Stop
Eucaryote Intron
Exon1 Exon2
Codant
Notion de génome Génétique Deug T5
Génome : Ensemble du matériel génétique contenu dans un jeu de chromosomes
Toujours à base d’ADN les génomes ont des structures et des organisations
qui diffèrent en fonction des organismes
Organisme Taille du Nombre Nombre longueur Longueur
génome de gènes moyen moyenne moyenne
(kb) d’exons des gènes des ARNm
(kb) (kb)
Escherichia coli 4700 C 4000 1 1 1
Hemophilus influenzae 1830 C 1703 1 1 1
Saccharomyces cerevisiae 13500 L 6000 1 1,6 1,6
Homo sapiens 3000000 L 100000 7 16,6 2,2
Kb = kilo base = 1000 bases L = linéaire C = circulaire
Ploïdie: nombre de copie du génome Génétique Deug T6
Haploïde: Une seule copie du génome
Une seule copie de chaque gène
Si un gène est altéré, la fonction qu’il code est modifiée
A B C
A B C
Diploïde: Deux copies du génome
Deux copies de chaque gène
Si un gène est altéré, l’autre copie garde sa fonction et peut donc
compenser la possible perte de fonction
Recombinaison (crossing-over) possible entre les deux copies du génome
Cours 2
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
cartographie et liaison génétique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Fonction du gène Génétique Deug T7
Modèle simple bactérien Unité fonctionnelle: gène
La structure du gène
Promoteur Stop
reflète sa fonction: Assurer RNAP RNAP
l’expression du matériel
génétique.
+1 Transcription
-35 -10 Traduction
Codon Codon
Promoteur: exemple E.coli
initiation Stop
maturation
L’architecture d’une protéine est la
clé de la fonction des gènes.
Importance de l’architecture d’une protéine: Génétique Deug T8
Notion de site actif
+ +
substrat produit
enzyme enzyme
La structure tridimensionnelle de la protéine
(enzyme) définit sa fonction biochimique.
Si la structure tridimensionnelle de la
protéine est modifiée, sa fonction
biochimique peut elle aussi être modifiée.
La mutation du gène peut induire ce type
de modification.
Un gène <-> une enzyme Génétique Deug T9
Beadle & Tatum: Chez Neurospora, isolement de trois groupes de
Biosynthèse de l’arginine
mutants incapables de synthétiser l’arginine en conditions naturelles mais
que l’on peut faire croître sur des milieux de laboratoire contenant des
intermédiaires de la synthèse de l’arginine.
MM MM MM gène a
milieux MM + + +
Précurseur
Ornithine Citruline Arginine
Enzyme A
Sauvage
+ + + +
prototrophe
gène b Ornithine
Mutants
auxotrophes
groupe 1
- + + +
Enzyme B
Mutants gène c
auxotrophes - - + + Citruline
Groupe 2
Mutants Enzyme C
Auxotrophes - - - +
Groupes 3 Arginine
Maladie génétique et enzymes déficientes Génétique Deug T10
Beaucoup de maladies génétiques sont en corrélation avec
la perte de fonction d’une enzyme métabolique.
La mucoviscidose est liée à la perte de fonction d’un
pore à ions chlorure. Il en découle un épaississement du
mucus au niveau des tissus sécrétoires entraînant, entre
autres, des difficultés respiratoires.
Enzymes déficientes: dominance et récessivité Génétique Deug T11
chez les diploïdes
Enzyme
Enzyme
active substrat active substrat Enzyme
+ inactive
+
+ Enzyme
Enzyme
substrat inactive
Enzyme inactive
active
Génotypes Homozygote sauvage Hétérozygote Homozygote mutant
a+/a+ a+/a- a-/a-
Phénotypes [normal] [normal] si haplo-suffisance [déficient]
[déficient] si haplo-insuffisance
[intermédiaire] si co-dominance
Croisement de mutants: la complémentation Génétique Deug T12
Enzyme Enzyme
Enzyme inactive active
Enzyme
inactive active
croisement
Haploïde (n) mutant 1 récessif: [inactif]
Enzyme Enzyme
active inactive
Diploïde (2n) [actif]
Enzyme Enzyme
active inactive Il y a complémentation, les parents
Haploïde (n) mutant 2 récessif: [inactif] n’ont pas de gène mutant en
commun
Croisement de mutants: la non-complémentation Génétique Deug T13
Enzyme
inactive Enzyme
inactive
croisement
Haploïde (n) mutant 1 récessif: [inactif]
Enzyme
inactive
Enzyme Diploïde (2n): [inactif]
inactive
Il n’y a pas complémentation,
les parents ont au moins un
Haploïde (n) mutant 2 récessif: [inactif]
gène mutant en commun
Notion de groupe de complémentation Génétique Deug T14
Groupe de complémentation: Ensemble de mutants ne complémentant pas.
Ensemble des mutants ayant au moins un gène
mutant en commun.
gène a gène b gène c
Soit la voie de biosynthèse suivante chez
la levure: Enzyme A Enzyme B Enzyme C
Pr I1 I2 Pf
Soient quatre mutants indépendants m1 x
de cette voie m2 x
m3 x x
m4 x
Analyse par observation des phénotypes des diploïdes (2n) obtenus par croisement des
haploïdes (n) mutants entre eux :
n + m1 m2 m3 m4 m2
m1
n
+ + + + + + m3
m4
m1 - + + +
m2 - - +
m3 - - Il existe trois groupes de complémentations.
m4 - Il y a au moins trois gènes différents
impliqués dans cette voie de synthèse.
Cours3
p196
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
cartographie et liaison génétique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Mutation: au niveau de l’ADN Génétique Deug T15
Mutation: processus par lequel des gènes passent d’une forme allélique à une autre.
Altération d’une base.
Etape facilitée par les agents mutagènes: Génération 2
- rayons UV *
- rayons X ACGTC
- rayons beta et gamma TGTAG
Génération 1
- acide nitreux
*
- nitrosoguanidine base
Altération d’une ACGTC ACATC
TGTAG TGTAG
réplication
* ACGTC
ACGTC ACGTC ACGTC
TGCAG TGCAG
TGCAG TGCAG
réplication
ACGTC
Deux types de mutations ponctuelles: TGCAG
Transition: changement d’une purine par une autre ou d’une pyrimidine par une autre
Transversion: changement d’une purine par une pyrimidine ou inversement.
Mutation: au niveau protéique Génétique Deug T16
Dans une mutation ponctuelle, le changement de base induit un changement de codon.
Promoteur Stop
Transversion G vers C
ATG CCG TGT TCG TAT ATG CCG TCT TCG TAT
Cys Ser
Les mutations ponctuelles peuvent être:
- faux-sens:
changement de codon et d’acide aminé TGT(Cys) TCT(Ser)
- non-sens:
changement de codon vers un codon stop TAC(Tyr)TAA(Stop)
- silencieuse:
changement de codon sans changement
d’acide aminé CCT(Pro) CCC(Pro)
Conséquence fonctionnelle des mutations: 1 Génétique Deug T17
perte de fonction: mutation qui inactive l’enzyme.
Enzyme Enzyme Enzyme
active active inactive
Enzyme Enzyme Enzyme
active inactive inactive
+/+ +/m m/m
[actif] [?] [inactif]
Conséquence fonctionnelle des mutations: 2 Génétique Deug T18
gain de fonction: mutation donnant une enzyme plus active
ou ayant une activité différente.
Enzyme Enzyme Enzyme
active active active
Enzyme
active Enzyme Enzyme
active active
+/+ +/m m/m
[actif] [?] [?]
Conséquence fonctionnelle des mutations: 3 Génétique Deug T19
conditionnelle: mutation dont les effets ne se voient que
dans certaines conditions physiologiques.
Enzyme
active
Changement
de conditions
Enzyme Enzyme
Enzyme
active active
inactive
Enzyme Enzyme Enzyme
active inactive inactive
Changement Changement
de conditions de conditions
Enzyme Enzyme
active active
+/+ +/m m/m
[actif] [?] [actif] [inactif] [actif]
Autres exemples de mutations Génétique Deug T20
Délétion ou inversion:
Promoteur Stop
Insertion:
Promoteur Stop
Le plus souvent ce type de mutations amènent à une destruction de la phase codante du gène
et donc à une perte de fonction.
Réversion et supression Génétique Deug T21
On parle de réversion ou de supression lorsqu’une mutation en annule une autre
Reversion: annulation de la mutation
mutation reversion
- reversion vraie AAA(Lys) GAA(Glu) AAA(lys)
- reversion équivalente TCC(Ser) TGC(Cys) AGC(Ser)
Supression: annulation des conséquences d’une mutation
- supression intragénique une autre mutation dans le gène qui restaure
l’intégrité de la fonction codée.
ex: si la mutation 1 induit une déformation du site actif, la mutation supressive induit une autre
déformation qui compense celle induite par la mutation1.
- supression extragénique la mutation d’un autre gène qui annule les effets de la
première.
ex: supression de non sens: mutation, dans un gène codant un ARNt, qui transforme l’ARNt de
telle manière qu’il permet l’incorporation d’un aa au niveau d’un codon stop.
Test de fluctuation: Luria & Delbrück Génétique Deug T22
Analyse sur 108 bactérie par cultures de 1 ml
inoculées par 103 bactéries.
culture1
N° culture nb. Colonie T1R
1 mutant
1 1
2 4
culture2 3 0
4 0
5 12
4 mutants 6 0
7 0
8 9
culture3 9 120
10 0
0 mutant
Moyenne 14,6
Il existe une grande fluctuation entre les expériences: les mutations arrivent par hasard.
Fréquence de mutation: loi de Poisson Génétique Deug T23
loi de Poisson donne ici la fréquence d’apparition au hasard d’une mutation :
si i = nombre de cellules au début de la culture = 103
si n = nombre de cellules à la fin de la culture = 108
alors, d = nombre de divisions pour passer de i à n cellules
d = n-i = 108 - 103 d~= n
Alors, si T = le taux de mutation par division
On a: f(la classe 0) = e -Td f(la classe 0) = fréquence des cultures
sans colonie T1R
Donc ln(f o) = -Td
soit T = - (ln(f o)/d) = -(ln(5/10)/ 108) = 0,7 x 10-8
Isolement de mutants résistants chez la levure Génétique Deug T24
Levure [drogueS] Cette expérience est répétée autant de fois
que l’on veut de mutants indépendants
30°C
MC Étalement de 1 ml soit ~108 levures
T
103/ml 108/ml
MC +
MC
drogue
30°C, T
[drogue S] + -
[drogue R] + +
F(drogueR) ~ 108
MC + drogue
Isolement de mutants arg- chez la levure Génétique Deug T25
Cette expérience est répétée autant de fois
que l’on veut de mutants indépendants.
Agent
mutagène
Dilution 106 fois
30°C Étalement de 1 ml
MM
T Soit ~100 levures
+ arg
103/ml 108/ml
MM +
MM
arginine 30°C, T 30°C, T
[arg-] - +
[arg+] + +
MM + arg MM
Cours 4
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
La reproduction sexuée: brassage génétique Génétique Deug T26
n 2n Sordaria n 2n Levure
macrospora
Humain fécondation
n
2n
n 2n
méïose
La méiose: lieu du brassage génétique Génétique Deug T27
La méiose
fécondation réplication méioseI méiose II
n 2n 2n (x 2) n (x 2) n
Brassage interchromosomique Génétique Deug T28
Pour 2 chromosomes, il y a deux arrangements possibles
à la métaphase de la méioses I, et 22 = 4 gametes differents
Brassage intrachromosomique Génétique Deug T29
chiasma crossing-over
Le crossing-over a lieu au niveau
d’un chiasma lors de l’appariement
des chromosomes homologues
en métaphase I
Conséquences du brassage génétique Génétique Deug T30
n n 1ére loi de Mendel
2n
Ségrégation monogénique:
1/2 Arg+
tétrade 1/2 Arg-
Chez les gamètes de l ’hybride
Arg+ Arg-
replication
fécondation & méiose II
méiose I
n
n 2n
n
Conséquences du brassage génétique Génétique Deug T31
Graine Graine
jaune verte J/J x v/v
F1 J/v
100%
F2 = F1 x F1 J 1/2 v 1/2
J 1/2 J/J J/v
75% 3/4
V 1/2 v/J v/v
25% 1/4
Croisement test Génétique Deug T32
J/J x v/v
F1: J/v
Test cross
F1 x F1 F1 x v/v
F2: J 1/2 v 1/2
J 1/2 v 1/2
J 1/2 J/J J/v
v1
v 1/2 v/J v/v J/v v/v
3/4 1/4 1/2 1/2
Phénotype intermédiaire: codominance Génétique Deug T33
x R/R x B/B
R/B
F1
R 1/2 B1/2
F2
=
R 1/2 R/R R/B
F1 x F1
25% 25% 50% B 1/2 B/R B/B
Cours5
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
L’hérédité multigénique Génétique Deug T34
fécondation Am Bm
P
Am Bm méioses Ap Bp
Am Bm
Ap Bp Am Bp
Ap Bp R
diploïde
Ap Bm
Gamètes
parentaux Gamètes
descendants
P = R indépendance génique
P > R liaison génique
Haploïde: Génétique Deug T35
2 gènes indépendants / 2 caractères
Gal1 ¼
P
Gal1 Trp1 ¼
diploïde
+ ¼
Trp1 R
Gal1 et Trp1 sont chacun monogénique
Gal1, Trp1 ¼
P = R, le gène gal1 est indépendant du gène trp1
avec brassage
sans brassage
interchromosomique
gal1 fécondation méioses
[gal-] [gal-,trp-]
[gal-] [gal-,trp-]
ou
[trp-] [+]
trp1 [trp-] [+]
Haploïde: Deux gènes pour un phénotype
Génétique Deug T36
Arg1 & 2 = auxotrophes pour l’arginine
[Arg-] ¼
P
Arg1 [Arg-] [Arg-] ¼
diploïde
Arg2 [Arg-]
[Arg-] ¼
R
[Arg+] ¼
[arg-] n’est pas monogénique
avec brassage
sans brassage
interchromosomique
Arg1 fécondation méioses
[Arg-] [Arg-]
[Arg-] [Arg-]
ou
[Arg-] [Arg+]
Arg2 [Arg-] [Arg+]
diploïde: Génétique Deug T37
deux gènes indépendants
Graine Graine
jaune et lisse verte et ridée
J/J, L/L x v/v, r/r
100% F1 J/v , L/r
F2 = F1 x F1
J, L ¼ v, r ¼ J, r ¼ v, L ¼
J, L ¼ J/J, L/L J/v, L/r J/J, L/r J/v, L/L
9/16 3/16
v, r ¼ v/J, r/L v/v, r/r v/J, r/r v/v, r/L
3/16 1/16 J, r ¼ J/J, r/L J/v, r/r J/J, r/r J/v, r/L
v, L ¼ v/J, L/L v/v, L/r v/J, L/r v/v, L/L
Variations sur le 9:3:3:1 Génétique Deug T38
- 9 :7 Le phénotype apparaît chez l’homozygote pour un des allèles
récessifs.
- 9 :4 :3 Un allèle du 1er gène cache les allèles du 2ème gène.
- 9 :6 :1 Effet additif des allèles récessifs de 2 gènes contrôlant 1
caractère.
- 15 :1 Le phénotype n’apparaît que chez l’homozygote récessif pour
les deux gènes.
- 13 :3 Le phénotype récessif du 1er gène est supprimé par l’allèle
récessif du 2ème gène.
Test-cross pour deux gènes indépendants Génétique Deug T39
Graine Graine Graine
Jaune et lisse verte et ridée F1 verte et ridée
x
Test-cross J/v , L/r v/v, r/r
100% F1
J, L ¼ v, r ¼ J, r ¼ v, L ¼
F2 = F1 x F1
v, r 1 v/J, r/L v/v, r/r v/J, r/r v/v, r/L
9/16 3/16 1/4 1/4
3/16 1/16 1/4 1/4
Cours 6
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
L’hérédité multigénique Génétique Deug T40
fécondation Am Bm
P
Am Bm méioses Ap Bp
Am Bm
Ap Bp Am Bp
Ap Bp R
diploïde
Ap Bm
Gamètes
parentaux Gamètes
descendants
P = R indépendance génique
P > R liaison génique: dgenet = % R
Haploïde: deux gènes liés Génétique Deug T41
levures
Méioses Gal2 Gal2 Gal2,Trp1
Gal2
Gal2 Gal2,Trp1 Gal2,Trp1
Fécondation diploïde
Trp1 + +
Trp1
Trp1 Trp1 +
DP T DR
Gal1 et Trp1 sont chacun monogénique
DP > DR, le gène gal1 est lié au gène trp1
d gal2-trp1 = (1/2 T + DR) / (T+DR+DP) x 100
Haploïde: deux gènes liés Génétique Deug T42
A chaque fois qu’on voit un DR, un DP et deux T arrivent par double crossing-over .
a B a B a B
A b A b A b
DP T DR
a B a B a B
A b A b A b
DP T T
Une formule plus réaliste serait: d a-b = (½ (T-2DR) + 4DR) / (DP+DR+T) x 100
Haploïde: deux gènes liés Génétique Deug T43
d (cM)
DP > DR 2 gènes liés: B
a
d = (½ T + 3DR) / (T + DP + DR) x 100 A b
0 < d < 50cM
DP = DR 2 gènes indépendants:
a B
- 2 gènes sur deux chromosomes
A b
a B
- 2 gènes distants de plus de 50 cM A b
Diploïde: deux gènes liés Génétique Deug T44
x BV/BV x bv/bv
BV/bv x bv/bv
x
F1
P=P R = (1- P)
Test cross
BV bv bV Bv
P/2 P/2 (1-P)/2 (1-P)/2
bv1 BV/bv bv/bv bV/bv Bv/bv
P=P 965 944
d b-v = (1-P) x 100
= (f(b,V) + f(B,v) ) x 100
R = (1- P) 206 185 = ((206+185)/2300) x 100
= 17 cM
Distance génétique : résumé Génétique Deug T45
Haploïde à spores non ordonnées ou ordonnées, distance gène-gène :
d g-g = (1/2 T + DR) / (T+DR+DP) x 100
ou = (½ T + 3DR) / (T + DP + DR) x 100 si double co
< 50cM
Diploïde , distance gène-gène :
d g-g = (1-P) x 100
< 50cM
Recombinaison intragènique: Génétique Deug T46
distance entre allèles
n: [-] Gamètes produits
a a a, [-]
P
b, [-]
ab, [-]
b R
b ++, [+]
n: [-] 2n: [-]
Pas de complémentation
P>>R
Cours 7
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
La préréduction: brassage interchromosomique Génétique Deug T47
Haploïde (n) diploïde (2n) Haploïde (n)
f
f
c c
Positionement aléatoire des 2 asques
possibles et
chromosomes à la métaphase I
équiprobables
La postréduction: brassage intrachromosomique Génétique Deug T48
Haploïde (n) diploïde (2n) Haploïde (n)
f
f
c c
Crossing-over
4 asques
possibles et
équiprobables
Postréduction: la distance gène-centromère Génétique Deug T49
1 La fréquence d’un crossing-over est proportionnelle à la distance génétique
qui sépare les deux positions recombinées.
2 La fréquence des asques post-réduits est proportionnelle à la fréquence
des crossing-over entre un gène suivi et son centromère.
3 La moitié des spores des asques post-réduits ont subit un crossing-over
entre le gène suivi et son centromère.
Donc:
0 cM<= d g-c = F° (c-o) x 100 = F° (recominés)< 33,3 cM
F°(recombinés) = ½ f° (post-réduits)
= (½ post-réduit) / (pré-réduits + post-réduits)
L’hérédité liée au sexe Génétique Deug T50
hétérogamète homogamète
X Y X X
Régions homoloqgues
entre X et Y
Pseudo-autosomales
Autosomes Chromosomes sexuels
L’hérédité liée au sexe Génétique Deug T51
x XR/XR x Xb/Y
F1 XR/Xb XR/Y
XR 1/2 Y1/2
F2
50% 50% = XR 1/2 XR/XR XR/Y
F1 x F1
100% Xb 1/2 XR/Xb Xb/Y
L’hérédité liée au sexe Génétique Deug T52
x Xb/Xb x XR/Y
F1 Xb/XR Xb/Y
Xb 1/2 Y1/2
F2
50% 50% = XR 1/2 Xb/XR XR/Y
F1 x F1
Xb 1/2 Xb/Xb Xb/Y
50% 50%
Cours 8
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Parasexualité chez les bactéries: Génétique Deug T53
transfert de gènes
culture1 culture2
mutations
=
hasard
brassage génétique
par transformation batéries compétentes
par transduction Batériophages
par conjugaison plasmides conjugatifs
transfert de gènes : la transformation Génétique Deug T54
StrR
Entrée d’ADN portant Intégration de l’ADN
le(s) gène(s) transformant par
responsable(s) de StrR recomdinaison (rec)
lysat
rec
StrS StrR
Si deux gènes sont transformés ensemble, il y a cotransformation
Alors on déduit que ces deux gènes sont proches
transfert de gènes : la transduction Génétique Deug T55
Infection par un
bactériophage
(ex: P1 d’E. coli)
StrR
lysat Intégration par recombinaison (rec)
rec
StrS StrR
Infection par un batériophage non virulent
Ayant encapsidé l’ADN portant le(s) gène(s)
responsable(s) de StrR
Si deux gènes sont transduits ensemble, il y a cotransduction
Alors on déduit que ces deux gènes sont proches (d< 2’ d’E.coli pour P1)
transfert de gènes : la conjugaison Génétique Deug T56
Bactérie Bactérie F-
donneuse réceptrice La receptrice
F- F- devient
F+
F+
F-
rec &
HFR aquisition
de gène(s)
F’
F’ &
aquisition
de gène(s)
&
Diploïde
Si deux gènes sont conjugués ensemble, il y a co-conjugaison partiel
Alors on déduit que ces deux gènes sont proches
Fréquence de co-conjugaison Génétique Deug T57
lac+
glc+
arg+
[Hfr, lac+, glc+, arg+, AmpS] Fréquence des
exconjugants [lac+]
[ampR]
[glc+]
bla
lac-
[arg+]
glc-
temps
arg-
[F-, lac-, glc-, arg-, AmpR]
Parasexualité chez les bactéries: Génétique Deug T58
Résumé des transfert de gènes
Conjugaison
Transformation
Transduction
DNase
Cours 9
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Analyse génétique de la dégradation du Génétique Deug T59
lactose chez E.coli Jacob & monod: Prix Nobel 1963
Isolement de trois gènes impliqués dans la dégradation du lactose chez E.coli
Isolement de mutants [lac-]
Tous sont localisés dans la même région
Tous se rassemblent en trois groupes de complémentations (utilisation des F’)
lacZ: gène codant la béta-galactosidase lacZ- [lac-]
lacY: gène codant la perméase lacY- [lac-]
lacA: gène codant la trans-acétylase lacA- [lac-]
La mutation du gène lacI modifie l’expression de de lacZ, Y et A
Dosage de l’activité du gène lacZ:
souche Milieu avec lactose Milieu sans lactose
DlacI 100 UM 100 UM
UM = Unité Miller
Activité béta-galactosidase
+ 100 UM 0 UM
Modèle de la régulation génétique de Génétique Deug T60
l’opéron lactose
Promoteur (P) Sans lactose
Opérateur (O)
lacI ARNP lacZ lacY lacA
Répresseur actif
Avec lactose
Répresseur inactif
lacI lacZ lacY lacA ARNP
Les phénotypes des mutants de l’opéron Génétique Deug T61
lactose vérifient le modèle
Chez un diploïde pour l’opéron lactose (ex: F’ lactose)
Promoteur (P)
Opérateur (O)
Promoteur et Opérateur actifs en CIS
lacI lacZ lacY lacA
F’ lactose
Represseur actif en CIS et en TRANS
lacI lacZ lacY lacA
chromosome
Promoteur (P)
Opérateur (O) Promoteur et Opérateur actifs en CIS
Cours 10
A. Fondements de la Génétique (cours 1 à 4)
1) L'ADN et notion de gène
2) La fonction du gène
3) Mutations géniques
B. Ségrégations de gène(s) (cours 5 à 9)
1) Ségrégation d’un gène au cours de la méiose
2) Ségrégation de plusieurs gènes au cours de la méiose :
- indépendance
- liaison génétique, distance entre les gènes
- cartographie chromosomique
3) Ségrégation chez les bactéries
C. Un exemple d’analyse génétique (cours 10)
Analyse génétique de l’opéron lactose chez E. coli
D. Éléments de génétique des populations (cours 11)
Génétique des Populations Génétique Deug T64
Pour le généticien une population est une communauté de reproduction.
La génétique des populations essaie de définir les fréquences d’allèles dans une
population.
Cas simple du groupe sanguin humain MN
Dans une population de 208 bédouins, On a:
[M] = M/M = 119 [M,N] = M/N = 76 [N] = N/N = 13
Cette population est idéale: - Tous les génotypes se voient (pas de récessivité).
- Les individus se croisent librement (panmixie).
- Aucune sélection.
Alors les croisements donnent: Et on peut écrire:
F M = p = ((2 x 119) + 76) / (2 x 208) = 0,755
M(p) N(q) F N = q = (1-p) = 0,245
M(p) M/M(p2) M/N(pq) M/M = p2 = 0,57 (118,6)
M/N = 2pq = 0,37 (76,9)
N(q) M/N(pq) N/N(q2) N/N = q2 = 0,06 (12,5)
Loi de Hardy-Weinberg Génétique Deug T65
Dans une population isolée d’effectif illimité, non soumise à la sélection et dans
laquelle il n’y a pas de mutation, les fréquences alléliques restent constantes.
Si les accouplements sont panmictiques, les fréquences génotypiques se déduisent
directement des fréquences alléliques selon la relation:
FM = p et FN = q
M/M = p2 M/N = 2pq N/N = q2
On observe:
Blancs Noirs Indiens Esquimaux Aborigènes
USA USA USA Groenland Australie
P2 0,540 0,532 0,776 O,913 0,178
Loi de Hardy-Weinberg si récessivité Génétique Deug T66
La mucoviscidose est une maladie récessive monogénique qui
touche 1 enfant sur 2500 en France.
Selon la loi de Hardy-Weinberg, on a:
a/a = q2 = 1/2500 = 0,0004
Donc q = 0,02
Donc p = 0,98
Et on a: A/A = p2 = 0,964
A/a = 2pq = O,O392 ~ 1/25
Loi de Hardy-Weinberg si récessivité Génétique Deug T67
et liaison au sexe
L’ hémophilie est une maladie récessive monogénique liée au chromosome X
qui touche 1 garçon sur 10000 en France.
Selon la loi de Hardy-Weinberg:
On a chez les garçons (XY):
soit Xa/Y , soit XA/Y
donc Fa = q = 10-4 et FA = p = (1-q) = 0,9999
Donc chez les filles (XX), on a:
a/a = q2 = (10-4 )2 = 10-8
A/A = p2 = 0,9998
a/A = 2pq = 1,9998 10-4 ~ 1/ 5000
Loi de Hardy-Weinberg si multiallélisme Génétique Deug T68
Cas du groupe sanguin humain ABO:
On a : [A] = A/A ou A/o; [B] = B/B ou B/o; [AB] = A/B; [O] = o/o
Si on pose FA = p; FB = q ; Fo = r
Avec p + q + r = 1
Selon la loi de Hardy-Weinberg:
[A] = p2 + 2pr
[B] = q2 + 2qr
[AB] = 2pq
[0] = r2
Limite de Loi de Hardy-Weinberg Génétique Deug T69
La loi de Hardy-Weinberg n’est applicable qu’à une population panmictique.
Cas de la consanguinité (régime fermé):
On observe ce phénomène chez les albinos où 15% (1/6) des individus atteints
(a/a) proviennent de mariages entre cousins. Si la consanguinité n’avait aucun
effet, on aurait seulement 0,5% (1/200) d’individus atteints qui viendraient de
ce type d’unions.
En fait, la consanguinité induit: A/a < 2pq
Il faut faire intervenir un coefficient de Consanguinité dans la loi de Hardy-
weinberg.
Ne sont pas panmictiques, les:
- Régimes fermés = Autogamie, consanguinité, homogamie ( A/a < 2pq )
- Régimes ouverts = hétérogamie ( A/a > 2pq )
