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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 )

				
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posted:6/7/2012
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