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1
Introduction générale
2
Génétique étude scientifique de l'hérédité et
des variations Hérédité (vient de heres,
héritier) Variation chaque individu a des
caractères différents de ses parents Chromosomes,
gènes, locus, allèles, dominant, récessif,
génotype, phénotype, homozygote, hétérozygote,
haploïde, diploïde ?
3

• Les génétiques
• Génétique formelle
• Génétique moléculaire
• Génétique des populations
• Génétique et Evolution
• Génomique

• Gènes et Chromosomes
• 1859 Darwin De lorigine des espèces
• 1865 Mendel notion de gène
• 1900 deVries, Correns, Von Tschermack
• 1910 Morgan les gènes sur les chromosomes de la
  drosophile
• 1913 Sturtevant cartes génétiques

4

• LADN
• 1941 un gène -gt une protéine
• 1944 support de linformation génétique
• 1953 la double hélice
• 1958 Réplication de lADN
• 1960 Découverte de lARN messager
• 1966 Le code génétique

• Les outils de la biologie moléculaire
• 1971 Les enzymes de restriction
• 1973 Clonage dans une bactérie
• 1977 Les méthodes de séquençage
• 1977 Les introns
• 1985 Amplification de lADN par la PCR

5

• Les génomes, la modification des gènes
• 1991 premier pas de la thérapie génique
• 1992 premier chromosome deucaryote séquencé
• 1996 premier génome eucaryote séquencé
• 1997 Dolly
• 2000 génome de drosophile
• 2001 génome humain
• 2002 génome de la souris
• 2003 125 génomes séquencés

6

• Gène information portée par une séquence d ADN
  vouée à être transcrite.
• Génome ensemble de l information génétique
  d un individu.
• Mutation Changement(s) de linformation
  génétique (ADN) donc héréditaire(s).
• Réversion passage de létat mutant à létat
  sauvage
• Suppression 2 mutation qui compense les effets
  de la 1.
• Haploïde individu ayant un seul lot de
  chromosomes
• Diploïde Individu possédant deux exemplaires de
  chacun des chromosomes constitutifs de l espèce.
• Allèles différentes formes d un gène
• Hétérozygote cellule ou individu diploïde ayant
  2 allèles différents.
• Homozygote cellule ou individu diploïde ayant 2
  allèles identiques.
• Dominant/récessif Si l hétérozygote a1/a2 a le
  même phénotype que l homozygote a1/a1, l allèle
  a1 est dominant et a2 est récessif
• Caractère paramètre observable au niveau dun
  individu, dune cellule ou dune molécule.

• Phénotype ensemble des caractères observables.
• Génotype description des alléles portés par un
  individu.
• Chromosome ADN Protéines (chromatine)
  contient un centromère, 2 télomères et plusieurs
  ARS (Séquences autonomes de réplication).
• Chromatide Un chromosome en 1 division
  méiotique possède 2 chromatides.
• Centromère 1 par chromosome, permet
  lassociation des chromosomes aux fibres du
  fuseau au moment de la division cellulaire
  (mitose ou méiose).
• Télomère extrémité des chromosomes.
• Conversion forme de recombinaison, échange non
  réciproque de matériel génétique (ADN).
• Crossing-over échange réciproque de segments
  homologues d ADN après cassure double-brin et
  réunion.
• Distance génétique donnée par la fréquence de
  Crossing-over entre deux marqueurs
  chromosomiques.
• Locus emplacement d un gène.

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Chromosomes et hérédité
Chaque cellule humaine contient 2 lots de 23
chromosomes pour un total de 46 chromosomes.
Pour chaque paire, un chromosome vient du père et
l'autre vient de la mère.
8
Qu'est-ce qu'un chromosome ?
9
Les chromosomes d'une même paire sont dits
homologues.
Deux chromosomes homologues sont presque
identiques. La plupart des gènes sont identiques,
mais certains peuvent être légèrement différents.
Ce gène déterminant la couleur des yeux existe en
deux variétés différentes (notées B et b)
appelées allèles.
10
Les allèles occupent un emplacement précis sur le
chromosome locus (pluriel loci)
Locus de l'allèle b
Locus de l'allèle B
B et b occupent le même locus sur le chromosome 15
11
Certains allèles ne se dominent pas l'un l'autre.
Les deux s'expriment s'ils sont présents. On les
dit alors codominants.
L'allèle B est dominant sur l'allèle b. L'allèle
b est dit récessif par rapport à l'allèle B.
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Génotype type d'allèles portés Ex. BB ou Bb ou
bb
Phénotype caractère physique déterminé par le
génotype Ex. yeux bruns ou yeux bleus
Quel serait le génotype d'une personne au
phénotype yeux bleus?
bb
Quel serait le génotype d'une personne aux yeux
bruns?
BB ou Bb
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Un individu portant deux allèles identiques (ex.
BB ou bb) est dit homozygote pour le caractère
déterminé par ces allèles.
Un individu portant deux allèles différents (Bb
par ex.) est dit hétérozygote.
Quel serait le génotype d'un hétérozygote aux
yeux bruns?
Bb
14
Les chromosomes homologues portent les deux
formes alléliques du même gène.
GENE LOCI
DOMINANT allele
P
a
B
P
a
b
RECESSIVE allele
GENOTYPE
PP
aa
Bb
HOMOZYGOUSfor thedominant allele
HOMOZYGOUSfor therecessive allele
HETEROZYGOUS
15
Haploid gametes (n 23)
Le cycle de développement chez l'Homme
Egg cell
Sperm cell
MEIOSIS
FERTILIZATION
Diploidzygote (2n 46)
Multicellulardiploid adults (2n 46)
Mitosis anddevelopment
16
Chromosomes
Chromosomeduplication
Centromere
Sister chromatids
Centromere
Chromosomedistributiontodaughtercells
Sister chromatids
17
La mitose
18
La méiose
Chacun des deux parents ne transmet à son enfant
qu'un seul de chacun de ses chromosomes
homologues.
Les gamètes, spermatozoïdes ou ovules, ne
contiennent qu'un seul exemplaire de chaque paire
d'homologues.
Cellule somatique 46 chromosomes Gamètes 23
chromosomes
19
Les gamètes sont produits par méiose.
Cellule germinale à 46 chromosomes
Gamètes à 23 chromosomes
Au cours de la méiose, les chromosomes homologues
se séparent.
20
Cellule à 5 paires de chromosomes homologues.
Au cours de la méiose, les chromosomes homologues
se séparent.
2
2
Gamètes ne contenant qu'un seul exemplaire de
chaque chromosome
21
À chaque méiose, la séparation des homologues se
fait au hasard.
Une cellule humaine à 46 chromosomes peut former
plus de 8 millions de gamètes différents selon la
façon dont se séparent ses homologues à la méiose.
22
Quel serait le génotype de parents aux yeux bruns
ayant un enfant aux yeux bleus?
Bb
23
Cellule diploïde
cellule possédant ses chromosomes en double.
cellule à 46 chromosomes chez l'humain.
cellules somatiques
Cellule haploïde
cellule ne possédant qu'un seul exemplaire de
chaque chromosome. cellules à 23 chromosomes
chez l'humain. gamètes (spermatozoïdes ou
ovules)
24
La transmission des caractères
À la méiose, les homologues se séparent
Ex. Parents hétérozygotes aux yeux bruns (Bb)

• 50 des spermatozoïdes sont B et 50 b
• 50 des ovules sont B et 50 b

25
On ne peut prévoir quel spermatozoïde (B ou b)
fécondera quel ovule (B ou b).
Il faut envisager toutes les possibilités.
26
C'est plus simple de représenter toutes les
possibilités par un échiquier de Punnett
2 chances sur 4 d'obtenir un enfant Bb
1 chance sur 4 d'obtenir un enfant bb
27
Si ce couple avait quatre enfants, peut-on
conclure qu'un des quatre a nécessairement les
yeux bleus?
Quelle est la probabilité pour ce couple, s'ils
ont deux enfants, que les deux aient les yeux
bleus?
1/4 x 1/4 1/16
Quelle est la probabilité que leur premier enfant
soit une fille aux yeux bruns?
1/2 x 3/4 3/8
28
Quelle serait la probabilité pour un couple où
l'homme est Bb (donc yeux bruns) et où la femme a
les yeux bleus (donc bb) d'avoir un enfant aux
yeux bleus?
Probabilité d'une fille aux yeux bleus?
29
Les étapes de la méiose
Deux étapes
30
La reproduction sexuée, source de variation
génétique

1. l'assortiment indépendant des chromosomes
2. le crossing-over (ou enjambement)
3. la fécondation aléatoire

31
L'assortiment indépendant des chromosomes
POSSIBILITY 1
POSSIBILITY 2
Two equally probable arrangements of chromosomes
at metaphase I
Metaphase II
Gametes
Combination 1
Combination 2
Combination 3
Combination 4
32
Le crossing-over
33
La fécondation aléatoire
Un gamète 223 possibilités différentes soit 8
388 608 Ovule spermatozoïde 8 millions x 8
millions 70 368 744 177 664
34
Hypothèses historiques

• qui a le rôle principal dans la conception d'un
  enfant ?
• est-ce le père ?
• est-ce la mère ?
• ovistes l'embryon est préformé dans l'œuf
• animalculistes l'embryon est préformé dans le
  spermatozoïde

35
Van Leeuwenhoek (1632-1723)
Niklaas Hartsoeke (1694)
36
Mendel compte ses petits pois
White
1
Removed stamensfrom purple flower
Stamens
Carpel
2
Transferred pollen from stamens of white flower
to carpel of purple flower
PARENTS(P)
Purple
3
Pollinated carpel matured into pod
4
Planted seeds from pod
OFF-SPRING(F1)
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Démarche de Mendel

• Organisme modèle plantes à fleur avec
  auto-fécondation.
• Choix de caractères observables et discontinus
  (forme du pois, couleur, ...).
• Mendel part de souches pures (sélectionnées par
  des semenciers) concernant un ou plusieurs
  caractères considérés.
• Le pois se reproduit normalement par
  auto-fécondation.
• On peut cependant réaliser une fécondation
  croisée de façon contrôlée.

Source http//www.fundp.ac.be/bioscope/1886_mende
l/mendel.html
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Le choix des caractères
FLOWER COLOR

• Mendel choisit 7 caractères qui présentent deux
  formes faciles à distinguer. Il évite
  soigneusement les caractères quantitatifs
  continus (tels la largeur des feuilles), pour ne
  retenir que des caractères "tout ou rien".
• forme de la graine à maturité (ronde ou
  irrégulière)
• couleur de l'albumen (jaune pâle ou vert intense)
• couleur extérieure de la graine (blanche ou
  gris-brun)
• forme de la cosse à maturité (enflée ou
  contractée entre les graines)
• couleur de la cosse avant maturité (verte ou
  jaune)
• position des fleurs (axiales ou terminales)
• longueur de la tige (1 pied ou 6 pieds)
• la longueur de la tige est un critère
  quantitatif, mais Mendel ne l'utilise que pour
  deux variétés de pois avec des tailles très
  différentes, et dont la descendance présente
  l'une ou l'autre des tailles plutôt qu'une taille
  intermédiaire.

Purple
White
FLOWER POSITION
Axial
Terminal
SEED COLOR
Yellow
Green
SEED SHAPE
Round
Wrinkled
POD SHAPE
Inflated
Constricted
POD COLOR
Green
Yellow
STEM LENGTH
Tall
Dwarf
39
(No Transcript)
40
Les caractères des hybrides

• Pour chacun des croisements de deux variétés ne
  différant que par un caractère, l'une des deux
  formes parentales se retrouve chez tous les
  hybrides. Mendel qualifie ce trait de dominant,
  et celui qui ne se manifeste pas de récessif.
• Les traits dominants sont les suivants
• forme de la graine à maturité (ronde)
• couleur de l'albumen (jaune pâle)
• couleur extérieure de la graine (gris-brun)
• forme de la cosse à maturité (enflée)
• couleur de la cosse avant maturité (verte)
• position des fleurs (axiales)
• longueur de la tige (6 pieds)

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Première observation

• Un organisme a deux gènes (allèles) pour chaque
  caractère.
• Chacun des gènes vient de l'un des parents

P GENERATION(true-breedingparents)
Purple flowers
White flowers
All plants have purple flowers
F1 generation
Fertilization among F1 plants(F1 x F1)
F2generation
3/4 of plantshave purple flowers
1/4 of plantshave white flowers
42
Croisement réalisés et résultats obtenus
Notion de Dominance - Récessivité
43
La première génération après les hybrides

• Dans chacune des 7 expériences, les proportions
  entre caractères dominants et récessifs sont
  approximativement de 31.
• Le caractère dominant peut avoir deux
  significations celui du caractère parental ou de
  l'hybride. Ces deux cas peuvent être distingués à
  la génération suivante.

44
GENETIC MAKEUP (ALLELES)

• Une cellule germinale ne porte que l'un des deux
  allèles de chaque paire.

P PLANTS
PP
pp
All P
All p
Gametes

• Les paires d'allèles se séparent pendant la
  formation des gamètes.
• Ce sont les lois de ségrégation de Mendel.
• Les allèles peuvent être dominants ou récessifs.

F1 PLANTS(hybrids)
All Pp
Gametes
1/2 P
1/2 p
P
P
Eggs
Sperm
PP
F2 PLANTS
p
p
Pp
Pp
Phenotypic ratio3 purple 1 white
pp
Genotypic ratio1 PP 2 Pp 1 pp
45
Le jeu du hasard de l'hérédité
46
HYPOTHESIS DEPENDENT ASSORTMENT
HYPOTHESIS INDEPENDENT ASSORTMENT
RRYY
rryy
PGENERATION
RRYY
rryy
ry
ry
Gametes
RY
RY
Gametes
F1GENERATION
RrYy
RrYy
Eggs
Sperm
RY
RY
1/2
1/2
Eggs
RY
1/4
RY
1/4
ry
ry
1/2
1/2
rY
1/4
rY
1/4
RRYY
Ry
1/4
Ry
1/4
RrYY
RrYY
F2GENERATION
ry
1/4
ry
1/4
RRYy
rrYY
RrYy
Yellow round
RrYy
RrYy
RrYy
RrYy
9/16
Actual resultscontradict hypothesis
Green round
rrYy
RRyy
rrYy
3/16
ACTUAL RESULTSSUPPORT HYPOTHESIS
Yellow wrinkled
Rryy
Rryy
3/16
Assortiment indépendant de 2 caractères
Yellow wrinkled
rryy
1/16
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La généralisation des lois de Mendel

• la dominance incomplète (œillets)
• les allèles multiples (groupes ABO)
• la pleïotropie (tigres atteints de strabisme et
  ayant une pigmentation anormale)
• l'épistasie (action d'un gène sur l'expression
  d'un autre)
• l'hérédité polygénique (couleur de la peau)
• hérédité et environnement (gamme de phénotypes)

48
La dominance incomplète
49
La dominance incomplète
P GENERATION
Whiterr
Red RR
Gametes
R
r
PinkRr
F1 GENERATION
R
r
1/2
1/2
R
R
1/2
1/2
Sperm
Eggs
RedRR
r
r
1/2
1/2
PinkRr
PinkrR
F2 GENERATION
Whiterr
50
L'hérédité polygénique
P GENERATION
aabbcc(very light)
AABBCC(very dark)
F1 GENERATION
AaBbCc
AaBbCc
Eggs
Sperm
Fraction of population
Skin pigmentation
F2 GENERATION