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Le noyau

Information génétique

Dr Célia RAVEL

PLAN

• 1. le noyau contient l’information génétique– Duplication de l’ADN– Rôle de l’ADN: synthèse des protéines

• 2. Modifications du génome– Anomalie niveau ADN– Anomalie niveau chromosome

Le noyauNoyau

nucléole

Réticulum endoplasmique granuleux

Réticulum endoplasmique lisse

Appareil de Golgi

centriolesmitochondries

Membrane plasmique

cytosquelettelysosomes

Mb nucléaire

Nombre de chromosomes dans les différentes espèces

Chimpanzépatates

humains

poulet

grenouille

Petit pois

Qu’est ce que le génome humain?

• Gène + chromosome

• Gène: unité héréditaire qui peut transmettre de l’information aux cellules par l’intermédiaire de ses constituants biochimiques.

• Demeure du gène: gene’s home (lieu où résident tous les gènes)

Le noyauCaryotype: 46 chromosomes

Chaque être humain a des caractères héréditaires individuels

Les gènes déterminent les caractères individuels

Les chromosomes sont le support de l’information héréditaire

PLAN

• 1. le noyau contient l’information génétique– Duplication de l’ADN– Rôle de l’ADN: synthèse des protéines

• 2. Modifications du génome– Anomalie niveau ADN– Anomalie niveau chromosome

Mitose

2n

4n

2n 2n

Cellules diploïdes

n: contenu en ADN

?

Double Hélice d’ADN

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T C G

G C

Double Hélice d’ADNComposée de trois éléments distincts :

• Un sucre • Des bases :

– Adénine (A),– cytosine (C),– guanine (G)– thymine (T)

• - Du phosphate liant les sucres entre eux

• maintien par des liaisons hydrogènes.

Les bases doivent toujours s’apparier de la façon suivante: G-C ou A-T

C A A T TG

A AT TCG

A

T C G

G C

L’ordre défini de ces bases constitue la carte génétique propre à chaque individu.

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

AA

TT

CG

TG

T C G

C

AA

TT

G

CA

AG C

A

T

C

G

A

T

T

C

1 molécule d’ADN

2 molécules d’ADN

Complexe enzymatique

de réplication

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

AA

TT

CG

TG

T C G

C

AA

TT

G

CA

AG C

A

T

C

G

A

T

T

C

1 molécule d’ADN

réplication

semi-conservatrice

Les deux chaînes nucléotidiques, face à face dans la double hélice, étant

parfaitement complémentaires, chacune peut, après leur séparation, servir de modèle pour la formation

d’une nouvelle chaîne complémentaire.

La molécule d’ADN obtenue par réplication est constituée d’un brin

parental et d’un brin totalement synthétisé de novo

Duplication de l’ADN lors de la division cellulaire

• Lorsque les cellules se divisent, tout se dédouble dans la cellule. Dans le noyau, les chromosomes, et donc les chaînes d’ADN qui le composent, se recopient par un mécanisme particulier.

• Si tout se passe bien, une chaîne d’ADN se dédouble en deux chaînes identiques à la première.

• La division cellulaire ou mitose conduit à deux cellules identiques y compris au niveau du noyau et donc de l’ADN.

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

AA

TT

CG

TG

T C G

C

AA

TT

G

CA

AG C

A

T

C

G

A

T

T

C

1 molécule d’ADN

Complexe enzymatique

de réplication Brin porteur d’une erreur

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

T A C C A A T TG

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

AA

TT

CG

TG

T C G

C

AA

TT

G

CA

AG C

A

C

G

A

T

T

1 molécule d’ADN

Complexe enzymatique

de réplication

T

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

T A C C A A T TG

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T

AA

TT

CG

TG

T C G

C

AA

TT

G

CA

AG C

A

C

G

A

T

T

1 molécule d’ADN

Complexe enzymatique

de réplication

A

A

Système de réparation de l’ADN

Lésions de l’ADN

Réparation des lésions de l’ADN

Xeroderma pigmentosum

Pathologie cutanée

Extrême sensibilité aux UV

Prédisposition aux cancers cutanés

Anomalies de la réparation de l’ADN

PLAN

• 1. le noyau contient l’information génétique– Duplication de l’ADN– Rôle de l’ADN: synthèse des protéines

• 2. Modifications du génome– Anomalie niveau ADN– Anomalie niveau chromosome

La cellule eucaryote

organites

protéines

gènes

Synthèse des protéines

T A C C A A T T

3’

5’

5’

3’

C G

G A AT TCA T G G

initiation

TC G

G C A

Codon stop

ADN(gène)

A

T C G

G C

U ACA G CU GG U U A ARNm(messager)

transcription

méthionine alaninearginine

PROTEINEtraduction

Le code de la vie

A

U

CA

U

C

T A CC

G A T G C G

G CTA

CC

A T T C

G

TT

G C A

A

C G

G C

G

AA

G T TCA T G GTC G

UC

UG GUC

G

AU

C

G

G

A

A A

ARN messager en formation

ARN polymérase

Chaine transcrite

TRANSCRIPTION

Synthèse des protéines

méthionine alaninearginine

T A C C A A T T

3’

5’

5’

3’

C G

G A AT TCA T G G

initiation

TC G

G C A

U ACA G CU GG U U A

Codon stop

ADN

ARNm(messager)

PROTEINE

A

T

transcription

traduction

C G

G C

codon

U ACA G CU GG U U A

ARN messager

codon codon codon codon

ARN de transfert (ARNt)

U A C

anticodon

Traduction en protéines

U ACA G CU GG U U A

ribosome

met

U A C

Traduction en protéines

U ACA G CU GG U U A

met

AG C

arg

Traduction en protéines

U ACA G CU GG U U A

met

AGC

arg ala

Traduction en protéines

U ACA G CU GG U U A

met

AGC

arg ala

STOP

PLAN

• 1. le noyau contient l’information génétique– Duplication de l’ADN– Rôle de l’ADN: synthèse des protéines

• 2. Modifications du génome– Anomalie niveau ADN– Anomalie niveau chromosome

Mutations ponctuelles

Mutations ponctuelles

Mutations ponctuelles

Mutations ponctuelles

Causes et transmission des mutations

• Une mutation peut survenir à tout moment dans n'importe quelle cellule de l'organisme.

– Elle peut être spontanée (résultant d'une erreur de recopiage de l'ADN car aucun système n’est parfait…)

– ou induite par des agents qualifiés de « mutagènes », qui peuvent être chimiques ou physiques (par exemple les rayons ultra-violets ou la cigarette).

Causes et transmission des mutations

• Nous réparons l'immense majorité des mutations mais parfois celle-ci échappe à la réparation et se « fixe » dans l'ADN.

• Une mutation ne sera transmissible que si elle se produit au niveau des cellules sexuelles. La descendance héritera alors de la mutation. Si une mutation apparaît dans un autre type de cellule (par exemple dans le foie), elle ne sera pas transmissible à la descendance mais pourra quand même provoquer une maladie chez l'individu touché (cancer du foie, par exemple).

EXEMPLE

MUTATION

CHANGEMENT DE PHENOTYPE

Sexe chromosomique

fécondation

fusion de 2 génomes haploïdes

Rétablissement du génome diploïde de l’oeuf

caryotype: XX XY

Sexe phénotypique

Femelle Male

Organes génitaux externes (OGE), caractères sexuels secondaires

2 chromosomes très différents

D’après D. PAGE

46,XX 46,XY

Bras court P

Bras long Q

PAR1 Région pseudo-autosomale 1

PAR2 Région pseudo-autosomale 2

ZoneNon recombinante

Avec l’XMâle spécifique

Centromère

Hétérochromatine

Régioneuchromatiquedu bras long

Gène SRY

AZFAzoospermia factor

Chromosome Y

SRY facteur de détermination testiculaire

L’étude génétique de sujets ayant une dissociation entre leur caryotype et leur phénotype (homme XX femme XY) a permis de préciser le segment du chromosome Y impliqué dans la différenciation sexuelle. L’effet masculinisant du Y est lié à la présence d’un TDF.

D’après D. PAGE, 2001

YX

Anomalies du sexe chromosomique

• on peut être mâle avec deux chromosomes X: – il suffit qu’un chromosome porte SRY.

• Il est possible à l’inverse d’être femelle avec une formule XY:– il suffit que Y ait perdu son SRY.

X

SRY

Y

SRY

SRYRégions pseudoautosomiquesRégions pseudoautosomiques

Événement de Événement de recombinaison illégitimerecombinaison illégitime

PLAN

• 1. le noyau contient l’information génétique– Duplication de l’ADN– Rôle de l’ADN: synthèse des protéines

• 2. Modifications du génome– Anomalie niveau ADN– Anomalie niveau chromosome

Différence entre Mitose et Méiose

2n

4n

n

2n 2n 2n2n

2n

4n

Cellules diploïdes

Cellules haploïdes

n n n

MITOSE MEIOSE

n: contenu en ADN

MEIOSE♂

♀

♀

Le crossing overPaire de chromosomes

homologues

Chromatides recombinéesChromatides soeurs

Points de contact

Chromatides recombinées

Non disjonction méiotique

Trisomie 21

Caryotype sanguin en bande RMr XY, 35 ans vient consulter pour infertilité. Son spermogramme montre une azoospermie

Diagnostic?

SD Klinefelter: clinique

– 1/800 hommes– 47, XXY– Stérilité : le plus souvent azoospermie– Gynécomastie – Atrophie testiculaire– Homogène ou en mosaïque 47,XXY ou 47,XXY/46,XY

Syndrome de Turner

Modifications du génomeLes modifications génétiques peuvent donc

intervenir à deux niveaux

• Anomalies de nombre ou de structure des chromosomes.

On parle dans ce cas d'anomalies chromosomiques. Elles sont généralement visibles au microscope.

Trisomie 21 (3 chromosomes 21 au lieu de 2)SD de Klinefelter 47,XXYSD de Turner 45,X0

• Anomalies touchant des régions bien plus petites de l'ADN.

On parle dans ce cas de mutations (génétiques).

Autres utilisations possibles de l’ADN…

L’ADN et synthèse de médicaments

Pancréas

T A C C A A T T

3’

5’

5’

3’

C GG A AT TCA T G G

initiation

TC GG C A

Codon stop

ADN(gène)

AT C G

G C

(photo BIORAD) protéine

amniocentèse

Fraction liquide

Études biochimiques et enzymatiques

Études biochimiques et chromosomiques (caryotype)

dépister des gènes défectueux

ADN et médecine légale

• Polymorphisme génétique

• Ce sont les polymorphismes génétiques qui sont détectés lors des tests de paternité ou lorsque la police scientifique réalise des empreintes génétiques sur un suspect.

T A C C A A T TC G

G A AT TCA T G GTC G

G C A A

T C G

G C

FIN…