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