C1- Acides Nucléiques / Methodo d'Analyse/ Transfert d'Info Genet

Quelle est la fonction principale des acides nucléiques (polynucléotides) ?

Le maintien de l'information génétique.

Quelle est la différence de rôle entre l'ADN et l'ARN ?

L'ADN est la copie source des informations cellulaires, tandis que l'ARN assure le passage obligatoire des informations du noyau vers la cellule.

Quelles sont les 2 parties de la structure d'un acide nucléique, et à quoi correspondent-elles ?

Une partie monotone (répétition identique) et une partie informative (ordre des bases = codage génétique).

Quels sont les 3 éléments composant un nucléotide ?

Une base, un sucre, et un groupement phosphate.

Quelle est la différence entre un nucléoside et un nucléotide ?

Le nucléoside est une base liée au sucre ; le nucléotide est une base liée au sucre lui-même lié au phosphate.

Quelles sont les 2 familles de bases azotées, et combien de bases contient chacune ?

Les bases puriques (2 bases : adénine, guanine) et les bases pyrimidiques (3 bases : cytosine, thymine, uracile).

Quelle est la différence structurale entre une base purique et une base pyrimidique ?

La base purique possède un noyau purine avec 2 hétérocycles accolés (5 et 6 sommets) ; la base pyrimidique possède un noyau pyrimidine avec 1 seul hétérocycle (6 sommets).

Quels sont les 2 sucres possibles dans les acides nucléiques, et quelle est leur structure de base commune ?

Le désoxyribose et le ribose ; tous deux sont des D-aldopentoses.

Quelle est la nature chimique du groupement phosphate des nucléotides ?

Un triacide, avec au moins 1 fonction sous forme acide dissociable.

Quels sont les 2 types de liaisons présentes dans un nucléotide, et où se situent-elles ?

La liaison N-osidique (entre le sucre et la base, en 1') et la liaison ester (entre le sucre et le phosphate, en 5').

Comment nomme-t-on les nucléosides et nucléotides selon le type de base ?

Nucléosides : suffixe "-osine" pour une base purique, "-idine" pour une base pyrimidique ; nucléotides : nom du nucléoside suivi de "-Phosphate".

Quelles sont les caractéristiques physico-chimiques générales des mononucléotides ?

Le sucre et la base sont dans des plans perpendiculaires ; le sucre et le phosphate confèrent un caractère hydrophile ; ce sont des bases faibles ; ils absorbent les UV.

Qu'est-ce que l'AZT, et quel est son mécanisme d'action ?

Le 3'-Azido-2'deoxythymidine ; converti en nucléoside tri-phosphate, il inhibe la transcriptase inverse.

Qu'est-ce que la cytarabine, et quel est son mécanisme d'action ?

Un nucléoside pyrimidique (cytosine arabinoside) ; converti en nucléotide, il est incorporé dans l'ADN et inhibe l'ADN polymérase.

Par quel type de liaison les mononucléotides sont-ils enchaînés pour former un polynucléotide ?

Des liaisons phosphodiester 3'-5'.

Qu'est-ce que la structure primaire d'un acide nucléique ?

L'ordre des bases (la séquence).

Dans quel sens conventionnel oriente-t-on la lecture d'une chaîne polynucléotidique ?

De 5' vers 3' (côté où le C5' du sucre n'est pas le point de départ d'un phosphodiester = extrémité 5').

Quelle proportion représentent respectivement l'ADN et l'ARN dans le poids de la cellule ?

L'ADN représente environ 1% du poids de la cellule ; l'ARN représente 5 à 10%.

Quelle est la différence de poids moléculaire entre l'ADN et l'ARN ?

Le poids moléculaire de l'ADN est toujours élevé, tandis que celui de l'ARN est variable selon le type.

Quelle différence structurale existe entre l'ADN des procaryotes et celui des eucaryotes ?

L'ADN procaryote est un simple double brin, tandis que l'ADN eucaryote comprend plusieurs doubles brins associés à des protéines.

Quelles sont les 4 bases de l'ADN, et quel est son sucre ?

Adénine, guanine, cytosine, thymine ; sucre = désoxyribose.

Quelles sont les 3 caractéristiques des chaînes de l'ADN ?

Complémentaires, antiparallèles, et hélicoïdales.

Quelles sont les seules associations de bases présentes dans l'ADN, et combien de liaisons hydrogène impliquent-elles ?

Adénine-Thymine (2 liaisons hydrogène) et Guanine-Cytosine (3 liaisons hydrogène).

Que signifie l'antiparallélisme des deux brins d'ADN ?

Les deux brins sont orientés en sens opposés (un brin 5'→3', l'autre 3'→5').

Quelles sont les caractéristiques de la double hélice d'ADN décrite par Watson, Crick et Wilkins ?

Ose-phosphate en périphérie, bases au centre (plans parallèles), hélice droite régulière, axe perpendiculaire au plan des bases, pas de 3,4 nm (10 paires de bases par tour d'hélice).

Par quelles interactions la double hélice d'ADN est-elle stabilisée ?

Les interactions hydrogène entre bases, les forces d'empilement, et les interactions électroniques.

Quelle est la conformation habituelle de l'ADN dans les conditions physiologiques ?

L'ADN-B (hélice droite).

Dans quelles conditions observe-t-on l'ADN-A, et quelle est sa particularité par rapport à l'ADN-B ?

Lors d'une modification des conditions d'hydratation ; c'est aussi une hélice droite mais avec une conformation différente de l'ADN-B.

Quelles sont les caractéristiques distinctives de l'ADN-Z, et quel est son rôle ?

Double hélice gauche, pas supérieur (12 pb), forme de zig-zag, grand sillon très accessible ; important dans la régulation de l'expression des gènes.

Qu'est-ce que le grand sillon et le petit sillon de l'ADN, et à quoi servent-ils ?

Des zones accessibles de la double hélice permettant des interactions hydrogène et électroniques de proximité (nombreuses potentialités d'interaction).

Qu'est-ce que la dénaturation de l'ADN, et par quels facteurs est-elle provoquée ?

La disparition des interactions faibles (hydrogène et électroniques) qui maintiennent les deux brins associés, sous l'effet d'une augmentation de température, de solvants organiques, ou de pH extrêmes.

Qu'est-ce que la renaturation de l'ADN ?

La réassociation des deux brins si la cause dénaturante est supprimée.

Que représentent la structure secondaire et la structure tertiaire de l'ADN, et à quoi correspondent-elles fonctionnellement ?

La structure secondaire est l'enroulement en hélice, la structure tertiaire est le repliement ; ensemble elles constituent l'information fonctionnelle (tandis que la séquence = information codante).

Quelles sont les 4 bases de l'ARN, et quel est son sucre ?

Adénine, guanine, cytosine, uracile ; sucre = ribose.

Quelles sont les caractéristiques générales de l'ARN qui le distinguent de l'ADN ?

Monocaténaire (pas de structure secondaire typique), poids moléculaire variable, linéaire, avec self-complémentarité partielle et des arrangements tridimensionnels préférentiels.

Quelles sont les seules associations de bases présentes dans l'ARN ?

Adénine-Uracile et Guanine-Cytosine.

Quels sont les principaux motifs structuraux observés dans le repliement spatial des ARN ?

Les boucles, les épingles, et les régions hélicoïdales.

Quels sont les 3 groupes importants d'ARN, et quelle proportion représentent-ils ?

ARN ribosomal (70-80%), ARN de transfert (10-15%), ARN messager (1-5%).

Quel est le rôle de l'ARN ribosomal, et à quoi est-il associé ?

Il est associé à des protéines pour former les ribosomes.

Quels sont les ARNr chez les procaryotes, et combien y en a-t-il ?

3 ARNr : 16S, 5S, 23S.

Quels sont les ARNr chez les eucaryotes, et combien y en a-t-il ?

4 ARNr : 18S, 5S, 5,8S, 28S.

Quelles sont les 2 sous-unités du ribosome eucaryote ?

40S et 60S.

Quelle est la taille de l'ARN de transfert (ARNt) ?

70 à 90 nucléotides.

Quelles sont les 2 caractéristiques de la structure primaire de l'ARNt ?

La présence de bases atypiques, et une extrémité 3' de séquence CCA.

Quelles sont les 2 formes de la structure secondo-tertiaire de l'ARNt ?

Sous forme dépliée : en trèfle ; sous forme native : en boomerang.

Qu'est-ce que l'anticodon de l'ARNt ?

Le triplet caractéristique de l'ARNt, situé sur la boucle anticodon, qui reconnaît le codon de l'ARNm.

Quel est le rôle de l'ARN de transfert ?

Le transport des acides aminés sous forme d'ester au cours de la synthèse des protéines.

Quel est le rôle de l'ARN messager ?

Vecteur de l'information génétique entre l'ADN et les protéines.

Quelle est la structure primaire et secondo-tertiaire de l'ARNm ?

Structure primaire : séquence complémentaire du simple brin d'ADN matriciel ; structure secondo-tertiaire : forme linéaire.

Qu'est-ce que l'épissage de l'ARNm, et quelle en est la conséquence ?

La maturation de l'ARN pré-messager (élimination des introns, suture des exons), pouvant donner plusieurs formes du même ARNm.

Qu'est-ce que les ARNsn, et quel est leur rôle ?

De petits ARN nucléaires non-codants (60 à 450 nucléotides), assemblés en snRNP sur les introns des ARN pré-messagers, responsables de l'élimination des introns et de la suture des exons (épissage) lors de la maturation de l'ARNm.

Qu'est-ce que les microARN (miRNA), et quel est leur rôle ?

De petits ARN (21 à 24 nucléotides, environ 1000 gènes) assurant une régulation post-transcriptionnelle par dégradation de l'ARNm ou répression de la traduction.

Que sont les nucléases, et selon quel principe hydrolysent-elles les acides nucléiques ?

Des hydrolases de type estérase qui hydrolysent les liaisons phosphodiesters, agissant in vivo et in vitro.

Quelle est la différence entre DNases et RNases ?

Les DNases sont des désoxyribonucléases (agissent sur l'ADN) ; les RNases sont des ribonucléases (agissent sur l'ARN).

Quelle est la différence entre une exonucléase et une endonucléase ?

L'exonucléase libère par hydrolyse le nucléotide situé à l'extrémité 5' ou 3' ; l'endonucléase hydrolyse une liaison ester interne, sans spécificité (ou avec une spécificité étroite pour les endonucléases de restriction).

Quelle est l'origine biologique des enzymes de restriction ?

Un système de protection des bactéries.

Comment est construite la nomenclature d'une enzyme de restriction (exemple EcoRI) ?

À partir du nom de l'organisme d'origine (Escherichia coli) et d'un numéro d'ordre de découverte (EcoRI = 1ère enzyme trouvée chez E. coli).

Quel type de site l'enzyme de restriction EcoRI reconnaît-elle, et quelles extrémités génère-t-elle ?

Une séquence palindromique ; elle génère des extrémités « cohésives ».

Quel type d'extrémités l'enzyme de restriction HaeIII génère-t-elle après coupure ?

Des extrémités « franches ».

Qu'est-ce que l'hybridation d'une sonde, et à quelle étape préalable est-elle associée ?

L'appariement d'une sonde marquée (radioactive ou fluorescente) sur un brin d'ADN simple brin, réalisé après dénaturation de l'ADN double brin.

Quels sont les 2 types d'ADN polymérases ?

L'ADN-polymérase ADN-dépendante et l'ADN-polymérase ARN-dépendante (transcriptase inverse).

Quels sont les 4 éléments nécessaires au fonctionnement d'une ADN polymérase ?

Une matrice, une amorce, une ADN polymérase, et des dNTPs.

Dans quel sens l'extension par l'ADN polymérase se fait-elle toujours ?

Toujours dans le même sens, de 3' vers 5' sur la matrice (donc synthèse du nouveau brin de 5' vers 3').

Quelles sont les 3 étapes d'un cycle de PCR, et à quelles températures se déroulent-elles ?

Dénaturation (94°C), hybridation (60-65°C), synthèse/élongation (72°C).

Quel est le facteur d'amplification théorique après n cycles de PCR, et quel facteur obtient-on après 30 cycles ?

Facteur théorique 2^n ; après 30 cycles, facteur d'amplification de 10^6 à 10^8.

Quelle ADN polymérase est utilisée en PCR, et pourquoi ?

L'ADN polymérase de Thermus aquaticus (Taq), car elle résiste aux hautes températures de dénaturation.

Quelles sont les 4 étapes de la détection d'une mutation par PCR-RFLP ?

Extraction de l'ADN, amplification de la région concernée, digestion par une enzyme de restriction spécifique, puis électrophorèse et détermination de la taille des amplicons.

Dans l'exemple de la drépanocytose en PCR-RFLP, que révèle la coupure ou l'absence de coupure par l'enzyme DdeI ?

La mutation abolit le site de coupure de DdeI : l'amplicon normal est hydrolysé (168 pb + 93 pb), tandis que l'amplicon muté n'est pas coupé (261 pb).

Dans quels domaines la PCR trouve-t-elle des applications, selon le cours ?

La microbiologie (détection/quantification de microorganismes), la génétique (polymorphismes, mutations), la cancérologie (altérations tumorales), et la médecine légale/criminologie.

Qu'est-ce que la RT-PCR, et quelle enzyme intervient en premier ?

Une approche (semi-)quantitative de l'expression d'un gène : l'ARNm est rétrotranscrit en ADNc grâce à une ADN polymérase ARN-dépendante (transcriptase inverse), puis amplifié par PCR.

Qu'est-ce que le Ct (cycle threshold) en PCR quantitative (PCR en temps réel) ?

Le cycle auquel la fluorescence dépasse un seuil (threshold), permettant une quantification liée au logarithme de la concentration initiale.

Que permet la PCR digitale, et sur quel principe statistique repose sa quantification ?

Une quantification absolue (copies cibles/mL) à partir de la lecture des compartiments positifs/négatifs, selon la loi de Poisson.

Sur quelle méthode enzymatique repose le séquençage d'ADN de 1ère génération (méthode de Sanger) ?

La méthode de terminaison de chaîne aux didésoxynucléotides.

Quels sont les 5 outils nécessaires au séquençage de Sanger ?

Un fragment simple brin amplifié (matrice), une amorce, une ADN polymérase ADN-dépendante, des dNTPs, et des ddNTP fluorescents ou radiomarqués (1% par rapport aux dNTP).

Quelle est la différence structurale entre un dNTP et un ddNTP, et sa conséquence sur la synthèse ?

Le ddNTP est un 2'-3'-didésoxyribonucléotide (absence de OH en 3') ; son incorporation stoppe l'élongation de la chaîne, contrairement au dNTP classique.

Quel est le principe général du séquençage de nouvelle génération (NGS, 2ème génération) ?

Un séquençage par synthèse massif parallèle, permettant l'analyse simultanée de nombreuses régions et/ou de nombreux patients.

Quelles sont les principales étapes du NGS ?

Fragmentation de l'ADN, ligation d'adaptateurs, hybridation sur puces de séquençage, séquençage par synthèse, alignement des séquences produites, comparaison à des bases de données.