2. Analyse génétique transmission

Critères pour organisme modèle

▪ Taille compatible avec l’analyse en laboratoire

▪ Culture et entretien faciles (milieu synthétique, conditions d’élevage,…)

▪ Temps de génération court pour optimiser le nombre de générations analysées

▪ Polymorphisme important et facile à observer

▪ Contrôle possible de la reproduction afin de choisir les croisements effectués

▪ Un génome de petite taille pour les applications moléculaires et un nombre de chromosomes restreint pour faciliter la cartographie

▪ Des outils moléculaires disponibles permettant de modifier facilement leur génome

Type sauvage

Organisme qu’on trouve dans la nature et qui possède une forme normale de n’importe quelle propriété

≠ type mutant

Croisement entre lignée pure

➢ Lignée dont les individus sont identiques pour un caractère donné.

➢ Croisés entre eux, donnent des individus identiques (homozygotes).

➢ Les individus de lignée pure se ressemblent entre eux et à leurs géniteurs à travers plusieurs générations d’autofécondation (4 ou 5).

➢ Une lignée pure fournit toujours un seul type de gamètes pour un gène donné.

1re loi de Mendel

Uniformité des hybrides de première génération F1

Si on croise deux hétérozygote

rapport 3:1 (3 dominant, 1 récessif)

Si on croise un hétéro un homozygote

1:1

2e Loi de Mendel

loi de Mendel sur la ségrégation égale

1. Un facteur héréditaire appelé gène est nécessaire pour produire la couleur du pois

2. Chaque plante possède une paire de ce type de gènes

3. Le gène existe sous deux formes appelées allèles et sont représentés:

    Y: désigne le phénotype jaune

    y: désigne le phénotype vert

4. Une plante peut-être Y/Y, y/y ou Y/y. (homozygote ou hétérozygote)

5. Dans la plante, Y/y donne le caractère ou le phénotype jaune comme dominant et

vert comme récessif.

6. Lors de la méiose, les membres d’une paire de gène se répartissent de façon égale entre les gamètes mâles et femelles.

Cette séparation s’appelle la 2ème loi de Mendel ou la loi de la ségrégation égale

7. Chaque gamète contient un seul jeu de la paire de gènes.

8. Fécondation, les gamètes fusionnent au hasard, indépendamment des allèles qu’ils portent

9. La fécondation donne un zygote

Une plante peut-être Y/Y, y/y ou Y/y (homozygote ou hétérozygote)

Rapports: 1:1; 3:1 et 1:2:1 servent:

➢ diagnostic à la transmission de gènes individuels

➢ reposent tous sur la ségrégation égales chez un hétérozygote.

Dominance incomplète (absence de dominance)

Deux allèles (chez les hétérozygotes) conduisent à un phénotype intermédiaire (entre les phénotypes des deux parents).

→ 1:2:1

=> Groupe sanguin ABO, drépanocytose, couleur fleur muflier

Homozygote

Individu qui possède deux allèles identiques à un même locus

Hétérozygote

 Individu qui possède deux allèles différents à un locus

Phénotype

Le phénotype est une caractéristique qualifiable ou quantifiable d’un organisme.

Exemple : les graines (jaunes) ou (vertes) sont des phénotypes. Les groupes sanguins (O) ou (AB) sont des phénotypes

Génotype

La combinaison ou la constitution des deux allèles d’un gène présent chez un individu ou une cellule. Le terme s’applique également à un ensemble de gènes étudiés simultanément.

Phénotype dominant et phénotype récessif

❑ Un phénotype est récessif s’il existe chez un parent P 1, disparaît en F1 et réapparaît en F2.

❑ Par opposition, l’autre phénotype parental, qui demeure seul en F1, est dit dominant.

❑ Un caractère dominant est un caractère exprimé dans le phénotype quand le génotype est soit homozygote soit hétérozygote.

❑ Un caractère récessif est exprimé dans le phénotype seulement chez l’homozygote.

Notation d’allèles

Utilisation des majuscules et minuscules (méthode utilisée par Mendel) : l’initiale du nom d’un caractère récessif, en minuscule indique l’allèle récessif et la même lettre en majuscule fait référence à l’allèle dominant

Nomenclature en génétique

Mitose - fonctionnement

Transmission de gènes individuels chez les diploïdes

Lignée germinale (2n) → méiose → spermatozoïde/ovocyte (n) → fécondation → zygote (2n) → mitose

Mitose et méiose schéma diploides

Mitose et méiose schéma diploide

Chromosomes homologues, chromatides soeurs, tétrades

Transmission de gènes individuels chez les haploïdes

Méiose avec mélange avant pour avoir 2n

Allèles

Les allèles sont des versions différentes du même gène

Mutation

changement apparait au niveau de la séquence nucléotidique

implique un nouvel allèle est crée

Méthode moléculaire pour la détection de la ségrégation au niveau moléculaire

❑ Séquençage → permet d’identifier précisément une mutation ou une variation dans un gène par la séquence

❑ RFLP (Polymorphisme de Longueur des Fragments de Restriction) →Une mutation peut modifier ou supprimer un site de coupure, donnant des fragments de tailles différentes (voir par southern après)

❑ Southern Blot, Northern blot ou Western blot

❑ PCR (polymerase chain reaction) 

Mutations au niveau de l’ADN 

➢ Altération permanente et définitive de la séquence de l’ADN

➢ Résultat d'une erreur lors de la réplication de l'ADN ou de l'exposition à des agents mutagènes.

➢ Changements peuvent être spontanés ou induits

➢ Conséquences varient de neutres à bénéfiques ou néfastes pour l'organisme.

➢ Effet phénotypique des mutations: se définit par comparaison avec le phénotype sauvage

Mutation dans la région du promoteur

Peut avoir un effet sur la transcription du gène et conduire à des allèles non fonctionnels (nulls)

Mutation dans site actif exon

Entraînent la substitution d'un acide aminé dans le site actif ou une autre région critique de la protéine, conduisent également à des allèles à fonctionnalité modifiée (réduite)

Mutation exon pas position composés du site actif

Entraînent des changements en dehors des sites actifs ou aux positions du 3e codon peuvent avoir peu ou pas d'effet sur la fonction du gène.

Mutations sont dites silencieuses (si l'acide aminé est inchangé) ou neutres (si le changement n'a aucun effet)

Mutation près des jonctions intron/exon

Peuvent affecter l'épissage de l'ARNm et conduire à la délétion des exons entiers, et entraîner des allèles non fonctionnels (nulls).

Mutation dans intron ou partie flanquante

Peuvent avoir peu ou pas d'effet sur la fonction du gène (silencieuse)

Mutation directe

Change un allèle de type sauvage

Mutation réverse

Corrige l’allèle de type sauvage au départ d’un allèle mutant. Réversion, ou encore mutation en retour

Mutation faux-sens

Substitution de base= Résultat incorporation d’un AA différent dans la protéine

Mutation non-sens

Changement d’un codon sens en un codon non-sens (protéine plus courte et probablement non fonctionnelle).

Mutation silencieuse

Différence au niveau de l’ADN mais même AA

Mutation neutre

Remplacent d’AA par un autre de nature chimique similaire. L’AA qui n’a que peu d’effet sur la fonction de la protéine

Perte de fonction

▪ Absence complète ou partielle de la fonction.

▪ Ces mutations peuvent altérer la structure d’une protéine et la rendre partiellement ou complètement inactive.

▪ Elles peuvent aussi survenir dans des régions régulatrices qui affectent la transcription, la traduction ou la maturation d’une protéine.

Gain de fonction

▪ Provoque l’apparition d’un nouveau caractère ou apparition d’un caractère dans un tissu inapproprié ou à un moment inopportun du développement.

▪ Son effet peut affecter la viabilité de l’organisme mutant.

Conditionnelle

N’est exprimée que dans certaines conditions.

Létale

Provoque la mort prématurée de l’organisme affecté.

Suppresseur

▪ Masque ou supprime l’effet d’une autre mutation. Ce type de mutation est distinct d’une mutation réverse qui rétablit la séquence de type sauvage originale.

▪ Une mutation suppresseur se produit à un site différent de celui de la mutation originale

Constitutive

▪ Se produit dans des cellules somatiques (non héréditaires),

▪ Entraîne une activité protéique accrue ou une activité anormale permanente, sans dépendre des signaux extérieurs. Cela conduit à une caractéristique qui n'est pas normalement présente

Allèle sauvage haplosuffisant

une seule dose (un allèle) est suffisante pour assurer la fonction normale du gène.

→ mutation récessive

Allèle sauvage haploinsuffisant

une seule dose (un allèle) est insuffisante pour assurer la fonction normale du gène.

→ mutation dominante

Allèle amorphe

mutation (nulle) conduit à la perte de la fonction normale du gène (allèle nul)

Allèle hypomorphe

 lorsque la fonction normale est remplie avec moins d’efficacité que l’allèle sauvage

Allèle hypermorphe

lorsque la fonction normale est remplie avec plus d’efficacité que l’allèle sauvage

Allèle antimorphe

lorsque la fonction normale de l’allèle sauvage est altérée par sa présence

(qui agit de manière antagoniste par rapport à l'allèle de type sauvage)

La plupart des mutations modifient la séquence d’AA du produit protéique du gène =>

Fonction réduite, modifiée ou absente de la protéine