Biologie et génétique moléculaire

médecine de précision, est une approche médicale qui adapte les traitements en fonction du profil génétique du patient.

• Prédire comment un patient va répondre à un traitement en fonction de son ADN.

• Adapter les médicaments et les doses en fonction de la génomique individuelle.

• Détecter les risques de maladies avant même leur apparition.

En oncologie, les patients atteints d'un cancer du sein peuvent subir un test génétique pour savoir s’ils répondront bien à un traitement comme le trastuzumab (Herceptin), qui cible les cancers avec surexpression du gène HER2.

Les groupes sanguins sont une forme élémentaire de médecine personalisée:

Le groupe ABO est déterminé par le gène ABO, situé sur le chromosome 9. Il existe sous trois allèles :

A : produit l'antigène A

B : produit l'antigène B

O : ne produit aucun antigène

Le facteur Rhésus (+ ou -) est déterminé par le gène RHD situé sur le chromosome 1 :

•Si une personne possède le gène RHD, elle est Rh+

•Si elle ne possède pas ce gène, elle est Rh-

paternelle et maternelle;  23 chr. paternels (22+X ou Y), et 23 chr. maternels (22+X)

3 mia.

< 25’000 gènes, mais on a 1 mio de protéines? --> grâce à l'épissage alternatif et aux modifications post-traductionnelles des protéines, ces gènes permettent de produire environ 1 mio. de protéines diff. 

Ces mécanismes expliquent comment un nombre relativement restreint de gènes peut générer une grande diversité fonctionnelle dans l’organisme

circulaire d’origine maternelle (1 origine de réplication/ molécule)

16'000 paires de bases

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des mutations dans ces gènes peuvent aussi être responsables de maladies héréditaires, ex: Neuropathie optique héréditaire de Leber

le génome nucléaire; 22 ARNt et 2 ARN ribosomiques sont codés dans la mitochondrie. Code génétique particulier!

aléatoire! 

10-15 kb (promoteur, exons et introns)

--> 15kb = 15'000 paires de bases

la similitude entre plusieurs gènes.

(voir reponse pour question posé sur la slide) 

des gènes homologues qui sont le résultat d'un événement de spéciation (c'est-à-dire lorsque deux espèces distinctes évoluent à partir d'un même ancêtre)

gènes homologues qui sont le résultat d'un événement de duplication.

moyennement répétées

séquences proches; donc des structures proches; donc des fonctions semblables.

(Quand on fait du copier coller dans le gène avec l’évolution il y aura des changement du copier donc des changement et il ne sera plus la même chose, peut être il sera mieux adapter au 1. (Par des mutations p.ex.))

gène ancestral commun. On parle d’homologues. Mécanismes impliqués sont les conversion génique; duplication, fusion etc..

sur le même chromosome (gene cluster) ou sur des chromosomes différents

plusieurs gènes, qui dérivent d'un ancêtre unique, commun, obtenus par duplications successives au cours de l’évolution et localisé dans la même région chromosomique.

Intérêt: contrôle spatio-temporel; coordination de l’expression; exemple: famille des gènes Hox

des facteurs de transcription qui déterminent le cours du développement embryonnaire chez les animaux.

Chez les vertébrés, les gènes ont été dupliqués en quatre groupes: Hox-A, Hox-B, Hox-C et Hox-D. Les gènes de ces groupes sont exprimés dans certains segments du corps à certains stades de développement. Voici l'homologie entre les gènes Hox chez la souris et l'homme.

Notez comment l'expression du gène Hox, comme indiqué par des ombres orange, rose, bleu et vert, se produit dans les mêmes segments du corps chez la souris et chez l'homme.

Cela a commencé comme un gène. En raison de mutations au fil du temps, il est devenu deux gènes de globine. La mutation de ces derniers ensuite a abouti à plus de gènes pour la globine.

Certains gènes sont devenus non-fonctionnels avec le temps.

partielle (fonction différente ou partiellement conservée)

Gènes avec élément structurel commun (exon(s) ou région ancestrales) mais n’ayant pas la même fonction peuvent faire partie d'une superfamille de gènes.

un exon ancestral originel qui code pour le domaine Ig

• Les domaines Ig sont issus d’un exon ancestral qui a été dupliqué et s’est diversifié

• Les domaines Ig ne sont pas limités aux immunoglobulines mais se retrouvent dans de nombreuses protéines impliquées dans les interactions cellule-cellule et dans des mécanismes de reconnaissance moléculaire.

• La caractéristique la plus frappante d’un domaine Ig est une structure secondaire de 110 acides aminés avec un pont disulfure.

la capacité cellulaire à reconnaître d'autres cellules ou particules étrangères.

Ils partagent une similitude structurelle de base dans le domaine dit Ig (représenté en bleu), indiquant que les gènes codant pour ces protéines ont évolué à partir d'un gène ancestral commun impliqué dans la reconnaissance de cellule à cellule.

voir image

• séquences répétées en tandem
• séquences répétées dispersées

satellites

minisatellites

microsatellites

courtes: SINEs

longues: LINEs

ADN principalement centromérique (rôle structurel) et parfois hétérochromatique. Bloc de taille finale de 100kb à plusieurs Mb de longueur contenant un très grand nombre de fois la même répétition. (Le DNA satellite a une densité différente du reste du DNA). L’ADN satellite des centromères sont des bloc formés de répétitions de 171 paire de bases.

Bloc de taille finale de 0.1 à 20kb (= 100 - 20'000 paires de bases) contenant des répétitions de 6 nucléotides (TTAGGG) dans les régions télomériques ou de 9 à 24 nucléotides présents sur tous les chromosomes aussi appelés VNTR (variable number of tandem repeats) très polymorphiques. Peuvent servir de sites préférentiels pour des recombinaisons