Développement de la drosophile et gènes homéotiques

Cours de Génétique (BCM1503) - Notes de Cours

• Le cours BCM1503, dispensé par Daniel Sinnett, au Centre de recherche, Centre de cancérologie Charles-Bruneau, CHU Sainte-Justine, couvre la génétique.
• Le plan du cours comprend les sujets suivants :
  • Introduction à la génétique
  • Les lois de la génétique mendélienne (dominance, récessivité, gènes, allèles)
  • La théorie chromosomique de l'hérédité
  • La détermination du sexe (autosomes, mitose, méiose)
  • Le linkage et la recombinaison génétique
  • La nature du matériel génétique (transformation pneumococcale, expérience de Hershey-Chase)
  • L'ADN comme molécule porteuse de l'information génétique
  • Des gènes aux génotypes
  • Le dogme central de la biologie moléculaire (ADN à ARN aux protéines)
  • Les interactions entre les gènes
  • L'information non-chromosomique et les facteurs épigénétiques
  • Systèmes génétiques chez les bactéries, levures, souris, poisson, mouches à fruits (Drosophile), nématodes (c. elegans)
• La génétique est l'étude des caractères biologiques héréditaires. Les caractères héréditaires sont déterminés par des éléments transmis des parents à leurs descendants lors de la reproduction(les gènes).
• Les grandes dates de la génétique classique incluent :
  • 1866 : Publication des trois lois de l'hérédité de Mendel.
  • 1900 : Redécouverte des travaux de Mendel.
  • 1909 : Utilisation du terme « génétique ».
  • 1911 : Découverte par TH Morgan, généticien américain, que les chromosomes portent les gènes chez la Drosophile.
  • 1933 : Prix Nobel de médecine à TH Morgan.
• La génétique moléculaire comprend les dates clés suivantes :
  • 1944 : Démonstration que l'ADN transporte l'information génétique par Avery, Macleod et McCarty.
  • 1952 : Démonstration par Hershey et Chase que l'ADN est le facteur génétique.
  • 1953 : Découvertes de la structure en double hélice de l'ADN par Watson, Crick et Wilkins.
• Le génie génétique :
  • 1970 : Développement des techniques d'ADN recombinant par Berg, Cohen et Boyer.
  • 1983 : Découverte de la technique visant à repérer le gène responsable de la maladie de Huntington par J Gusella.
  • 1990 : Lancement du Projet du génome humain.
• Histoire de la génétique (1865-2009)
• Vocabulaire de base en génétique mendélienne (phénotype, gène, génotype, allèle, homozygote, hétérozygote, allèle dominant, allèle récessif)
• Les principes de Mendel, avec les illustrations des différentes générations (P, F1, F2, test-cross).
• Analyse mendélienne de la transmission d'un caractère.
• La loi de dominance : Les allèles peuvent être multiples, dans ce cas un individu ne possédera une combinaison que de deux de ces allèles.
• La loi de ségrégation : Découverte par Mendel sur le principe de la transmission des allèles.
• La loi de distribution indépendante: découverte par Mendel, stipulant que les allèles de différents gènes se distribuent indépendamment les uns des autres lors de la méiose.
• L'échiquier de croisement de Punnett : outil utilisé pour prédire les probabilités des génotypes et phénotypes des descendants dans les croisements.
• Dihybridisme: Deux caractères étudiés simultanément chez Mendel (couleur et forme des pois).
• Différents types de croisements et leur analyse.
• Co-dominance: Lorsque les allèles d'un gène exprimés simultanément chez un hétérozygote(exemple groupes sanguins ABO).
• Dominance incomplète: lorsque l'hétérozygote montre un phénotype intermédiaire aux deux parents (exemple : couleur des fleurs).
• Gènes létaux: gènes dont les homozygotes portent à la mort de l'organisme(exemple: souris jaunes).
• Pénétrance: Indique la partie d'individus avec un génotype donné qui présente le phénotype.
• La théorie chromosomique de l'hérédité (Sutton et Boveri)
• Les chromosomes
  • Les chromosomes sexuels
  • Les autosomes
• La théorie de la détermination du sexe par les chromosomes sexuels.
• Mécanismes de détermination du sexe (système XY, système ZW, système XO).
• Inactivation du chromosome X (Lyonisation).
• La division cellulaire (mitose et méiose)
• Cycle cellulaire (interphase, G1, S, G2, mitose).
• La mitose (étapes : prophase, métaphase, anaphase, télophase, cytocinèse).
• Méiose (prophase I, métaphase I, anaphase I, télophase I; prophase II, métaphase II, anaphase II, télophase II).
• Concepts importants de mitose/méiose et de la différenciation cellulaire.
• Différences entre mitose et méiose.
• La recombinaison génétique (crossing-over).
• La liaison : Deux gènes sur le même chromosome ont plus de chances de transmission en complexe, en même temps.
• Cartographie génétique (détermination de la distance entre des gènes sur un chromosome à partir de la fréquence de recombinaison).
• Détermination de la nature de l'information génétique.
• Expérience de Griffith(1928) : découverte de la transformation bactérienne.
• Expérience d'Avery, McLeod et McCarthy(1944) : L'ADN est le principe transformant.
• Expérience de Hershey et Chase (1952) : démonstration moléculaire que l'ADN transporte l'information génétique.
• Dogme central de la biologie moléculaire.
• Concepts de base : Réplication, Transcription, Traduction.
• Types d'ARN (ARNm, ARNt, ARNr, ARNs).
• Transcription chez les procaryotes et les eucaryotes (étapes, différences)
• Maturation de l'ARNm chez les eucaryotes (coiffe, épissage, queue poly(A)).
• Traduction (mécanisme, code génétique).
• Contrôle de l'expression génique (chromatine accessible, méthylation, régulation transcriptionnelle), et post-traductionnel.
• Du génotype au phénotype (interactions des gènes, épistasie, polygénie - plus d'un gène pour un même caractère, interactions gène-environnement).
• Suppresssion : gènes qui inversent l'effet d'une mutation d'un autre gène
• L'ADN mitochondrial (hérédité cytoplasmique).
• Organismes modèles (souris, drosophile, poisson zèbre, levure, Arabidopsis thaliana, C. elegans).
• Utilisation d'animaux de laboratoire.
• Reproduction asexuée par fission
• Reproduction parasexuelle(transformation; conjugaison; transduction).