Cours Biologie Moléculaire et Génie Génétique 2024-2025 PDF

Licence 3, Spécialité : Microbiologie Unité d’enseignement Méthodologique, UEM3.1.1 1 Biologie moléculaire Matière : Biologie Moléculaire et Génie génétique (Coefficient 3, Crédits 6) Dr Souheyla BENSAL...

Licence 3, Spécialité : Microbiologie Unité d’enseignement Méthodologique, UEM3.1.1 1 Biologie moléculaire Matière : Biologie Moléculaire et Génie génétique (Coefficient 3, Crédits 6) Dr Souheyla BENSALMA Dr Khadidja ALILICHE Année universitaire : 2024-2025 1  Licence 3, Spécialité : Biotechnologie et santé Unité d’enseignement Fondamentale, UEF.3.1.2 Biologie moléculaire et génie génétique Matière : Biologie Moléculaire et Génie génétique (Coefficient 3, Crédits 6) Dr Souheyla BENSALMA Dr Khadidja ALILICHE Année universitaire : 2024-2025 2  De la biologie traditionnelle à la biotechnologie LA BIOLOGIE XXème siècle La Biologie Moléculaire Le Génie Génétique 1940 et 1965 Début des années 60 Son objectif est de comprendre les Le génie génétique peut se définir comme un phénomènes de la vie, et en premier lieu ensemble de techniques et de méthodes l'hérédité, au niveau des molécules qui applicables aux molécules de l'hérédité. composent les êtres vivants. LA BIOTECHNOLOGIE 3  PLAN Introduction générale : de la cellule à la molécule Partie 1 : La biologie moléculaire Partie 2 : Le Génie Génétique Partie 3 : Les techniques de base de la biologie moléculaire Partie 4 : Introduction à la bio-informatique. 4  Introduction générale ***de la cellule à la molécule***  Tous les organismes sont composés d’une ou plusieurs cellules.  La cellule est l’unité de structure fondamentale de la vie  Les cellules sont très complexes et leur ultrastructure est bien organisée et prévisible.  Les cellules :  Se reproduisent par division cellulaire,  Leurs activités sont alimentées en énergie chimique,  Elles effectuent des réactions chimiques contrôlées par des enzymes,  Elles s’engagent dans de nombreuses activités mécaniques,  Elles répondent aux stimulus,  Elles possèdent une autorégulation remarquable.  Il existe deux types de cellules : cellules procaryotes et cellules eucaryotes.  L’information nécessaire à la construction d’une cellule est codée dans ses gènes. 5  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, L’ADN Chapitre 2 : Organisation du génome Chapitre 3 : Expression de l’information génétique Chapitre 4 : Régulation de l’expression de l’information génétique 6  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 7  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 Le matériel génétique 8  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique  Friedrich Miescher, l’homme qui posa la première pierre En 1869, Friedrich Miescher, brillant scientifique suisse, découvre ce qu’il appelle « la nucléine » (l’ADN d’aujourd’hui). Il l’isole, pour la première fois, à partir de leucocytes (globules blancs) puis retrouve cette molécule dans d’autres cellules telles que des cellules du rein, du foie, de levure, ou encore d’œuf de poule. « Un nouveau facteur a été découvert. Ce dernier semble être essentiel à la vie du plus basique au plus évolué des organismes » conclut-il dans une lettre adressée à ses proches. En 1874, il publie un article dans lequel il accumule des preuves contre le fait que « la nucléine » est responsable de l’hérédité. Ceci entraîne la chute de nombreux autres scientifiques qui s’étaient concentrés sur cette molécule et avaient trouvés des résultats plutôt intéressants. La communauté scientifique entière perd alors la foi en l’ADN. 9  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1882, Walther Flemming observe pour la première fois au microscope ce qui sera appelé quelques années plus tard des chromosomes. Cependant il ne réussit pas à faire le lien entre les chromosomes et l’hérédité. Comment les scientifiques sont revenus sur l’ADN ? Qui a utilisé pour la première fois le mot « gène » ? Comment ont-ils réussis à lier l’ADN et l’hérédité ? Le 20ème siècle a répondu à ces questions. 10  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1909, un biologiste danois, du nom de Wilhelm Johannsen, effectue, 45 ans après Mendel, des recherches sur les caractères héréditaires des haricots. Il publie ses résultats dans le journal « The american naturalist ». Dans cet article, il arrive à la conclusion que la transmission des caractéristiques physiques, de génération en génération, est due à des petits éléments présents dans la cellule. Il décide alors de créer un nouveau mot pour les baptiser et les appelle « gène ». 11  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1928, Frederick Griffith (bactériologiste britannique) fut une découverte étonnante après avoir injecté différentes préparations bactériennes à des souris. Au cours de cette expérience, ils ont utilisé deux types différents de bactéries pneumococcus : la souche R qui est inoffensive et la souche S qui provoque des pneumonies. Une expérience précédente avait montré que, lorsque l’on fait chauffer les bactéries S à 60°C, ces dernières deviennent inoffensives. Cependant quand on mélange ces bactéries inactives avec des bactéries R, ces dernières deviennent alors capables d’induire des pneumonies. Griffith conclut que les bactéries S mortes avaient donné quelque chose aux cellules R vivantes non encapsulées qui les transformaient en forme encapsulées. Le phénomène de « Transformation Bactérienne ». 12  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique Le phénomène de « Transformation Bactérienne ». 13  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1944, Avery O.T., Macleod C. M. et Mc Carty M. (Rockfeller institute - New York) ont repris les expériences effectués en 1928 par Griffith en utilisant les extraits de différentes Avery O. T biomolécules de la cellule S traités ou non par des enzymes spécifiques. Les résultats obtenus montrent qu'il ya transformation d'un nombre de souches R en souche S lorsque l'ADN purifié est utilisé (selon la fréquence de transformation). Les mêmes Macleod C. M. résultats ont été obtenus en dégradant les protéines et les ARN par des enzymes spécifiques. En conclusion, l'ADN est le facteur transformant et le support de Mc Carty M. l'information génétique. 14  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1950, le biochimiste américain Edwin Chargaff découvre que la molécule d'ADN est une très grosse molécule, une macromolécule, composée de quatre types de molécules plus petites, appelées nucléotides et qui se distinguent par leur base azotée: A (adénine), T (thymine), C (cytosine) et G (guanine). En outre, selon lui, ces nucléotides sont attachées les unes aux autres comme les perles d'un collier. Le problème, c'est que l'on ignore la Edwin Chargaff disposition de ces perles, c'est-à-dire sa structure. 15  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1952, Hershey et Chase ont montré que les cellules bactériennes infectées par un phage contenant l’ADN marqué au P32 deviennent radioactives et produisent une descendance de phages marqués, alors que les cellules bactériennes infectées par un phage contenant une protéine marquée au S35 ne deviennent pas radioactives et ne produisent qu’une descendance non marquée. 16  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique En 1953, voici plus de 65 ans, le 25 avril 1953, James Watson et Francis Crick décrivaient pour la première fois dans une étude la structure de l'ADN (acide désoxyribonucléique), molécule en forme de double hélice renfermant le patrimoine génétique de toute forme de vie. Leur découverte s’appuie, en partie, sur l’analyse de diffraction des rayons X réalisée par Rosalind Franklin dans le laboratoire de Maurice Wilkins – une histoire fascinante d’une course compétitive jusqu’à l’arrivée C'est avec un article d'une seule page, publié dans la revue scientifique britannique Nature, que les deux jeunes chercheurs (Crick avait 36 ans et Watson seulement 25) allaient bouleverser le monde de la biologie et de la génétique. 17  Chapitre 1 Le matériel génétique I. Historique  Un des aspects les plus importants de la biologie moléculaire est l’étude du matériel génétique.  Gène :  En termes non moléculaires, un gène est une unité d’hérédité qui contrôle un caractère particulier  En termes moléculaires, un gène est un segment d’ADN contenant l’information nécessaire pour un polypeptide isolé ou une molécule d’ARN, comprenant des régions transcrites, codantes mais aussi non codantes. L’ADN comme matériel génétique 18  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 19  Chapitre 1 Le matériel génétique II. Définition ADN Acide DésoxyriboNucléique  L’ADN est un acide nucléique.  Les acides nucléiques jouent un rôle essentiel dans l’organisation et la vie de la cellule. Ainsi, l’information génétique est stockée dans un acide nucléique particulier, l’ADN, puis est transcrite en un autre type d’acide nucléique, l’ARNm et enfin cette information est utilisée par d’autres ARN (ARN de transfert, ARN ribosomiques..) pour être traduite en protéines (cf. partie 2) 20  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 21  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides  Les acides nucléiques sont des polymères de nucléotides.  Le nucléotide est formé de :  Un sucre à 5 carbones, un pentose (ribose pour ARN et désoxyribose pour ADN)  Un phosphate estérifié à la position 5’ du cycle du sucre  Une base azotée attachée au site 1’ : il y a deux sortes de bases azotées dans les acides nucléiques. Nucléotide 22  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides III.1. Pentose :  Il peut être un ribose ( dans le cas des ribonucléotides de l’ARN) ou un désoxyribose (dans le cas des désoxyribonucléotides de l’ADN) 23  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides III.2. Base azotée : Elle peut être de 2 types, une pyrimidine ou une purine. Toutes deux sont des molécules azotées hétérocycliques. Les pyrimidines sont constituées d’un seul cycle à 6 atomes, 4 atomes de carbones et 2 atomes d’azotes Les purines sont constituées de 2 cycles accolés, un cycle pyrimidique et un cycle imidazole (cycle à 3 atomes de carbones et 2 atomes d’azotes). 24  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides III.2. Base azotée : Les pyrimidines : il existe 3 pyrimidines différentes : Les purines : il existe 2 purines différentes : 25  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides III.3. Nucléoside : Un pentose et une base azotée peuvent se lier pour former un nucléoside. 26  Chapitre 1 Le matériel génétique III. Constitution chimique : les nucléotides III.4. Nucléotide : L’ensemble d’un nucléoside (pentose + base azotée) et d’un groupement phosphate est appelé nucléotide monophosphate. Un 2ème groupement phosphate peut se lier au premier par une liaison anhydride, on parlera alors d’un nucléotide diphosphate. De la même façon, un 3ème phosphate peut se rajouter et il s’agira d’un nucléotide triphosphate, comme exemple l’ATP : Adénosine triphosphate. Un nucléotide monophosphate Un nucléotide triphosphate 27  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 28  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.1. Les polynucléotides : Les acides nucléiques sont formés par polymérisation de nucléotides triphosphate. Cette polymérisation se fait par réaction entre le groupement hydroxyle (-OH) porté par le carbone 3 du pentose du nucléotide 1 avec le premier groupement phosphate du nucléotide 2. cette réaction d’estérification aboutit à la formation d’une liaison phosphodiester entre les nucléotides et entraine la libération d’un groupement pyrophosphate riche en énergie. Les acides nucléiques seront toujours orientés et lus dans le sens 5’— 3’. Polymérisation de 2 nucléotides et liaison phosphodiester 29  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.2. Les appariements entre les bases azotées Les interactions entre les bases azotées sont appelées appariements, sont effectuées à l’aide de liaison hydrogène entre une pyrimidine et une purine, deux à deux. Une adénine pourra se lier à une thymine (dans l’ADN) par l’intermédiaire de 2 liaisons hydrogènes, et une Guanine pourra se lier à une cytosine (dans l’ADN et l’ARN) par l’intermédiaire de 3 liaisons hydrogènes. Les 2 bases appariées sont appelées une paire de base (pb). 30  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.3. ADN Pour rappel, l’ADN est un polymère de désoxyribonucléotides. IV.3.1. Structure primaire L’enchaînement et l’ordre des différents désoxyribonulcéotides représentent la structure primaire de l’ADN. 31  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.3. ADN IV.3.2. Structure secondaire : L’ADN est bicaténaire, c,a,d qu’il est constitué de 2 chaines d’acides nucléiques. Ces 2 chaînes d’ADN sont antiparallèles, complémentaires et hélicoïdales, représentant la structure secondaire de l’ADN. 32  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.3. ADN IV.3.2. Structure secondaire : Les 2 chaînes d’ADN sont : Antiparallèles : brin de 5’ — 3’ et l’autre de 3’ — 5’, Complémentaires : c’est-à-dire une adénine sur une chaine correspond à une thymine sur l’autre chaine, guanine correspond à une cytosine Hélicoïdales : les 2 brins forment une double hélice. 33  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.3. ADN IV.3.2. Structure secondaire : Les 2 brins d’ADN forment en fait une double hélice dont la structure fait apparaître deux sillons de taille inégale : une petit et un grand. Des protéines peuvent se lier à l’ADN au niveau des sillons. Par exemple, les facteurs de transcription se lier à l’ADN au niveau du grand sillon et les histones c’est au niveau du petit sillon. 34  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.3. ADN IV.3.2. Structure secondaire : En fonction de la séquence en bases azotées et des conditions d’enroulement et d’hydratation de l’ADN, la double hélice peut se trouver sous 3 formes différentes : ADN forme A ADN forme B ADN forme Z (zigzag) Hélice droite Hélice droite Hélice gauche paires de bases inclinées de paires de bases paires de bases 19° par rapport au plan perpendiculaires au plan perpendiculaires au plan perpendiculaire à l'axe de de l'axe de l'hélice de l'axe de l'hélice l'hélice Trouvée en condition de Trouvée dans les régions La forme la plus commune déshydratation riches en C-G présence relativement présence très fréquente rare fréquente 35  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.4. ARN L’ARN est un polymère constitué de ribonucléotides. Contrairement à l’ADN bicaténaire, l’ARN est généralement monocaténaire, c’est-à-dire constituée d’une seule chaîne nucléotidique. Cette chaine peut être repliée sur elle-même sur de courtes distances, en raison de l’établissement de liaisons hydrogènes entre les bases complémentaires. Cette structure est appelée : épingle à cheveux ou tige- boucle. 36  Chapitre 1 Le matériel génétique IV. Les acides nucléiques IV.4. ARN ; Il existe 2 grandes catégories d’ARN : ARN ARN codants ARN non codants (ARNnc) Petits ARN nucléaires (ARNsn) ARN ribosomiques (ARNr) Petits ARN nucléolaires (ARNsno) ARN de transfert (ARNt) Eucaryotes Petits ARN interférents (siRNA) Micro- ARN (miRNA) ARN messager ARN long non codants (ARNlnc) (ARNm) Petits ARN régulateurs bactériens Procaryotes Il sera traduit en (sRNA) 37 protéine Ils ne seront pas traduits en protéine 37  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 38  Chapitre 1 Le matériel génétique V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques V.1. Solubilité Sont chargés négativement en raison des groupements phosphate Solubles dans l’eau comme les sels de sodium. Viscosité élevée dans l’eau. Précipitent dans l’éthanol en présence de sel de Sodium qui neutralise les charges négatives. 39  Chapitre 1 Le matériel génétique V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques V.2. Dénaturation et renaturation de l’ADN  Les liaisons hydrogène et les interactions hydrophobes qui maintiennent la structure en double hélice sont des forces faibles et des quantités relativement petites d'énergie peuvent séparer les deux brins, un processus appelé dénaturation.  La température élevée est un des principales facteurs qui peuvent induire la séparation des brins d'ADN. Tm est la température pour parvenir à 50% de séparation des deux brins.  Les régions riches en A et T s'ouvrent plus rapidement à celles riches en C et G. 40  Chapitre 1 Le matériel génétique V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques V.3. Absorption de la lumière UV  La propriété d'absorption des purines et pyrimidines dans l'UV à 260nm, et les protéines à 280nm permet de doser les acides nucléiques (C: concentration), et aussi bien d'estimer la contamination par les protéines lors de la purification des acides nucléiques.  C = A260*DF*X (unité: µg/ml ou ng/µl A: Absorbance, DF: facteur de dilution, X: concentration quand A260=1)  P (pureté)=A260/A280 (une solution d'ADN est considérée pure si 1.8 ≤ P ≤ 2) 41  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 42  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 2 Organisation du génome 43 43  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 44  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes Chez les eucaryotes, on distingue 2 types principaux de génomes : Le génome nucléaire : constitué de plusieurs molécules d’ADN linéaires contenues dans le noyau. Quand on parle de génome eucaryote, c’est généralement à celui-là que l’ont fait référence. Les génomes non-nucléaires : contenus dans des organites comme les mitochondries (présents chez la quasi-totalité des eucaryotes) et les chloroplastes (présents chez les eucaryotes photosynthétiques). 45  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes Le génome est constitué : De régions particulières appelées « gènes, 26% pour l’Humain», composé d’exons et d’introns. De régions appelées « séquences intergéniques, 74% pour l’Humain » correspondent à des séquences répétitives non-codantes dispersées (ADN satellite, minisatelitte et microsatellite) ou mobiles (transposons et rétrotransposons). 46  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes 47  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.1. Chromosome Chez les eucaryotes, l’ensemble du matériel génétique, appelé génome, peut donc être représenté comme une succession de nucléotides. Ces derniers s’organisent en structures linéaires distinctes dans le noyau : les chromosomes. Dans chaque chromosome est empaqueté une molécule d'ADN. L'être humain en tant qu'organisme diploïde contient deux copies de chaque type de chromosomes, une copie héritée de la mère et une copie héritée du père. 48 48  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine Le génome humain contient environ 3x109 paires de nucléotides ce qui correspond à environ 2 mètres d'ADN empaqueté dans le noyau dont le diamètre moyen est de quelques microns. Cette contrainte physique impose que l'ADN soit replié. Le repliement qu'on appelle aussi compaction de l'ADN est assuré par des protéines. L'ensemble ADN protéines forme la chromatine. 49 49  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine A. Compaction de l’ADN 1er niveau de compaction de l’ADN : Il correspond à l'association de l'ADN avec des petites protéines basiques appelées histones. Les histones qui participent au premier niveau de repliement de l'ADN sont au nombre de 4 : H2A, H2B, H3, H4; et elles s'organisent en octamères avec 2 molécules de chacune des 4 histones. 50 50  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine A. Compaction de l’ADN 1er niveau de compaction de l’ADN : La double hélice d'ADN s'enroule presque 2 fois autour de lʼoctamère et se prolonge de part et d'autre par un segment libre au lien nucléosomique. L'ensemble ADN et histones constituent le nucléosome. La succession des nucléosomes forme le nucléofilament. 51 51  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine A. Compaction de l’ADN 2ème niveau de compaction de l’ADN : Le nucléofilament subit un second niveau de repliement grâce à la mise en place dʼune cinquième histone : H1. Elle se fixe sur lʼADN qui relie 2 nucléosomes et contribue à enrouler d'avantage lʼADN pour former une fibre de chromatine de 30 nm de diamètre appelé solénoïde. Chaque tour d'enroulement de la fibre comporte 6 nucléosomes. 52 52  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine A. Compaction de l’ADN Niveau maximal de compaction de l’ADN : Le solénoïde forme des boucles et des tours de longueur variable grâce à l'intervention de protéines non histones pour atteindre un niveau de compaction maximum et aboutir à la forme du chromosome métaphasique. 53 53  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine A. Compaction de l’ADN 54 54  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine B. Condensation de la chromatine Mitose Lors de l’interphase, la chromatine apparait dans le noyau sous 2 formes correspondant à un taux de condensation différent : Hétérochromatine = La chromatine condensée -------------------------------------------------------- Euchromatine = La chromatine décondensée 55 55  Chapitre 2 Organisation du génome I. Chez les eucaryotes I.1. Structure et organisation des chromosomes eucaryotes I.1.2. Chromatine B. Condensation de la chromatine Les deux types de chromatine correspondent à 2 états fonctionnels : Hétérochromatine :  La chromatine condensée est génétiquement réprimée, c a d inactive du point de vue transcriptionnel.  Elle se situe principalement à la périphérie du noyau Euchromatine :  La chromatine décondensée est potentiellement active, capable d’être transcrite  Elle est répartie au niveau des nucléosome  Le contrôle de la condensation de la chromatine est orchestré par une série d’évènements et d’enzymes qui vont interagir sur les nucléosomes et les histones (Partie 2) 56 56  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 57  Chapitre 2 Organisation du génome II. Chez les procaryotes Il existe 2 types de génomes : Nucléoïde et Plasmide 1. Nucléoïde :  Il s’agit d’une seule molécule d’ADN circulaire (comme pour E.coli) ou linéaire (comme pour les agrobactéries) associée à des protéines non histones. Cette molécule d’ADN forme un seul chromosome, pour cette raison elle est nommée aussi ADN chromosomique.  La taille de leurs génomes varie de 600kb à 10Mb, et ils ne comportent pas d’introns et pas de séquences répétées.  Les gènes sont regroupés en opéron (unité d’ADN fonctionnelle regroupant des gènes sous contrôle d’un signal moléculaire régulateur). 58  Chapitre 2 Organisation du génome II. Chez les procaryotes Il existe 2 types de génomes : Nucléoïde et Plasmide 2. Plasmides :  Il s’agit d’une seule molécule d’ADN circulaire surnuméraire, distincte de l’ADN chromosomique.  Capable de réplication autonome.  Les plasmides ne sont pas nécessaires à la survie de la cellule, par contre, les gènes qu’ils comportent peuvent être avantageux pour la cellule, par exemple en lui conférant des caractéristiques de résistance à différents facteurs (Antibiotiques, métaux lourds….).  Ils se trouvent quasi-exclusivement dans les bactéries, à l'exception notable du plasmide 2Mu que l'on trouve dans une cellule eucaryote (Saccharomyces cerevisiae). 59  Chapitre 2 Organisation du génome Tableau comparatif entre les eucaryotes et les procaryotes Procaryotes Eucaryotes Absence de noyau, on parle de Présence d’un noyau délimité par Noyau nucleoide, l’ADN est directement membrane nucléaire. diffus dans le cytoplasme ADN portant - ADN double brin - ADN double brin l’information - Une seule molécule forme l’ADN - ADN linéaire génétique chromosomique. - 2n chromosomes - ADN toujours associé à des ADN non libre, associé à des protéines Histones Empaquetage protéines non-histones - Condensation extrêmement complexe Taille Environ 106 paires de bases 3.109 pb pour l’Humain 60  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, ADN I. Historique II. Définition III. Constitution chimique : les nucléotides IV. Les acides nucléiques V. Les propriétés physico-chimiques des acides nucléiques Chapitre 2 : Organisation du génome I. Chez les eucaryotes II. Chez les procaryotes 61  Partie 1 Biologie moléculaire Chapitre 1 : Le matériel génétique, L’ADN Chapitre 2 : Organisation du génome Chapitre 3 : Expression de l’information génétique Chapitre 4 : Régulation de l’expression de l’information génétique 62