cours 6_ les répétitions en tandem

Question 1

Qu’est-ce qu’une répétition en tandem?

Answer 1

succession de motifs d’ADN répétés les uns derrière les autres, par opposition aux répétitions dispersées dont les unités répétées sont éparpillées dans le génome. les différentes unités formant la répétition en tandem ne sont pas nécessairement identiques entre elles: le degré de conservation au sein d’une répétition en tandem est très variable.

Question 2

Quelles sont les trois catégories de répétitions en tandem chez les mammifères ?

Answer 2

correspond à la plage de taille:

• ADN “satellite” : observé et isolé par centrifugationsur gradient de densité, où il constituait une fraction particulière (dite satellite)
  -“minisatellite”: répétitions en tandem de taille inférieure pouvant être analysées grâce à la technique de southern blot.
  -“microsatellite”: répétitions en tandem de taille encore inférieure, ont été nommées lorsque l’avènement de la technique de PCR (polymerase chain reaction) en a fait des outils courants de génétique moléculaire.

Question 3

Quelle est la différence entre les minisatellite et les microsatellite ?

Answer 3

MINI:
-répétitions en tandem de 10 à 100 pb
- riches en G et C
- Souvent appelées VNTR : variable number tandem repeats

MICRO:
-répétitions en tandem de 1 a 6 (voire 9) pb
-riches en A et T
-souvent appelées SSR (short sequence repeats) ou STR (simple tandem repeats)

Question 4

En quoi les réptitions en tandem jouent un rôle dans l’adaptation et la virulence des bactéries ?

Answer 4

Variation de phase : Dans un certain nombre de pathogènes, des répétitions en tandem (SSR ) présentes en amont ou dans les séquences codantes de protéines de surface sont polymorphes et contribuent à l’adaptation de la bactérie aux changements de conditions survenant au cours de l’infection de l’hôte

Question 5

Quels sont les deux états distincts de la variation de phase ?

Answer 5

deux états distincts: l’expression (phase ON, «allumé») et la répression (phase OFF,«éteint») de la synthèse protéique.

Question 6

Quelle est la différence entre la variation de phase et la variation antigénique ?

Answer 6

Variation de phase : Dans un certain nombre de pathogènes, des répétitions en tandem (SSR ) présentes en amont ou dans les séquences codantes de protéines de surface sont polymorphes et contribuent à l’adaptation de la bactérie aux changements de conditions survenant au cours de l’infection de l’hôte

Variation antigénique: des répétitions en tandem appartenant à des phases ouvertes de lecture et dont le motif est multiple de 3 génèrent des polymorphismes au niveau des protéines, en général de surface

Question 7

Pourquoi certaines répétitions ne sont pas neutres du point de vue évolutif?

Answer 7

Certaines répétitions ne sont pas neutres du point de vue évolutif, c’est-à-dire que certains allèles peuvent conférer un avantage sélectif à certains isolats.
 Proximité des souches, avec le même allèle car elles ont été
confrontées au même hôte et non pas parce qu’elles sont génétiquement proches.

Question 8

Quelles sont les utilisationsdes marqueurs épidémiologiques des répétitions en tandem chez les bactéries ?

Answer 8

o Comprendre le mode de dissémination des infections dans les communautés et les hôpitaux
o Appréhender les changements évolutifs qui ont donné lieu à des avantages sélectifs
o Distinction précise entre différents isolats d’une même espèce bactérienne est indispensable.

Question 9

Qu’est-ce que CRISPR?

Answer 9

CRISPR (« clustered regularly interspaced short palindromic repeats »).
o Répétitionsd’unmotifbienconservé
o espacées par des séquences non conservées, maisde longueur constante, du même ordre de taille que le motif conservé.: ces régions variables sont appelées espaceurs.

le motif répété conservé contient une symétrie dyade (souvent GTT à une extrémité et AAC à l’autre extrémité).
Séquence flanquante de quelques centaines de pb conservée entre tous les CRISPRs d’un génome donné, sans homologie avec les flanquantes des CRISPRs d’autres génomes.
CRISPRs est strictement associée aux gènes cas pour « CRISPR associated genes »

Question 10

Qu’est-ce que l’ADN satellite?

Answer 10

o L’ADN satellite peut atteindre plusieurs mégabases(Mb).
o Dans les régions péricentromériques ou d ’hétérochromatine
télomérique des eucaryotes.
Rôles importants dans la structuration des génomes : Constituants majeurs des centromères nécessaires pour la mitose et de la méiose

Question 11

Qu’est-ce qui est à l’origine du processus de spéciation en provoquant
l’évolution adaptative des histones centromériques ?

Answer 11

Évolution rapide de l’ADN satellite centromériques

Question 12

Chaque ADN satellite peut être considéré comme une unité évolutive indépendante, concernant quoi?

Answer 12

A : Séquence et nombre de répétitions conservée
B : Évolution du nombre de copies pour une ou plusieurs séquences d’ADN satellite. Les séquences sont conservées
C: Évolution dans la séquence nucléotidique de l’ADN satellite avec conservation du nombre de copies D: Évolution dans les séquences de l’ADN satellite et dans le nombre de copies

Chaque ADN satellite peut être considéré comme une unité évolutive indépendante, concernant le changement indépendant du nombre de copies, et en relation avec l’évolution des séquences

Question 13

nomme les caractéristiques des microsatellites humains

Answer 13

• Répétitions de 1 à 6 paires de bases (mono,di,tri,tétra,penta et hexanucléotides):le motif est indivisible.
• Longueur totale de quelques dizaines à quelques centaines de paires de bases.
• Répartition relativement homogène et souvent polymorphe, et dans les régions non codantes même si leurabondance dans différentes régions du génome varie selon le type de répétition

Question 14

les répétitions du motif des microsatellites peuvent être….

Answer 14

uniques (microsatellites parfaits)
multiples (microsatllites imparfaits pouvant être interrompus ou composés)

Question 15

Quels sont les différents polymorphisme possibles des microstallites humains?

Answer 15

structure et taille

Question 16

Quels sont les rôles biologiques des microsatellites humains?

Answer 16

o Structure de l’ADN: courbure, surenroulement
o Structure des télomères: motif de 6paires de bases:TTAGGG.
o Effet sur la recombinaison: Les répétitions en GT seraient des points chauds de recombinaison
o Effet sur la réplication de l’ADN et le cycle cellulaire: Régulation des enzymes de contrôle
o Association avec les enzymes de réparation des mésappariements (« MMR ») : Modulation du taux de mutations adaptatives nécessaires à l’évolution
o Régulation des gènes: présence dans les promoteurs et introns, liaison avec des protéines régulatrices

Question 17

Quel est le cycle de vie de la dynamique d’un locus microsatellite?

Answer 17

1) Conception : mise en place de la matrice minimale (monomorphe par exemple (CA)3)
(2) Naissance : passage de la matrice initiale au
microsatellite Polymorphe
(3) Croissance : phase de maturité, maintien d’un polymorphisme pendant plusieurs générations
(4) Sénescence ou renaissance : la disparition du locus ou le redémarrage d’un cycle.

Question 18

Qu’est-ce que le polymnoprhisme des microsatellites?

Answer 18

polymorphisme est un état temporaire caractéristique de la dynamique cyclique des microsatellites et de la variabilité du taux de mutation d’un locus donné au cours des générations.

Question 19

Quelles sont les 5 catégories de facteirs epxliquant les variations polymorphiques d’un locus microsatellite à l’autre ?

Answer 19

1. nature des microsatellites (longueur, pureté des répétition, longueur des allèles, composition nucléotidique, hétérozygosité)
2. mécanismes mutationnels (glissement polymérase, insertion-délétion, crossing over)
3. contexte “individuel” (sexe, age, ethnicité et structure chromosomique, env)
4. Contexte génomique (contenu en GC, taux de recombinaison local, taux de mutation local, composition de séquences flanquantes, liaison avec éléments transposables, region transcrite/non transcrite/régulatrice)
5. infleunces sélectives (sytème de réparationADN, temps de génération, taux de métabolisme)

Question 20

Quelle maladie sont associées à une instabilité des microsatellites?

Answer 20

15% des cancers sporadiques colorectaux, gastriques et endométriaux

Question 21

Quels sont les rôles biologiques des minisatellites humains? diapo 26

Answer 21

o Instabilité: potentiel pour accélérer l’évolution et l’adaptation
o Rôle dans la stabilité structurelle du matériel génétique au cours du cycle cellulaire
o Source de redondance des gènes: fonctionnelle et familiale
o Leur expansion peut causer des maladies mais peut aussi réguler l’expression des gènes chez des individussains

Question 22

Quand le premier mini satellite humain a-t-il été mis en évidence et par qui?

Answer 22

1980 par Wyman et al

Question 23

Pourquoi on dit que c’est un minisatellite? Qu’est-ce qui le différencie du satellite ?

Answer 23

-taille des motifs de 10 à 100 nucléotides
-répétitions de 5 à 50 fois à plus de 1000 endroits du génome humain
-grand polymorphisme: empreinte génétique

Question 24

Quand les recherches de partenité et le début de la médecine légale a commencé ? Explique le contexte

Answer 24

1985. Première utilisation dans l’affaire Colin Pitchfork et premiere disculpation d’un suspect en Grande Bretagne. Comparaison d’ADN PCR (donc ADN de référence est mis avec les autres ADN)

Mini satellites d’abord utilisés pour établir les empreintes génétiques avec PCR. L’identification de plusieurs régions répétées au sein du génome permet d’associer à un individu une combinaison unique (13 loci + 2 loci) sur les chromosomes sexuels.

Question 25

Explique comment on fait pour analyser les empreintes génétiques à partir de minisatellite .

Answer 25

On regarde par exemple le nombre de répétitions TCTG (par rapport à la fluorescence et au temps). Cela fait des pics. S’il y a deux pics collés = hétérozygote pour le locus avec deux allèles. Si juste un pic, homozygote

Question 26

D’où provient la localisation chromosomique des gènes associés à des mini satellites ? Combien y a t-il de gènes associés?

Answer 26

Il y a 59 gènes associés à des mini satellites polymorphes : dans leur voisinage, leurs introns ou leurs exons. Cela dérive probablement d’une série de duplications.

Question 27

Qu’elle est la particularité du chromosome 11 par rapport aux mini satellites ?

Answer 27

Une région du chromosome 11 est riche en recombinaison méiotique: présence de nombreux mini satellites fortement polymorphes.

Question 28

Quelle est l’origine des répétitions en tandem?

Answer 28

Chez toutes les espèces: pas d’homologie entre les répétitions en tandem des différentes espèces, sauf très proches, la formation de nouvelles répétitions en tandem doit être un élément fréquent. Les mécanismes pour les micro et mini satellites seraient différentes = explique les distributions différentes des chromosomes observés.

Les petites répétitions en tandem seraient causées par hasard suite à des mutations ponctuelles.

L’hypothèse que de courtes répétitions non adjacentes survient par hasard reste plausible. Mais pour tenir compte des microsatellites parfait il faudrait un modèle ou ces répétitions seraient ensuite avalées dans la répétition en tandem.

Question 29

Quelle est le rôle des répétitions en tandem dans la spéciation ?

Answer 29

En raison de leur récente divergence il y a 250 000 ans, la composition en ADN de D. simulans et D.mauritiana est plus semblables les uns aux autres par rapport à D. melanogaster.
Des croisements entre les femelles de D. simulans et D. les mâles mauritiana donnent une progéniture mâle stérile
 une perturbation des chromocentres du (GAACAGAACATGTTC)n ADN satellite et formation de micronoyaux, se produisant spécifiquement dans les cellules germinales mâles des testicules hybrides.
Une perturbation du chromocentre due aux différences dans la composition de l’ADN satellite, même entre des espèces très récemment divergées, peut entraîner la formation de micronoyaux et la mort cellulaire et promouvoir l’incompatibilité hybride.