Organisation du génome chez les eucaryotes

Question 1

Génome d’un espèce

Answer 1

intégralité de son matériel génétique et non seulement les gènes

Question 2

Organisation ADN au niveau intra-moléculaire

Answer 2

Organisation des séquences dans une molécule

Question 3

Organisation ADN au niveau inter-moléculaire

Answer 3

interactions entre molécules d’ADN et avec d’autres molécules (ADN, ARN, protéines, etc…), repliement et localisation de l’ADN dans le noyau

Question 4

Pores nucléaires

Answer 4

permettent les échanges avec le cytoplasme (ARNm par exemple)

Question 5

Euchromatine

Answer 5

Forme d’ADN peu compacte

Question 6

Hétérochromatine

Answer 6

Forme d’ADN compacte

Question 7

Effet du Mg2+ sur la compaction de l’ADN dans le noyau

Answer 7

limiter la répulsion entre les charges négatives des phosphates

Question 8

Karyotype

Answer 8

l’ensemble des chromosomes d’une cellule, avec description du nombre, taille, forme, et structure de ceux-ci

Question 9

Locus

Answer 9

une région (ou séquence d’ADN) donnée dans le génome et sur son chromosome

Question 10

Centromères

Answer 10

sites d’attachement des chromosomes au fuseau mitotique durant la division cellulaire

Question 11

Télomères

Answer 11

structures qui protègent les extrémités des chromosomes

Question 12

Positionnements du centromère

Answer 12

1. Télocentrique
2. Acrocentrique
3. Submétacentrique
4. Métacentrique

Question 13

Télocentrique

Answer 13

centromère près de l’extrémité, bras court (p) presqu’invisible

Question 14

Acrocentrique

Answer 14

bras long (q) arms beaucoup plus long que le bras court (q), mais pas autant que télocentrique

Question 15

Submétacentrique

Answer 15

p et q sont similaires mais pas égaux

Question 16

Métacentrique

Answer 16

p et q sont de tailles plus ou moins égales

Question 17

Que permet la forme (type) et la taille des chromosomes

Answer 17

Identification cytogénétique

Question 18

Analyse cytogénétique

Answer 18

Identification et comptage/caractérisation des chromosome d’une cellule

Question 19

Marquage au Giemsa

Answer 19

Marquage au Giemsa donne des “G-bands” et est plus intense dans
les régions compactes (hétérochromatine) que dans les régions ouvertes (euchromatine): liens avec acétylation et activité
transcriptionnelle (discuté plus en détail dans les prochains cours)

• Le Giemsa lie surtout les régions d’ADN riches en AT
• Les patrons de bandes permettent l’identification des chromosomes
• Réalisé sur les cellules en métaphase (phase M): chromosomes sont condensés avant la mitose (division cellulaire)

Les G-bands permettent de décrire le positionnement d’un locus dans un chromosome

Question 20

Étalement de chromosome et Giemsa

Answer 20

• Cellules en culture ou d’un tissu
• Colcemid arrête les cellules en métaphases (condensé)
• Seules les cellules en métaphase dans la population vont donner des chromosomes qui peuvent être analysés par cytogénétique
• Autres cellules ont de l’ADN décondensé

Question 21

Le “FISH”

Answer 21

fluorescence in situ hybridization permet de localiser une séquence particulière sur un chromosome

-Hybridation d’une sonde marqué au fluorophore et sa détection en microscopie

Question 22

Karyotypage spectral

Answer 22

Le SKY est basé sur l’hybridation de sondes spécifiques à chaque chromosome marquées par fluorophores sur des étalements de chromosomes

Question 23

Nomenclature moderne et standardisée

Answer 23

recherche de la position d’un locus (gène WDHD1) dans le génome humain à l’aide de banques de données (ici, NCBI Genome Data Viewer)

Question 24

Cartographie cytogénétique vs haute résolution

Answer 24

Cartographie cytogénétique:
* Simple à établir et réaliser dans un contexte clinique
* Permet d’identifier divers réarrangements chromosomiques et anomalies
* Peut servir à classifier les maladies,e.g., cancer
* Résolution grossière: réarrangements limités ne peuvent être détectés

Haute résolution:
* Haute précision (résolution au niveau des bases)
* Niveau de précision parfois inutile
* Plus coûteux et complexe
* Les coûts sont de moins en moins prohibitifs: aura éventuellement un rôle clinique important

Question 25

ploïdie

Answer 25

La ploïdie est le nombre d’ensembles de chromosome complets dans une cellule à l’interphase (avant la phase S/G2/M). Ceci donne donc aussi un aperçu du nombre de copies d’un gène ou locus donné par cellule.

Question 26

Haploïde

Answer 26

Une cellule haploïde possède un seul ensemble de chromosomes

Question 27

Diploïde

Answer 27

Les cellules diploïdes ont 2 ensembles, triploïdes 3, etc…

Question 28

aneuploïdie

Answer 28

Nombre anormal de chromosome

Question 29

Euploïdie

Answer 29

Nombre normal de chromosome

Question 30

Conséquence aneuploïdie

Answer 30

L’aneuploïdie dérégule le nombre et la fonction des gènes, et contribue au développement de plusieurs cancers * La majorité des aneuploïdies développementales mènent à une léthalité embryonnaire: seulement 0.3% sont viables * Les trisomies (13, 18, 21) sont parmi les plus fréquentes aneuploïdies viables: les aneuploïdies causent généralement des problèmes développementaux

Question 31

Relation entre taille génome (C) et complexité d’un organisme

Answer 31

On s’attendrait à qu’une correlation existe entre complexité (morphologie,variations anatomiques, nombre de types cellulaires) vs la taille du génome (aussi appelée valeur C). Or, cette relation n’est pas parfaite: par exemple, certaines algues (complexité faible en termes relatifs) possèdent des génomes très gros. Paradoxe de la valeur C

Question 32

Qu'est-ce qui explique le paradoxe de la valeur C

Answer 32

Grande partie du génome est formé de séquences répétitives et non de gène

Question 33

recombinaison homologue

Answer 33

Réparation d'une brisure double brin La recombinaison homologue (RH) implique des échanges de brins entre séquences qui possèdent une certaine identité de séquence (similarités) Ces mécanismes peuvent mener à des événements non- crossover (conversion génique) ou cross-over Les cross-over conduisent à un échange réciproque: les chromosomes impliqués deviennent liés

Question 34

Changements chromosomiques à grande échelle peuvent mener à quoi?

Answer 34

- Délétion: enlève un segment - Duplication: répétition d'un segment - Inversion: inverse le segment à l'intérieur du chromosome - Translocation: Déplace un segment d'un chromosome à un autre non-homologue

Question 35

Synténie

Answer 35

conservation évolutive de blocs de séquences lorsque deux groupes de chromosomes d’espèces différentes sont comparés

Question 36

Éléments mobiles Classe I

Answer 36

Rétro-transposons: Dispersion basée sur la réverse- transcription d’un ARN (copier-coller) ≈ 50% du génome humain - LTR elements - LINE -SINE

Question 37

Éléments mobiles classe II

Answer 37

Transposons d'ADN: Dispersion basée sur l’excision et l’intégration (couper-coller) ≈ 3% du génome humain - Ac/Ds - Tc1/Mariner element

Question 38

Étude de la pigmentation des grains de maïs

Answer 38

* Un gène appelé C génère un pigment dans les grains de maïs * Si celui-ci est muté ou perdu, le grain est blanc ou jaune * McClintock a montré que des éléments mobiles pouvaient être présents dans le gène C, et en sortir: ceci donne un grain de maïs tacheté * Le mouvement de l’élément Ds dépend de la présence d’un autre élément appelé Ac, qui lui aussi est mobile * La transposition de Ds dépend d’activités enzymatiques encodées par Ac * Ds est un transposon non-autonome, et Ac est un transposon autonome.

Question 39

Exemple de l'élément transposable autonome Mariner

Answer 39

* Cette classe existe chez les animaux, algues et bactéries * L’élément s’insère dans un dinucléotide TA * La transposase dimérise et lie une répétition inversées terminales (ITR) * La deuxième ITR est recrutée pour former une boucle * La transposase clive l’ADN pour relâcher la boucle * Le complexe Mariner/Transposase s’intègre dans un nouveau site TA qui est dupliqué au cours de l’intégration

Question 40

À partir de quoi se disperse les rétro-transposons?

Answer 40

à partir d’un intermédiaire d’ARN messager

Question 41

Rétro-transposons LINE

Answer 41

Autonome

Question 42

Rétro-transposons SINE

Answer 42

Dépendent des LINEs pour leur dispersion

Question 43

Types de rétro-transposons

Answer 43

Rétrotransposons non-LTR * LINE: ≈6Kb, SINE (Alu): ≈100-300 bp, SVA: 0.7-4Kb * Lors de leur transcription l’ARN est poly-adénylé (queue de poly A) * Les LINEs sont autonomes, alors que les SINEs dépendent des LINEs pour leur dispersion Long Terminal Repeat Retrotransposons * 5-20 Kb (dépend du nombre de LTR) * Ressemblent à des rétrovirus * Ces éléments viendraient de rétrovirus inactivés: ERV est endogenous retrovirus

Question 44

Dispersion des LINE-1

Answer 44

* Appariement entre queue de poly-A une région riche en T fournit une amorce pour la réverse transcription * Intégration s’accompagne de duplication du site cible * La faible processivité de la réverse-transcriptase fait que plusieurs éléments LINE1 sont tronqués en 5’ * Étant donné le manque de pression sélective, les éléments répétés acquièrent des mutations et sont pour la plupart inactifs: environ 100 LINE1 actifs dans le génome humain

Question 45

Dispersion des Alu et SVA

Answer 45

* Les SINEs et SVA sont des rétrotransposons non-autonomes * L’intégration dépend de la protéine encodée par l’ORF2 des LINE-1 (activité réverse-transcriptase et endonucléase) * L’intégration se fait à une région riche en T qui est complémentaire à la queue de poly-A

Question 46

Rétrotransposons LTR

Answer 46

Rétrovirus endogènes (ERV), possiblement provenant de l’infection de cellule germinale au cours de l’évolution Ces rétrotransposons encodent une réverse-transcriptase et intégrase: rétrotransposons autonomes (similaire à L1) Les séquences encodant une enveloppe virale sont devenues non-fonctionnelles au cours de l’évolution Les LTR contiennent des séquences qui contrôlent la transcription du gène L’ARNm génère une copie d’ADN par réverse transcription, qui sera ensuite intégrée au génome (mécanisme similaire à celui utilisé par les LINE1)