Fiche de révision : Alignement et polymorphisme génomique

📋 Plan du Cours

1. Structure des nucléotides
2. Structure et propriétés de l’ADN
3. ARN et compaction de l’ADN
4. Compaction et réplication de l’ADN
5. Mutations, lésions et réparation
6. Recombinaison et dynamique génomique
7. Transcription des gènes eucaryotes
8. Maturation des ARN messagers
9. Traduction et code génétique
10. Code génétique et cadre de lecture
11. Mécanismes de la traduction
12. Structure et devenir des protéines
13. Diversité des protéines et fonctions
14. Organisation et diversité des génomes
15. Génomique et applications médicales
16. Gènes protéiques et ADN non codant
17. Classes de l’ADN non codant
18. Gènes particuliers et épigénétique

📖 1. Structure des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Base azotée, pentose et acide phosphorique.
• Nucléoside : Association d’une base azotée et d’un pentose reliés par une liaison N-glycosidique.

★ À maîtriser

• Les bases azotées comprennent:
  • adénine
  • guanine
  • uracile
  • cytosine
  • thymine

📌 Le ribose est le pentose des ARN, tandis que le désoxyribose est celui des ADN et ne possède pas de groupement OH en 2′.

Compléments

• L’ATP est la devise énergétique universelle des organismes vivants et son hydrolyse en ADP et phosphate inorganique fournit de l’énergie à de nombreuses réactions biochimiques.

💡 Astuce mémo

Nucléoside = base + pentose, tandis que nucléotide = nucléoside + phosphate.

📖 2. Structure et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Polynucléotide : Enchaînement de mononucléotides unis par des liaisons phosphodiesters.

★ À maîtriser

• Les acides nucléiques possèdent un squelette phosphodiester hydrophile et chargé négativement au pH physiologique, avec une polarité définie par des extrémités 5′ phosphate et 3′ OH.

• Les bases, les nucléosides, les nucléotides et les acides nucléiques absorbent les ultraviolets à 260 nm, ce qui permet de les repérer et de les doser.

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie à la thymine par deux liaisons hydrogène et la guanine à la cytosine par trois liaisons hydrogène.

📌 La dénaturation de l’ADN rompt les liaisons hydrogène par chauffage, diminution de la force ionique ou exposition à un pH très acide ou basique, puis les deux brins peuvent se réassocier progressivement par hybridation lors du refroidissement.

Compléments

📌 Les bases sont hydrophobes et peu solubles dans l’eau, tandis que les nucléotides et les acides nucléiques sont polaires et solubles dans l’eau.

💡 Astuce mémo

Une échelle torsadée : les bases forment les barreaux et le squelette sucre-phosphate les montants.

📖 3. ARN et compaction de l’ADN

★ À maîtriser

📌 Les ARN contiennent du ribose et de l’uracile, sont généralement plus courts et monocaténaires, tandis que les ADN contiennent du désoxyribose et de la thymine.

• Les ARN totaux cellulaires comprennent environ 82 % d’ARN ribosomiques, 15 % d’ARN de transfert, 2 % d’ARN messagers et moins de 1 % d’autres ARN.

• Un ARNt mesure 75 à 85 nucléotides, se termine par la séquence CCA en 3′ OH où se fixe l’acide aminé et possède une boucle anticodon complémentaire du codon.

• 🔄 La compaction de l’ADN suit les niveaux suivants:

  1. nucléosome
  2. fibre de 30 nm ou solénoïde
  3. boucles
  4. chromosome

• Le génome humain haploïde contient 3,1 milliards de paires de bases et l’ensemble de l’ADN mesurerait 1,8 mètre s’il était déployé, alors que la compaction réduit sa longueur environ 10 000 fois.

Compléments

• Chez les eucaryotes, la petite sous-unité ribosomique contient l’ARNr 18S et 33 protéines, tandis que la grande contient les ARNr 5S, 5,8S et 28S et 50 protéines.

💡 Astuce mémo

Nucléosome → solénoïde → boucles → chromosome.

📖 4. Compaction et réplication de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication de l’ADN : Processus de doublement du contenu en ADN d’une cellule avant sa division, afin que les deux cellules filles reçoivent la même information génétique que la cellule mère.

★ À maîtriser

• La compaction de l’ADN s’effectue successivement par les nucléosomes, les solénoïdes, les boucles puis le chromosome, qui constitue la forme la plus compactée de la chromatine.

• L’ADN est compacté environ 10 000 fois dans sa forme chromatinienne.

📌 La réplication de l’ADN est semi-conservative : chaque molécule fille contient un brin parental et un brin néosynthétisé, et la réplication se déroule pendant la phase S du cycle cellulaire.

• Chez les eucaryotes, la réplication commence sur 20 000 à 30 000 origines réparties de façon homogène dans le génome humain ; chaque origine correspond à une séquence ARS dépourvue de nucléosomes, et l’unité répliquée depuis une même origine est le réplicon, long de 100 à 200 kb chez l’homme.

📌 La synthèse de l’ADN est bidirectionnelle, avec deux fourches progressant en sens opposé, et polarisée dans le sens 5’→3’ sur une matrice lue dans le sens 3’→5’.

• La synthèse asymétrique produit un brin précoce de manière continue et un brin retardé par fragments d’Okazaki de 100 à 2000 nucléotides, chacun nécessitant une amorce ARN ; les amorces sont ensuite retirées, les lacunes comblées et les fragments soudés par une ligase.

• 🔄 Les trois phases de la réplication sont:

  1. Initiation
  2. Élongation
  3. Terminaison

Compléments

• La chromatine assure la compaction, l’accessibilité et la protection de l’ADN, tandis que la molécule d’ADN reste dynamique et flexible et adapte son niveau de compaction aux besoins cellulaires.

💡 Astuce mémo

Nucléosome → solénoïde → boucles → chromosome

📖 5. Mutations, lésions et réparation

★ À maîtriser

📌 Une mutation est une modification de la séquence d’ADN, tandis qu’une lésion est une modification chimique de la molécule d’ADN pouvant perturber la réplication ou la transcription sans modifier nécessairement sa séquence.

• Les rayonnements UV provoquent notamment des dimères de thymines et des pontages covalents ADN-protéine, tandis que les rayonnements ionisants provoquent des cassures et des pontages covalents de l’ADN.

• Le système BER reconnaît les anomalies chimiques des bases et les répare par une ADN glycosylase, une AP endonucléase, une ADN polymérase puis une ADN ligase.

• Le système NER reconnaît les déformations de la double hélice dues notamment aux dimères de thymine, aux pontages inter-brins et aux adduits, puis excise un fragment de 29 nucléotides avant son remplacement par les polymérases δ/ε et une ligase.

📌 Le système MMR corrige les erreurs d’appariement en distinguant le brin néosynthétisé du brin parental méthylé, puis en dégradant le segment fautif avant son remplacement et sa ligature.

📌 Les cassures double brin sont réparées soit par recombinaison générale, qui utilise une région homologue du chromosome homologue, soit par NHEJ, qui protège les extrémités et rétablit directement leur continuité grâce à une ADN ligase.

Compléments

• L’exposition au soleil induit environ 80 000 lésions d’ADN par cellule et par jour, tandis que le tabagisme induit environ 200 adduits par cellule et par jour.

💡 Astuce mémo

Mutation = séquence modifiée ; lésion = ADN chimiquement modifié

📖 6. Recombinaison et dynamique génomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Recombinaison générale : Échange d’information génétique entre des séquences homologues, pouvant réparer des cassures ou des brèches et pouvant aussi se produire accidentellement entre des séquences non homologues.

★ À maîtriser

• La recombinaison méiotique débute par une cassure simple brin, suivie de l’invasion d’une séquence homologue, de la formation d’une structure de Holliday, de la stabilisation par ligase et de la résolution par coupure-ligation.

📌 La résolution de la structure de Holliday peut produire un simple échange de matériel génétique sans enjambement chromosomique ou un crossing-over avec enjambement chromosomique.

• Une recombinaison accidentelle entre séquences répétées en tandem peut provoquer une recombinaison inégale, entraînant une expansion du nombre de copies sur un chromosome et une réduction du nombre de copies sur l’autre.

Compléments

• La recombinaison méiotique se produit entre chromosomes homologues dans les gamètes et survient environ 60 fois par méiose chez l’homme, ce qui crée des profils génétiques originaux à partir des informations parentales.

• La recombinaison générale nécessite une zone minimale d’identité complète d’environ 300 pb et peut concerner des séquences répétées, notamment les séquences SINE.

💡 Astuce mémo

Recombinaison homologue → brassage génétique et réparation

📖 7. Transcription des gènes eucaryotes

🔑 Notions clés & Définitions

• Génotype : Constitution génétique d’un individu, définie par l’assortiment de ses allèles dans le génome.
• Phénotype : Manifestation apparente de la constitution du génome sous la forme d’un trait morphologique, d’un syndrome clinique ou d’une variation qualitative ou quantitative d’un produit génique.

★ À maîtriser

• La transcription est la première étape du passage du génotype au phénotype : elle produit un ARN à partir de l’information génétique, puis cet ARN peut servir à la synthèse d’une protéine.

• Les trois ARN polymérases eucaryotes sont:

  • ARN polymérase I : préARN ribosomiques
  • ARN polymérase II : ARN prémessagers et certains petits ARN
  • ARN polymérase III : précurseurs des ARNt et de l’ARNr 5S

📌 L’ARN polymérase se déplace de 3′ vers 5′ sur le brin antisens matrice, tandis que l’ARN est synthétisé de 5′ vers 3′ et possède la même séquence que le brin sens, à la différence près que l’ARN contient U à la place de T.

Compléments

• La TATA box est une séquence consensus bicaténaire 5′-TATAAAA-3′ située vers −25 à −30, présente dans environ 70 % des gènes codant les protéines, mais absente des gènes domestiques.

• L’initiation de la transcription comprend la fixation des facteurs TFIID, TFIIA, TFIIB, TFIIF et TFIIE, puis le recrutement de TFIIH et de l’ARN polymérase II sur le promoteur.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison

📖 8. Maturation des ARN messagers

★ À maîtriser

• La maturation des ARN prémessagers en ARNm matures comprend dans le noyau l’ajout d’une coiffe en 5′, l’ajout d’une queue polyA en 3′ et l’épissage.

• La coiffe en 5′ consiste en l’ajout d’une guanine modifiée lorsque l’ARN néosynthétisé mesure environ 30 nucléotides ; elle protège l’ARN des nucléases et intervient dans l’initiation de la traduction.

• Le signal de polyadénylation AAUAAA recrute les facteurs CPSF et CstF, puis une polyA polymérase ajoute environ 250 adénines à l’extrémité 3′ et les protéines PABP stabilisent la queue polyA.

📌 Les exons sont les séquences conservées dans l’ARNm mature, tandis que les introns sont des séquences intercalaires transcrites puis excisées lors de l’épissage.

• L’épissage repose sur deux réactions de transestérification qui forment transitoirement un lasso d’intron puis relient les deux exons par une liaison phosphodiester.

• L’épissage alternatif, qui concerne environ 60 % des gènes humains, permet à un même gène de produire plusieurs ARNm et potentiellement plusieurs protéines.

Compléments

• Les cinq ARNsn du spliceosome sont:
  • U1
  • U2
  • U4
  • U5
  • U6

💡 Astuce mémo

Coiffe 5′ → épissage → queue polyA 3′

📖 9. Traduction et code génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Processus de transformation du message génétique constitué de triplets nucléotidiques en une séquence d’acides aminés.
• Code génétique : Code à trois lettres, universel, non chevauchant, dégénéré et non ambigu, qui établit la correspondance entre les codons et les acides aminés.

★ À maîtriser

• La traduction se déroule dans le cytoplasme au niveau des ribosomes, tandis que les ARNt apportent les acides aminés correspondant aux codons de l’ARNm grâce à leur anticodon complémentaire.

• Les 64 combinaisons possibles de triplets comprennent 61 codons codant les 20 acides aminés et trois codons-stop, UAA, UAG et UGA.

Compléments

📌 Le code génétique est dit dégénéré parce qu’un même acide aminé peut être codé par plusieurs codons, jusqu’à six selon l’acide aminé.

• Le code génétique est presque universel chez les êtres vivants, mais certaines mitochondries utilisent des codons dont la signification diffère du code génétique universel.

💡 Astuce mémo

Codon sur l’ARNm, anticodon sur l’ARNt

📖 10. Code génétique et cadre de lecture

🔑 Notions clés & Définitions

• Traduction : Processus qui transforme le message génétique porté par des triplets nucléotidiques de l’ARNm en une séquence protéique d’acides aminés dans le cytoplasme.
• Cadre ouvert de lecture : Succession de triplets comprise entre un codon AUG en 5′ et un codon-stop en 3′ de l’ARNm, sans interruption par un codon-stop pendant au moins 20 codons.

★ À maîtriser

• Le code génétique est universel, non chevauchant, dégénéré et non ambigu, avec trois nucléotides par codon.

• Les codons-stop sont UAA, UAG et UGA, tandis que le codon initiateur AUG code la méthionine chez les eucaryotes.

Compléments

• De 5′ en 3′, un ARNm mature comprend: une coiffe, le nucléotide +1, une séquence 5′-UTR, une séquence traduite, une séquence 3′-UTR, une queue de polyA

💡 Astuce mémo

Dégénéré signifie plusieurs codons pour un acide aminé, non ambigu signifie un seul acide aminé par codon.

📖 11. Mécanismes de la traduction

📝 Points essentiels

• Le ribosome eucaryote possède une grande sous-unité 60S contenant les ARNr 5S, 5,8S et 28S ainsi que 49 protéines, et une petite sous-unité 40S contenant l’ARNr 18S et 33 protéines.

• Les trois sites ribosomiques de fixation des ARNt sont le site A pour l’aminoacyl-ARNt, le site P pour le peptidyl-ARNt et le site E pour l’ARNt libre.

• 🔄 La traduction se déroule selon quatre étapes:

  1. activation des acides aminés
  2. initiation
  3. élongation
  4. terminaison

• Les aminoacyl-ARNt synthétases fixent chaque acide aminé sur son ou ses ARNt correspondants et assurent une double spécificité pour l’acide aminé et l’ARNt.

• Le coût énergétique de la traduction est de $4$ liaisons riches par acide aminé incorporé, auxquelles s’ajoutent $2$ liaisons riches pour la terminaison.

• Lors de la terminaison, un facteur eRF reconnaît un codon-stop UAG, UGA ou UAA au site A et provoque l’hydrolyse du polypeptide porté par l’ARNt.

💡 Astuce mémo

Activation → initiation → élongation → terminaison.

📖 12. Structure et devenir des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéines : Polymères constitués de résidus d’acides aminés, construits à partir du même ensemble de 20 acides aminés et assurant une grande diversité de fonctions biologiques.

★ À maîtriser

• La structure primaire d’une protéine est l’enchaînement linéaire de ses acides aminés et porte une grande partie de l’information nécessaire à sa structure tridimensionnelle.

• Les principales structures secondaires des protéines sont:

  • les hélices α
  • les feuillets plissés β
  • les coudes β
  • les boucles

• La structure tertiaire est la forme globale tridimensionnelle d’une protéine, stabilisée par des interactions hydrogène, ioniques, hydrophobes et parfois par des ponts disulfure covalents.

Compléments

📌 La structure quaternaire est un assemblage non covalent de plusieurs chaînes polypeptidiques, tandis qu’une protéine monomérique ne possède pas de structure quaternaire.

• L’hémoglobine est un tétramère composé de deux chaînes α et de deux chaînes β, chacune contenant une molécule d’hème.

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire : de la séquence à l’assemblage.

📖 13. Diversité des protéines et fonctions

🔑 Notions clés & Définitions

• Ubiquitine : Protéine de 76 acides aminés qui marque les protéines destinées à être dégradées par le protéasome.
• Allostérie : Régulation de l’activité d’une protéine par la fixation d’une molécule effectrice sur un site spécifique, ce qui modifie la conformation et l’affinité d’un autre site distant.

★ À maîtriser

• Les ubiquitine-protéine ligases reconnaissent les protéines mal repliées ou anormales, fixent covalemment l’extrémité C-terminale de l’ubiquitine sur une lysine de la protéine cible, puis plusieurs ubiquitines sont généralement ajoutées avant la dégradation par le protéasome.

📌 Les protéines peuvent être membranaires, structurales ou globulaires : les protéines membranaires assurent notamment l’adhésion, le transport et la réception des signaux, les protéines structurales forment des fibrilles de soutien, et les protéines globulaires hydrosolubles exposent leurs résidus hydrophiles et enfouissent leurs résidus hydrophobes.

• Les principaux rôles biologiques des protéines sont:
  • Catalyse
  • Signalisation cellulaire et communication intercellulaire
  • Régulation
  • Transport des molécules
  • Structure et soutien
  • Mouvement
  • Défense et protection
  • Stockage
  • Nutrition et métabolisme
  • Reproduction et division cellulaire

Compléments

• Le protéasome est un cylindre creux dont les extrémités sont associées à des coiffes protéiques déroulases ; l’hydrolyse de l’ATP permet d’y enfiler et de déplier les protéines, qui sont ensuite fragmentées en courts peptides par des protéases internes.

• Dans l’hémoglobine, la fixation du premier dioxygène augmente l’affinité pour le deuxième, puis celle du deuxième augmente l’affinité pour le troisième et ainsi de suite.

💡 Astuce mémo

Diversité des séquences → diversité des structures → diversité des fonctions

📖 14. Organisation et diversité des génomes

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble de l’information génétique portée par une cellule, comprenant les gènes et les séquences non codantes d’ADN ou d’ARN.
• Gène : Unité physique minimale portée par l’ADN, capable de fournir l’information nécessaire à la production d’un ou plusieurs ARN ou protéines et responsable de la transmission de caractères héréditaires.

★ À maîtriser

• Le génome humain nucléaire possède environ 3 000 Mb répartis sur 46 chromosomes, comprenant 22 paires d’autosomes et deux gonosomes, XX chez la femme et XY chez l’homme.

• Chez les procaryotes, le génome est généralement un chromosome d’ADN circulaire libre dans le cytoplasme, complété par des plasmides capables de réplication autonome et de transfert de gènes entre bactéries.

• Chez les eucaryotes, on distingue le génome nucléaire et les génomes organitaires, notamment mitochondrial et chloroplastique chez les plantes et les algues.

• Dans le génome humain, l’ADN codant représente environ 1,5 % du génome, tandis que l’ADN non codant en représente environ 98,5 %.

📌 Chez les eucaryotes, les gènes sont morcelés par des introns non codants, tandis que les exons sont les séquences transcrites conservées dans l’ARN mature.

Compléments

• Les génomes viraux peuvent être constitués d’ADN ou d’ARN simple ou double brin et leur taille varie de quelques kilopaires de bases à environ 1,2 Mb pour le Mimivirus.

• Le génome mitochondrial humain est un ADN double brin circulaire de 16 569 paires de bases transmis uniquement par la mère et contenant 37 gènes.

💡 Astuce mémo

Codant ≠ non codant : environ 1,5 % contre 98,5 % du génome humain

📖 15. Génomique et applications médicales

★ À maîtriser

• Les techniques d’exploration des acides nucléiques apparues dans les années 1970 ont permis d’isoler, amplifier, visualiser, séquencer, transcrire, modifier et intégrer un gène dans le noyau d’une cellule.

• Les maladies monogéniques regroupent environ 5 000 à 7 000 maladies rares dues à une mutation dans un seul gène, notamment les myopathies et la mucoviscidose.

• L’ADN recombinant permet de transporter un gène codant une protéine thérapeutique dans un vecteur de clonage afin de produire notamment de l’insuline, du facteur VIII, de l’hormone de croissance et des vaccins.

• En 1990, le Projet Génome humain a été lancé ; une première ébauche a été publiée en 2001 et une version considérée comme finale en 2003.

• Les principaux domaines de la post-génomique sont:

  • Transcriptome
  • Protéome
  • Interactome
  • Métabolome
  • Variome
  • Fonctions de l’ADN non codant

• Les principaux outils sont:

  • Biopuces
  • Séquençage haut débit
  • Bio-informatique

• La génomique comparative consiste à comparer des individus, tissus ou cellules dans des conditions différentes afin d’identifier les modifications associées aux maladies ou à l’action des médicaments et de favoriser une médecine personnalisée.

Compléments

• Le séquençage du génome humain a nécessité 13 ans et coûté 2,7 milliards de dollars, tandis que les progrès récents ont réduit le coût d’un séquençage complet à quelques milliers d’euros et le délai à quelques jours.

💡 Astuce mémo

Explorer → amplifier → séquencer → modifier → intégrer

📖 16. Gènes protéiques et ADN non codant

🔑 Notions clés & Définitions

• Gène protéique : Séquence génomique comportant des exons conservés dans l’ARNm mature et des introns excisés lors de la maturation, tandis que sa séquence codante représente en moyenne 1 300 pb, soit environ 5 % de sa taille.

★ À maîtriser

📌 L’ADN non codant regroupe les séquences qui ne sont pas traduites en protéines ou dont la fonction biologique n’est pas identifiée, et il représente plus de 98 % du génome humain.

• Dans le génome humain, les introns représentent presque 26 %, les éléments transposables près de 45 %, l’ADN non codant unique près de 12 % et l’ADN codant moins de 1,5 % des bases.

Compléments

• La taille moyenne d’un gène protéique humain est de 27 kb, avec environ 9 exons par gène, des exons de 150 pb en moyenne et des introns de 3 400 pb en moyenne.

• Le gène de la dystrophine s’étend sur 2,4 Mb et comporte 79 exons, ce qui en fait le plus long gène humain connu selon le cours.

💡 Astuce mémo

ADN codant : minoritaire ; ADN non codant : majoritaire

📖 17. Classes de l’ADN non codant

🔑 Notions clés & Définitions

• Gènes à ARN non codant : Gènes produisant des ARN fonctionnels qui ne sont pas traduits en protéines, notamment les ARNt, les ARNr, les ARNsno et les ARNsn.

★ À maîtriser

• Les quatre classes majeures d’ARN non codants remplissent les fonctions suivantes:

  • Les ARNt servent d’adaptateurs entre les codons des ARN et les acides aminés
  • Les ARNr participent à la machinerie traductionnelle
  • Les ARNsno participent à la maturation des ARNr
  • Les ARNsn sont des composants essentiels des splicéosomes

• Les pseudogènes résultent de la duplication de gènes ancestraux puis de l’accumulation de mutations qui les rendent non fonctionnels, et leur nombre est estimé à environ 14 000 chez l’être humain.

• Les pseudogènes peuvent être:

  • Des pseudogènes classiques provenant d’une duplication ADN-ADN
  • Des pseudogènes rétrotransposés provenant de la transcription inverse d’un ARN et dépourvus d’introns
  • Des Numts d’origine mitochondriale intégrés au génome nucléaire

• Les séquences LINE représentent 20 % du génome humain, les SINE 13 %, les rétrotransposons à LTR 8 % et les transposons à ADN 3 %.

📌 Les microsatellites possèdent de petits motifs répétés et sont abondants, tandis que les minisatellites ont des motifs plus grands et un nombre de répétitions particulièrement variable ; le seuil entre les deux est fixé à 10 pb dans ce cours.

• L’ADN intergénique représente environ les trois quarts du génome humain et est en grande partie composé d’ADN répété.

Compléments

• Les gènes d’ARNr sont regroupés en centaines de copies répétées dans l’ADN ribosomique afin de produire suffisamment d’ARNr pour les ribosomes abondants.

• Les microsatellites servent de marqueurs pour baliser le génome et localiser des gènes responsables de maladies monogéniques, tandis que les minisatellites ont contribué aux premières analyses d’empreintes génétiques.

• Les séquences d’ADN non codant très conservées représentent environ 4 % du génome humain et pourraient participer à la régulation de l’expression des gènes, bien que leur rôle ne soit pas connu.

💡 Astuce mémo

ARNnc → pseudogènes → introns → duplications → répétitions → intergénique

📖 18. Gènes particuliers et épigénétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Gènes domestiques : Gènes nécessaires aux fonctions cellulaires de base et exprimés dans toutes les cellules de l’organisme.
• Gènes chevauchants : Deux gènes portés par une même séquence génomique, notamment lorsque les deux brins opposés codent des informations différentes ou lorsqu’un gène se trouve dans un grand intron d’un autre gène.
• Épigénétique : Modifications chimiques transmissibles et réversibles qui modifient l’expression du génome sans modifier la séquence de l’ADN.
• Bio-informatique : discipline multidisciplinaire qui utilise des méthodes informatiques pour résoudre des problèmes scientifiques posés par la biologie
• Alignement de séquences : représentation de deux ou plusieurs séquences d’ADN, d’ARN ou de protéines les unes sous les autres afin de faire ressortir leurs régions identiques ou similaires
• Matrice de substitution : tableau de valeurs décrivant la probabilité que deux bases ou acides aminés apparaissent l’un en face de l’autre dans un alignement de séquences

📝 Points essentiels

• L’instabilité des répétitions résulte d’un phénomène de dérapage réplicatif pouvant toucher des régions codantes ou non codantes, surtout lors de la réplication préméiotique et plus rarement lors de la mitose.

📌 En dessous d’un seuil de répétitions, la transmission est stable de génération en génération ; au-delà de ce seuil, la répétition devient instable et peut s’expanser, une prémutation étant modérément au-dessus du seuil et une mutation complète dépassant la valeur limite pathogène.

• Les mutations peuvent résulter d’une mutation spontanée, d’erreurs de réplication, de réparation ou de recombinaison, ou d’agressions exogènes comme des agents chimiques et des radiations génotoxiques, ou endogènes comme les radicaux libres.

📌 La nomenclature HGVS décrit officiellement les variations de séquence aux niveaux génomique, transcriptionnel et protéique, en indiquant la séquence de référence, la localisation et le changement observé, avec les préfixes « c. » pour la séquence codante, « r. » pour l’ARN messager et « p. » pour l’effet protéique théorique. — Human Genome Variation Society

• L’interprétation d’une variation mutationnelle repose sur son type, la consultation de bases de données, l’étude de sa ségrégation familiale, sa recherche chez des témoins sains et, si nécessaire, des tests fonctionnels et des prédictions bio-informatiques.

• La bio-informatique moléculaire analyse les séquences d’ADN, d’ARN et de protéines, la bio-informatique structurale étudie la structure tridimensionnelle des macromolécules, et la bio-informatique des réseaux étudie les interactions entre gènes, protéines, cellules ou organismes.

• Le HGNC attribue à chaque gène un nom officiel et un symbole unique, tandis que la HGVS établit la nomenclature officielle des variations de séquence aux niveaux génomique, transcriptionnel et protéique.

• Les bases de données bio-informatiques regroupent notamment des banques de séquences, des sites de génomique, des sites d’exploitation et des sites dédiés à de grands projets ciblés.

• L’identité désigne une correspondance strictement exacte entre deux nucléotides ou acides aminés, la similarité désigne des résidus différents mais aux propriétés physico-chimiques proches, et l’homologie indique que deux séquences dérivent d’un ancêtre commun.

• BLAST recherche rapidement des régions similaires entre une séquence requête et des séquences de bases de données par alignement par paires, tandis que Clustal réalise des alignements multiples de deux séquences ou plus.

💡 Astuce mémo

Gènes domestiques : expression générale ; gènes chevauchants : information superposée

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN

Principaux systèmes de réparation