Fiche de révision : Génétique moléculaire et applications médicales

📋 Plan du Cours

1. Matériel génétique et purification
2. Enzymes et électrophorèse de l’ADN
3. Amplification de l’ADN par PCR
4. Séquençage selon Sanger
5. Génétique des maladies
6. Conséquences des mutations géniques
7. Applications diagnostiques médicales

📖 1. Matériel génétique et purification

★ À maîtriser

• Les principales formes cellulaires d’ARN sont:

  • ARNm
  • ARNt
  • ARNr

• L’ADN des cellules eucaryotes animales est constitué d’ADN nucléaire et d’ADN mitochondrial.

• 🔄 La purification suit plusieurs étapes:

  1. Prélèvement biologique
  2. Lyse des cellules nucléées
  3. Dégradation des protéines
  4. Extraction des acides nucléiques
  5. Précipitation de l’ADN

Compléments

• La quantité d’ADN humain est d’environ 6 à 7 × 10^-12 grammes par cellule, et 1 mL de sang contient environ 5 à 6 × 10^6 leucocytes, soit environ 30 × 10^-6 grammes d’ADN.

💡 Astuce mémo

Prélever → lyser → dégrader → extraire → précipiter

📖 2. Enzymes et électrophorèse de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzymes de restriction : Reconnaissent des séquences spécifiques d’environ 4 à 8 bases, souvent palindromiques, et coupent l’ADN en produisant des extrémités franches ou cohésives.

★ À maîtriser

• L’électrophorèse sépare les fragments d’ADN chargés négativement dans un gel d’agarose soumis à un champ électrique produit par un générateur.

Compléments

• Les principaux outils enzymatiques comprennent:

  • Endonucléases ou DNases
  • Ligases
  • Polymérases
  • Kinases

• EcoRI est une enzyme de restriction d’origine bactérienne provenant d’Escherichia coli type R souche I.

💡 Astuce mémo

Coupure franche versus coupure cohésive

📖 3. Amplification de l’ADN par PCR

🔑 Notions clés & Définitions

• PCR : Ou réaction de polymérisation en chaîne, amplifie une séquence donnée d’ADN afin de disposer de suffisamment de matériel et de travailler sur une portion ciblée du génome.

📝 Points essentiels

• Les composants essentiels d’une PCR sont:

  • Matrice d’ADN
  • Polymérase thermostable Taq
  • dNTP
  • Amorces d’environ 20 paires de bases

• 🔄 Chaque cycle de PCR comprend:

  1. Dénaturation à 94 °C
  2. Hybridation à 55 °C
  3. Polymérisation à 72 °C

• Après N cycles de PCR, la quantité théorique de la séquence amplifiée est multipliée par $2^N$.

💡 Astuce mémo

Dénaturer à 94 °C → hybrider à 55 °C → polymériser à 72 °C

📖 4. Séquençage selon Sanger

🔑 Notions clés & Définitions

• Séquençage de Sanger : Est une méthode enzymatique utilisant une matrice d’ADN, une amorce, une ADN polymérase, des dNTP et des ddNTP.

📝 Points essentiels

📌 Lorsqu’un ddNTP est incorporé dans un brin d’ADN, ce brin ne peut plus être allongé.

• Le séquençage de Sanger produit des fragments d’ADN de longueurs différentes, séparés par électrophorèse puis lus par un détecteur afin d’obtenir un électrophorégramme de séquence.

💡 Astuce mémo

Incorporation d’un ddNTP → arrêt de l’allongement

📖 5. Génétique des maladies

🔑 Notions clés & Définitions

• Maladie génétique : Maladie causée par une ou plusieurs modifications du génome.

★ À maîtriser

• Les anomalies chromosomiques concernent le nombre ou la structure des chromosomes, avec notamment la trisomie 21 pour le nombre et les cassures ou réarrangements chromosomiques pour la structure.

Compléments

• À la naissance, 0,6 à 0,9 % des enfants vivants sont porteurs d’une anomalie chromosomique, dans un caryotype comprenant 22 paires d’autosomes et une paire de gonosomes.

• La détection des génomes exogènes permet d’étudier:

  • Le caractère pathogène
  • La virulence
  • La résistance
  • La charge virale
  • Le suivi thérapeutique

💡 Astuce mémo

Anomalie chromosomique versus mutation dans un gène

📖 6. Conséquences des mutations géniques

★ À maîtriser

• 🔄 L’expression génétique suit les étapes suivantes:
  1. Transcription de l’ADN en ARN primaire
  2. Épissage
  3. Formation de l’ARN messager
  4. Traduction en protéine

📌 Les mutations ponctuelles de substitution peuvent modifier un codon sans changer l’acide aminé, remplacer un acide aminé ou créer un codon stop.

📌 Une mutation par insertion ou délétion peut provoquer un décalage du cadre de lecture et modifier la séquence protéique jusqu’à l’apparition d’un codon stop.

Compléments

• L’effet fonctionnel d’une mutation génique s’exerce sur la protéine produite à partir de l’ARN messager.

💡 Astuce mémo

ADN → ARN primaire → épissage → ARNm → protéine

📖 7. Applications diagnostiques médicales

★ À maîtriser

• L’identification d’anomalies génétiques peut être réalisée sur de l’ADN ou de l’ARNm provenant notamment du sang ou de tissus.

• Le diagnostic d’une mutation peut associer une PCR, une coupure par enzyme de restriction, une électrophorèse et l’interprétation du profil de fragments.

• L’analyse distingue les génotypes:

  • Sain homozygote
  • Porteur hétérozygote
  • Muté homozygote

Compléments

• Les anomalies génétiques peuvent être recherchées par l’analyse de la séquence des exons sur l’ADN ou par l’analyse de la séquence de l’ARNm.

• La Central Core Disease est une myopathie congénitale associée au gène RyR1 et pouvant être étudiée par électrophorégramme de séquence.

💡 Astuce mémo

PCR → restriction → électrophorèse → identification du génotype

📊 Tableaux de synthèse

Principales méthodes de génétique moléculaire