Fiche de révision : Introduction à la génétique moléculaire

📋 Plan du Cours

1. Théorie chromosomique de l’hérédité
2. Transformation bactérienne de Griffith
3. L’ADN comme matériel héréditaire
4. Règles de Chargaff
5. Expérience de Hershey et Chase
6. Structure de la double hélice

📖 1. Théorie chromosomique de l’hérédité

🔑 Notions clés & Définitions

• Théorie chromosomique de l’hérédité : Théorie reliant l’hérédité aux chromosomes, considérés comme les porteurs de l’information génétique.
• Thomas Hunt Morgan : Généticien qui valide expérimentalement la théorie chromosomique chez la drosophile en 1915.
• Drosophila melanogaster : Espèce de mouche citée comme modèle dans les travaux de Morgan sur la transmission des gènes.

📝 Points essentiels

• Boveri et Sutton développent indépendamment la théorie chromosomique et identifient les chromosomes comme support de l’information génétique.
• Morgan démontre en 1915 la théorie chromosomique chez Drosophila melanogaster.
• Chez la drosophile, Morgan et son équipe montrent que les gènes correspondent à des unités physiques sur chaque chromosome.
• Morgan établit des cartes chromosomiques en donnant la position des gènes le long du chromosome.
• Chaque chromosome de la drosophile contient 2 500 à 3 000 gènes correspondant à des caractères héréditaires distincts.

💡 Astuce mémo

Chromosomes = Gene Train: les gènes sont rangés en ligne sur le chromosome comme des wagons.

📖 2. Transformation bactérienne de Griffith

🔑 Notions clés & Définitions

• Steptococcus pneumonia : Bactérie responsable de la pneumonie citée comme organisme modèle dans les expériences de Griffith.
• S (lisse) : Variété de Steptococcus pneumonia pathogène car sa capsule protège du système immunitaire.
• R (rugueuse) : Variété de Steptococcus pneumonia non pathogène car dépourvue de capsule et détruite par le système immunitaire.

📝 Points essentiels

• Griffith (1928) montre que des souris survivent avec une souche R vivante et meurent avec une souche S vivante.
• Griffith (1928) fait survivre les souris injectées avec des bactéries S tuées par la chaleur.
• Le mélange de bactéries S tuées par la chaleur et de bactéries R vivantes transforme R en forme pathogène menant à la mort.
• L’agent de transformation est héréditaire car les bactéries transformées produisent ensuite d’autres bactéries pathogènes.
• Griffith conclut que l’agent n’est probablement pas protéique car la chaleur dénature les protéines utilisées pour tuer les bactéries.

💡 Astuce mémo

Chaleur tue les protéines: si ça transforme quand même, l’agent est non protéique.

📖 3. L’ADN comme matériel héréditaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Transformation : Incorporation de matériel génétique par une cellule, permettant l’apparition d’un nouveau phénotype transmissible.
• Équipe Avery : Équipe d’Avery, MacLeod et McCarty (1944) qui teste quel type de molécule rend la transformation possible.
• Enzyme détruisant l’ADN : Traitement enzymatique dont l’application empêche la transformation dans l’expérience d’Avery.

📝 Points essentiels

• Avery, MacLeod et McCarty (1944) publient une étude qui soutient l’idée que l’ADN est le matériel héréditaire.
• Ils préparent des extraits de bactéries de souche S tuées par la chaleur en brisant les cellules et en récupérant le contenu.
• Ils ajoutent des enzymes distinctes détruisant protéines, ARN ou ADN aux extraits avant contact avec des cellules R vivantes.
• Seul l’extrait traité par l’enzyme qui détruit l’ADN ne provoque pas de transformation.
• Ce résultat fait attribuer l’origine de la transformation à l’ADN.

💡 Astuce mémo

Avery: protéine/ARN n’empêchent pas, ADN oui; le “blocage” vient de l’ADN.

📖 4. Règles de Chargaff

🔑 Notions clés & Définitions

• Erwin Chargaff : Chercheur qui analyse les proportions des bases dans l’ADN de plusieurs organismes et établit des relations quantitatives.
• Règles de Chargaff : Relations de composition qui relient les pourcentages d’adénine à ceux de thymine, et de guanine à ceux de cytosine dans l’ADN.
• Composition (%) de l’ADN : Répartition en pourcentages des bases azotées dans l’ADN, utilisée pour comparer les espèces.

📝 Points essentiels

• Chargaff observe que chaque espèce a sa propre composition d’ADN.
• Dans l’ADN, il y a autant d’adénine que de thymine avec %A = %T.
• Dans l’ADN, il y a autant de guanine que de cytosine avec %G = %C.
• Les règles portent sur les pourcentages des bases azotées dans l’ADN d’espèces différentes.

💡 Astuce mémo

A s’apparie avec T, G s’apparie avec C: égalités de pourcentages dans l’ADN.

📖 5. Expérience de Hershey et Chase

🔑 Notions clés & Définitions

• Virus bactériophage T2 : Bactériophage étudié par Hershey et Chase, constitué presque uniquement d’ADN et de protéines.
• 32 P : Phosphore radioactif utilisé pour marquer l’ADN viral afin de suivre son transfert dans la bactérie hôte.
• 35 S : Soufre radioactif utilisé pour marquer les protéines virales afin de vérifier si elles entrent dans la cellule.

📝 Points essentiels

• Hershey et Chase utilisent le bactériophage T2, constitué presque uniquement d’ADN et de protéines.
• Ils marquent l’ADN viral avec 32 P et les protéines virales avec 35 S.
• Après infection, les bactéries infectées par les phages à 35 S ne deviennent pas radioactives.
• Après infection, les bactéries infectées par les phages à 32 P deviennent radioactives.
• Ils concluent que le matériel héréditaire injecté par les virus dans les bactéries est l’ADN.

💡 Astuce mémo

32 P dans la bactérie = hérédité; 35 S reste dehors = pas le matériel héréditaire.

📖 6. Structure de la double hélice

🔑 Notions clés & Définitions

• Rosalind Franklin : Chercheuse citée pour avoir mis en évidence la structure hélicoïdale de l’ADN par diffraction des rayons X.
• Double hélice de l’ADN : Modèle hélicoïdal de l’ADN, où les paires de bases se font face dans une structure en deux brins.
• Watson et Crick : Chercheurs qui proposent un modèle de double hélice s’appuyant notamment sur les conclusions de Franklin.

📝 Points essentiels

• Franklin montre par radiographie par diffraction de rayons X que l’ADN possède une structure hélicoïdale.
• Franklin conclut que les squelettes désoxyribose-phosphate sont à l’extérieur de la double hélice.
• Watson et Crick proposent un modèle (1953) qui explique les règles de Chargaff et suggère une réplication.
• Dans le modèle, les bases forment des paires A avec T et G avec C.
• La publication du modèle paraît dans Nature en 1953 et le prix Nobel est attribué en 1962 à Wilkins ainsi qu’à Watson (pas à Franklin).

💡 Astuce mémo

Photo 51: hélice + squelette dehors + paires A-T et G-C au centre.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des marques dans l’expérience Hershey et Chase

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre les types de bactéries dans l’expérience de Griffith: R est non pathogène sans capsule, S est pathogène avec capsule.
2. Croire que la chaleur peut rendre S pathogène: dans l’expérience, les S tuées par la chaleur ne causent pas la mort.
3. Penser que l’agent de transformation est une protéine: Avery montre que l’extrait détruit pour l’ADN ne transforme plus.
4. Inverser les égalités de Chargaff: les règles imposent %A = %T et %G = %C.
5. Mélanger la structure proposée par Franklin et le modèle final: Franklin met en évidence la disposition extérieure du squelette, Watson-Crick bâtissent le modèle.
6. Interpréter 35 S comme le matériel héréditaire: dans les résultats, seule la trace 32 P apparaît dans les bactéries.

✅ Checklist Examen

1. Expliquer ce que propose la théorie chromosomique de l’hérédité et citer les chercheurs associés au développement initial.
2. Décrire ce que Morgan et son équipe montrent sur les gènes et leur disposition le long des chromosomes de la drosophile.
3. Donner la fourchette de nombre de gènes par chromosome mentionnée pour la drosophile (2 500 à 3 000).
4. Présenter le résultat des souris recevant R vivante, S vivante et S tuée par la chaleur dans l’expérience de Griffith.
5. Expliquer le résultat du mélange de R vivantes et de S tuées par la chaleur et ce que cela implique sur l’agent de transformation.
6. Justifier pourquoi Griffith exclut une origine protéique plausible de l’agent, d’après l’effet de la chaleur.
7. Définir la transformation comme incorporation de matériel génétique et reconnaître l’enjeu de cette étape vers l’ADN.
8. Résumer l’expérience d’Avery (1944) avec enzymes détruisant protéines, ARN et ADN et identifier le seul cas qui empêche la transformation.
9. Énoncer les règles de Chargaff en utilisant %A = %T et %G = %C et préciser que chaque espèce a sa propre composition d’ADN.
10. Expliquer le principe de marquage de Hershey et Chase avec 32 P pour l’ADN et 35 S pour les protéines.
11. Interpréter correctement le résultat radioactif dans les bactéries après infection et en déduire la conclusion sur le matériel héréditaire.
12. Décrire ce que Franklin établit par diffraction de rayons X sur la structure hélicoïdale de l’ADN.
13. Indiquer où se trouvent les squelettes désoxyribose-phosphate (extérieur) dans la double hélice selon Franklin.
14. Énoncer les paires de bases du modèle (A avec T, G avec C) et relier ce modèle aux règles de Chargaff.