Fiche de révision : Variabilité des génomes et génotypage

📋 Plan du Cours

1. Organisation de la variabilité génomique
2. Polymorphisme et conventions génétiques
3. Classification des mutations
4. Origine et conséquences des mutations
5. Fréquence et induction des mutations
6. Méthodes de génotypage

📖 1. Organisation de la variabilité génomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Locus : Toute position dans le génome, qu’il s’agisse d’un gène ou d’une séquence intergénique.
• Allèle : Une version d’un locus caractérisée par une séquence d’ADN particulière.

• Génotype : L’ensemble des allèles portés par un individu ou une cellule.

• Phénotype : L’état observable d’un caractère, comme des graines vertes ou des tiges courtes.

📝 Points essentiels

• L’identité de séquence avec le génome humain est respectivement de:
  • 99,9 % avec le chimpanzé
  • 99 % avec la souris
  • 90 % avec le poisson zèbre
  • 85 % avec la mouche
  • 36 % avec le ver rond
  • 26 % avec Arabidopsis
  • 23 % avec la levure
  • 21 % avec Escherichia coli

💡 Astuce mémo

Génotype = ensemble des allèles ; phénotype = état observable du caractère

📖 2. Polymorphisme et conventions génétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Polymorphisme : L’existence, dans une population, de plusieurs allèles d’un même locus.
• SNP : Un site polymorphe où les allèles diffèrent par la substitution d’un seul nucléotide.

★ À maîtriser

• Chez Homo sapiens, un génome individuel comporte en moyenne 3,5.10^6 SNP.

📌 Un individu diploïde est homozygote lorsqu’il porte deux allèles identiques à un locus et hétérozygote lorsqu’il porte deux allèles différents.

Compléments

• Les allèles d’un locus sont notés a1, a2, a3, etc., tandis que l’allèle de référence ou sauvage est noté a+ ; un génotype diploïde s’écrit avec une barre séparant les deux chromosomes homologues et un phénotype entre crochets.

💡 Astuce mémo

Visualiser un locus comme une adresse portant plusieurs versions alléliques

📖 3. Classification des mutations

★ À maîtriser

• Une mutation germinale affecte les cellules germinales et peut être transmise à la descendance, tandis qu’une mutation somatique affecte les cellules du soma, s’accumule au cours de la vie et n’est pas transmise à la descendance.

• Une mutation silencieuse ou neutre n’a pas d’effet observable sur le phénotype, tandis qu’une mutation non silencieuse modifie le phénotype.

• Une mutation ponctuelle modifie une paire de bases ou un petit nombre de paires de bases, tandis qu’une mutation non ponctuelle implique une variation structurale, une aneuploïdie, une variation du nombre de répétitions ou l’insertion d’une séquence exogène.

Compléments

• Les insertions et délétions ponctuelles peuvent résulter d’un glissement de l’ADN polymérase pendant la réplication, phénomène plus fréquent dans les séquences répétées.

• Les mutations spontanées et les mutations induites constituent deux catégories de mutations selon leur origine.

💡 Astuce mémo

Germinale = transmissible ; somatique = non transmissible

📖 4. Origine et conséquences des mutations

★ À maîtriser

• Les variations du nombre de répétitions de trinucléotides peuvent provoquer des pathologies humaines graves, notamment le syndrome du X fragile et la chorée de Huntington.

• Les éléments transposables naturels se déplacent dans le génome et peuvent altérer une séquence codante ou la régulation d’un gène, ainsi qu’entraîner des remaniements chromosomiques en raison de leur grand nombre de répétitions. — Barbara McClintock, 1983

• Les mutations sont les différences de séquence qui produisent les différents allèles d’un même locus et donc le polymorphisme génétique.

Compléments

• Les mutations somatiques peuvent éventuellement causer des pathologies telles que le cancer.

💡 Astuce mémo

Mutation → polymorphisme → maladie, cancer, évolution ou adaptation

📖 5. Fréquence et induction des mutations

★ À maîtriser

• La fréquence moléculaire moyenne des mutations spontanées est d’environ 10^-10 par paire de bases et par mitose.

• La comparaison des génomes de trios familiaux montre un taux moyen de 30 à 80 mutations germinales par enfant chez Homo sapiens.

Compléments

• Chez l’organisme humain, environ 50.10^6 mitoses ont lieu par heure et un génome diploïde contient environ 6.10^9 paires de bases, ce qui correspond à environ 30.10^6 mutations par heure, principalement somatiques.

• Des mutations peuvent être induites expérimentalement en laboratoire.

💡 Astuce mémo

Mutation moléculaire rare → nombreuses mitoses → mutations somatiques observables

📖 6. Méthodes de génotypage

🔑 Notions clés & Définitions

• Génotypage : La mise en évidence des polymorphismes génétiques par une technique adaptée au type de mutation recherché.
• Microsatellite : Une séquence formée d’un motif répété, située à une localisation spécifique du génome.

• FISH : Ou hybridation in situ fluorescente, met en évidence des remaniements chromosomiques par hybridation moléculaire de sondes fluorescentes fondée sur la complémentarité des bases.

★ À maîtriser

📌 Les variations du nombre de copies d’un motif microsatellite sont détectées par PCR, les SNP par séquençage de l’ADN, et les variations structurales ou aneuploïdies par caryotype ou FISH.

• La PCR amplifie une séquence grâce à une matrice d’ADN, des amorces, des désoxynucléotides et une ADN polymérase qui synthétise le nouveau brin de 5’ vers 3’ à partir d’une extrémité 3’OH libre. — K. Mullis, 1993

• Chaque cycle de PCR double le nombre de copies de la séquence d’intérêt : après un cycle, une molécule donne 2 molécules et après n cycles, elle donne $2^n$ molécules.

• Pour détecter le polymorphisme d’un microsatellite, on amplifie par PCR les séquences flanquantes avec des amorces, puis on analyse le produit par électrophorèse ou séquençage.

• Les caryotypes peuvent révéler une monosomie X appelée syndrome de Turner, une trisomie 21 appelée syndrome de Down, une translocation t(2;5) et une inversion du chromosome X.

Compléments

• La méthode de Sanger utilise des didésoxynucléotides dépourvus de groupement OH en 3’, dont l’incorporation arrête la polymérisation, et permet de séquencer des fragments d’environ 800 paires de bases au maximum. — P. Berg, W. Gilbert, F. Sanger, 1980

💡 Astuce mémo

Microsatellite → PCR ; SNP → séquençage ; chromosome → caryotype ou FISH

📊 Tableaux de synthèse

Polymorphismes et méthodes de détection