Evolution & RévolutionThèse de Doctorat (2002/2005 -3 ans) Post-Doctorat (2006 -2007)...

L’ADN

Evolution & Révolution

Laurent Chatre, PhD Chargé de Recherche CNRS, Institut Pasteur,UMR3525 Dép. Biologie du Développement & Cellules Souches 28 Rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15 laurent.chatre@pasteur.fr

25 Février 2015 Mini-Stage ADN

Laurent Chatre, Ph.D. CNRS. 25 Février 2015. Stage ADN

Parcours de Recherche

Parcours universitaire

Faculté de Biologie

Faculté de Médecine & Biologie Médicale

Thèse de Doctorat (2002/2005 -3 ans)

Arabidopsis thaliana

Trafic intracellulaire

Reticulum Endoplasmique

SNAREs

Post-Doctorat (2006-2007)

Prof. Federica Brandizzi

Mitochondrie

Prof. Bernard Dujon

Dr. Miria Ricchetti

Mr. F. R. Lacoste

Concours Chercheur CNRS (01/10/2011)

Prof. Bernard Dujon

Dr. Miria Ricchetti

Mr. F. R. Lacoste

Que signifie « ADN » ?

Acide Désoxyribo Nucléique

Quelles sont les 4 bases qui constituent l’ADN ?

A Adénine

T Thymine

C Cytosine

G Guanine

Purine Pyrimidine

Les 4 bases de l’ADN

Désoxyribose

Phosphates Adénosine

Thymidine

Guanosine

Cytidine

Les bases sont modifiées

Comment est organisé l’ADN ?

2 Brins d’ADN complémentaires

-> ADN double brin

La double hélice d’ADN

Thymine

Adénine

Guanine

Cytosine

Histoire de l’ADN

Watson & Crick

Qui contient de l’ADN ?

Virus à ARN Sida (HIV)

Grippe Coronavirus

Ebola …

Virus à ADN Papillomavirus (HPV)

Hépatite B …

VIRUS Particularités/Exceptions

ARN Acide Ribo Nucléique

Adénine

T Thymine

C Cytosine

G Guanine

Purine Pyrimidine

Adénine

U Uracile

C Cytosine

G Guanine

Purine Pyrimidine

La séquence d’ADN n’est pas aléatoire.

Patrimoine génétique

Lecture de l’ADN

Le Gène

Promoteur initiation terminaison

Lecture de l’ADN ADN -> ARN -> Protéine

Transcription

Maturation

Traduction

Double brin

Simple brin

Transcription

Maturation

Traduction

Double brin

Simple brin

Transcription

Maturation

Traduction

Double brin

Simple brin

initiation ADN-> ATG ARN-> AUG

Prot-> Methionine

Terminaison/STOP ARN->UAA/UAG/UGA

La double hélice de l’ADN est organisée

en une super-structure

La chromatine Hélice d’ADN double brin

Nucleosome

Chromatine

avec les Histones

Le Chromosome

25 Février 2015 Stage ADN

Le chromosome Hélice d’ADN double brin

Nucleosome

Chromatine

Section de chromosome

Condensation du chromosome

Chromosome entier

avec les Histones

EPIGENETIQUE

Régulation: *du génome

(expression et silencing) *Chromatine

(Hétérochromatine / Euchromatine)

Acétylation Methylation microARN

Structure du chromosome

Centromère

Télomère

Chromatide

L’ADN se réplique

Origine de Réplication Cycle cellulaire: Phase S

L’ADN se réplique

et se sépare: division

Les gènes Le Génotype et Génome Les traits de caractères Le Phénotype L’ensemble des chromosomes Le Karyotype

Est-ce que les gènes sont les seuls éléments

du génome?

Les éléments du génome

Centromère

Télomère Télomère Gène Gène

Origine de

réplication Pseudo-gène Séquences répétées

Elément Transposable (Transposon)

Les éléments transposables

Découverte des « gènes sauteurs » ou « Transposons » par Barbara McClintock durant 1940-1950

chez le MAÏS

Combien de lésions de notre ADN / Cellule / Jour?

150,000

Lésions de l’ADN

(oxidation)

10-50 Cassures

Double-brin

Cassures Simple-brin

2,000 – 10,000 Dépurinations

Polymorphismes et SNP (Single Nucleotide Polymorphism)

Les Chromosomes humains

Homme: 23 paires de chromosomes (46 chromosomes)

22 paires: autosomes

Est-ce que tous les

organismes vivants ont la même taille d’ADN

et le même nombre de gènes ?

Mouche

Poulet

Raisin

E.coli

Nombre de

gènes

Taille des génomes

Hérédité du patrimoine génétique

Gregor Mendel (Moine catholique,1822-1884)

Couleur des petits pois

Lois de Mendel (1865) Hérédité génétique

Où est contenu l’ADN ?

L’ADN est contenu …

directement dans la cellule

dans un NOYAU protecteur

Virus Bactérie

Existe-t-il un seul type d’ADN ?

3 types d’ADN

ADN nucléaire

ADN mitochondrial

ADN chloroplastique

Mitochondrie Chloroplaste

Oxygène + Sucre

Energie (ATP)

Lumière

Oxydant (ROS) Oxygène

La vie de la cellule

Une cellule

ADN nucléaire

ADN mitochondrial

Communication

Virus Bactérie ARN

Métabolisme

Protéine

3 types d’ADN

ADN nucléaire

ADN mitochondrial

ADN chloroplastique

Mitochondrie Chloroplaste

Oxygène + Sucre

Energie (ATP)

Lumière

Oxydant (ROS) Oxygène

La vie de la cellule

L’ADN Maladies

ADN artificiel

Vieillissement Criminologie

Evolution

Test de paternité

L’ADN

Vieillissement

L’ADN et le vieillissement

Les télomères raccourcissent

Division cellulaire

Diminution de la division Accumulation d’erreurs

Immortalité et télomérase ?

Découverte de l’enzyme qui maintient et allonge

les télomères Activation de la télomérase

et longévité ?

Les cellules cancéreuses ont leurs télomérases activées

Facteurs multiples

Stress oxydatif

Raccourcissement des télomères

Excès du sucre

STRESS ET METABOLISME

La médecine régénérative & les cellules souches

Capacité d’auto-renouvellement

Capacité de différentiation entre d’autres cellules

-> REGENERATION TISSULAIRE

Super cellule avec super pouvoir

De la cellule souche au muscle

Stem cell

Mitochondrie F-Actin

Noyau (ADN)

Cellule Souche Quiescente

Activation

Différentiation

Formation de fibres musculaires

ADN nucléaire ADN mitochondrial

L’ADN Maladies

Dommage de l’ADN

Les dommages de l’ADN

Mutations de l’ADN

Les mutations de l’ADN

30-60 mutations par division cellulaire

chez l’Homme

A la naissance, nous recevons en moyenne 60 nouvelles mutations

(1 / 1 000 000 de bases)

Conséquences des mutations non réparées

Mutation silencieuse

Mutation non silencieuse

Absence de

maladie

Perturbation de l’ADN Perturbation d’un gène?

Maladies (Cancers, Syndromes)

La cellule cancéreuse

* Résistante à la mort * Hyper Proliférative * Glycolyse/Mitochondrie

La Pré-Eclampsie Maladie de la grossesse

* 5% des grossesses * 8,000,000 de femmes * 500,000 décés

Mutation dans le gène STOX1 (facteur de transcription)

Découverte d’un mécanisme inédit de Pré-éclampsie

souris

Culture de cellules humaines

Stress nitrosatif

Stress oxidatif

Controle

Pré-éclampsie

Exemple d’infection Shigella flexneri

Cellule humaine infectée (reconstruction 3D)

Noyau (Adn nucléaire)

Bactéries

Mitochondries (ADN mitochondrial)

Trisomie 21 Un chromosome supplémentaire

ADN mitochondrial et maladies

Les maladies mitochondriales

ADN et Dépistage des maladies

Dépistage des maladies

(1) Echantillon

(2) Extraction

Et Purification de l’ADN

Dépistage des maladies (3) PCR

Amplification de la séquence ADN

Analyse sur gel d’agarose

Dépistage des maladies (3bis)

Séquençage de l’ADN et analyse

Comparaison avec la séquence de référence

Machine PCR

Machine Séquenceur ADN

Dépistage d’anomalie de l’ADNmt

Technologie mTRIP Chatre L., Ricchetti M. Methods Mol Biol. 2015 Chatre L., Ricchetti M. Nucleic Acid Res. 2013 Chatre L. Ricchetti M. J Cell Sci. 2013 International Patent, WO2012123588 A1 2012

La thérapie génique

Thérapie génique

Grands projets sur l’ADN

L’encyclopédie des Éléments de l’ADN

Analyse du Génome humain

Variations Génétiques humaines

L’ADN

Test de paternité

Le test de paternité 1- Echantillon 2- Extraction d’ADN 3- Amplification de l’ADN (PCR) 4- Gel agarose

Analyse de mini séquences répétées (minisatellites) caractéristiques de chaque individu

L’ADN

Criminologie

Le test ADN et les crimes

L’ADN

ADN artificiel

2012: L’ADN pour stocker les données informatiques

700 terabytes dans 1 gram d’ADN

2014: Nouvelle paire de bases artificielles « X-Y » dans une bactérie

2014: La première levure Sc2.0 (avec un demi-chromosome artificiel)

2014: L’ADN survit dans l’espace…

L’ADN Evolution

Séquençage de génomes

Prof. Bernard Dujon

Analyses et découvertes de nouvelles levures

Dans 1,000 ans nous pourrions ressembler à :

De Dolly (1996) au

premier clone humain (2013)

X-Men: Des mutants aux super-pouvoirs

-> des mutations dans leurs gènes

Spiderman: Peter Parker est mordu par une araignée génétiquement modifiée

-> de nouveaux gènes

Le 5ème élément: Leeloominai LeKatariba Laminatchai Ekbat De Sebat

est reconstituée gràce à l’ADN de la main

Jurassic Park: Recréer les dinosaures à partir de l’ADN dans le

sang contenu dans les moustiques

Hulk: Bruce Banner, physicien, est fortement exposé

au rayon Gamma -> forte modification de son ADN

Daredevil: Matt Murdock, enfant, est fortement exposé

À des déchets radioactifs -> forte modification de son ADN

Flash: Après exposition à un produit chimique

Les Tortues Ninja: Après exposition à un produit mutagène

L’ADN Maladies

ADN artificiel

Vieillissement Criminologie

Evolution

Test de paternité

Laurent Chatre, PhD Chargé de Recherche CNRS, Institut Pasteur,UMR3525 Dép. Biologie du Développement & Cellules Souches 28 Rue du Dr Roux, 75724 Paris Cedex 15 laurent.chatre@pasteur.fr

L’ADN, Evolution et Révolution Mini-stage ADN 25 Février 2015

Evolution & RévolutionThèse de Doctorat (2002/2005 -3 ans) Post-Doctorat (2006 -2007)...

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