Fête de la Science 2007 Philippe Pognonec Directeur de Recherche CNRS

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1 Fête de la Science 2007 Philippe Pognonec Directeur de Recherche CNRS
Faculté des Sciences, Nice

2 Partie I: L ’ADN Qu ’est-ce que c ’est? Comment ça marche? A quoi ça sert? Partie II: Empreinte génétique La technique L ’efficacité Partie III: La transgénèse La technique L ’efficacité Partie V: Les OGM La technique L’intéret La controverse Partie IV: Le clonage La technique L ’efficacité

3 Nombre de cellules: 60 000 000 000 000 (60X1012)
1mm = 1 millième de mm Nombre de cellules: (60X1012) D ’après

4

5 Science Photo Library Visuals Unlimited, Inc. Visuals Unlimited, Inc. Visuals Unlimited, Inc. Visuals Unlimited, Inc. Biodidac

6 1mm = 1 millième de mm D ’après

7 1nm = 1 millième de millième de mm
50mm = 1/20 de mm 1nm = 1 millième de millième de mm D ’après

8 [(C5H5N5)(C5H5N5O)(C4H5N3O)(C5H5N20)(C5H904)4 (PO4)4]n
H2O (eau) H O 1nm = 1 millième de millième de mm [(C5H5N5)(C5H5N5O)(C4H5N3O)(C5H5N20)(C5H904)4 (PO4)4]n (ADN)

9 Taille du génome et complexité
9749 Taille du génome et complexité Russell Kightley, Canberra, Australia HIV 10 100 nm Organisme: Génome: Gènes: Président 20 000 1.9m Mycoplasma genitalium K. Frantz, A. Albay and K. Bott, University of North Carolina 517 1 mm Papillon Cor Zonneveld, Hollande 5cm ?

10 Distance terre-soleil: 150 000 000km
(600X plus que sur cette représentation) Longueur de l ’ADN d ’une cellule: 2m Nombre de cellules: (60X1012) Longueur de l ’ADN d ’une personne: km Longueur de l ’ADN d ’une cellule: 2m Nombre de cellules: (60X1012) Longueur de l ’ADN d ’une personne: km Votre ADN pourrait faire 500 aller-retours entre la terre et le soleil!!!!!!

11 1mm = 1 millième de mm D ’après

12 D ’après http://www.pathology.washington.edu

13 D ’après http://www.pathology.washington.edu

14 Maladie génétique: anomalie du génome, pouvant aller du changement de 1 nucléotide (mucoviscidose) sur plus de trois milliards, à la duplication totale d’un chromosome (trisomie 21). Attention: nous portons tous de nombreuses mutations, qui n'entraînent pas d’effet.

15 Humain ----- >99.9% ----- humain
Identité génétique Chimpanzé % humain Humain >99.9% humain Femme <96% homme L’ homme est-il génétiquement plus proche du chimpanzé que de la femme?

16 Non! Homme Femme +/- 4% du génome
D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Genome Project

17 Si >99.9% d ’identité, où est la différence?
Extrait de Si >99.9% d ’identité, où est la différence?

18 Humain ------ 85% ------ souris
D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Genome Project

19 Seulement 2% du génome est directement “utile” (les gènes)

20 Rôle biologique Gène (ADN) Transcrit (ARN) Produit de traduction
(Protéine) Rôle biologique

21 (Les différences phénotypiques sont codées par au plus 0.1% du génome)
0.1% de différence de genome suffisent pour entraîner les variations d ’un individu à l’autre. (Les différences phénotypiques sont codées par au plus 0.1% du génome) 0.1% Fausses jumelles 0% Vraies jumelles

22 Mais une identité génétique parfaite ne créée pas des individus identiques!!!!
Pourquoi? Parce que chaque individu s ’épanouit dans son environnement, et développe des réponses personnalisées aux divers stimuli sociaux.

23 la structure de la chromatine:
1ere régulation: la structure de la chromatine: Les histones sont des protéines qui servent de “bobines” à l’ADN. Si la bobine est trop serrée, l’accès aux gènes est difficile. L’acétylation, une modification moléculaire des histones, permet le relâchement de cette structure.

24 L’ADN une fois accessible, chaque gène dispose de ses propres éléments
D ’après le U.S. Department of Energy Biological and Environmental Research program Promoteur 2eme régulation: L’ADN une fois accessible, chaque gène dispose de ses propres éléments de contrôle: les promoteurs.

25 M Levine and R Tjian, Nature 424, 147 - 151 (10 July 2003)

26 Promoteur unicellulaire classique
Promoteur mammifère classique M Levine and R Tjian, Nature 424, (10 July 2003)

27 Transcrit (ARN) Gène (ADN) Promoteur (ADN) +1
D ’après T. Maniatis and R. Reed, Nature 416, (04 April 2002)

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30 Visuals Unlimited, Inc. Science Photo Library Biodidac

31 Milieu extra cellulaire
Stress, nutriments, maladie... Cytoplasme Noyau Chacun de ces éléments joue un rôle

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33 Empreinte génétique Technique Efficacité

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35 Seuls des jumeaux homozygotes (identiques) ont des ADN identiques à 100%
Donc chaque individu a un ADN légèrement différent de celui de son voisin Les STR: Short Tandem Repeats (Répétitions courtes en tandem) sont trouvées dans cet ADN « inutile ».

36 GATTCTGTCC 50 30 40 10 Mère Père 10 50 30 40 4 enfants

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38 (Polymerase Chain Reaction)
Cellules buccales Extraction de l’ADN GATTCTGTCC ADN prêt a être analysé Amplification par PCR (Polymerase Chain Reaction)

39 Salive 20 50 30 40 10

40 10000 différents STR connus à travers le génome;
Une douzaine seulement de ces STR sont utilisés pour les empreintes génétiques; La probabilité que deux individus indépendants aient la même empreinte génétique est de 1 sur (1x10-18) .

41 Transgénèse Technique Efficacité

42 Méduse Aequorea victoria
Lumière visible Lumière bleue M. Okabe, Osaka University, Japan Lumière bleue 75%

43 Clonage Technique Efficacité

44 D ’après Teruhiko Wakayama et Ryuzo Yanagimachi
Technique D ’après Teruhiko Wakayama et Ryuzo Yanagimachi

45 D ’après Teruhiko Wakayama and Ryuzo Yanagimachi
Efficacité D ’après Teruhiko Wakayama and Ryuzo Yanagimachi 0.3%

46 OGM Organismes Génétiquement Modifiés Technique Intéret Controverse

47 Quelques exemples d'OGM (végétaux)

48 Technique Une plante Le maïs Un problème Une solution Un parasite
Un prédateur du parasite

49 Le mais

50 Corn rootworm (Diabrotica virgifera)
Le parasite Corn rootworm (Diabrotica virgifera)

51 Le “prédateur” Bacillus thuringiensis
Perforation des épithéliums: mort de la larve Système digestif de la larve Production de la toxine “Bt” Bactérie Monsanto Company has genetically modified the cry3Bb1 gene derived from Bacillus thuringiensis kumamotoensis to express a Cry3Bb1 protein in corn. This Cry3Bb1 protein, a variant of the wild-type protein, is selectively toxic to some species of Coleoptera. The modified cry3Bb1 gene is expressed in the MON 863 corn line and differs from the wild-type cry3Bb1 gene by the addition of an alanine residue at position 2 of the protein and seven amino acid changes

52 La stratégie

53 ... et le résultat:

54 Effets indésirés Les larves de ces papillons “monarch” sont sensibles au pollen du mais Bt (Travail de l'Université Cornell, NY USA, publié dans Nature) 1 2 3 4 5 6 7 T Effet Effet C T Rats fed Mon 863 developed several reactions, including those typically found with allergies (increased basophils), in response to infections, toxins and various diseases including cancer (increased lymphocytes and white blood cells), and in the presence of anemia (decreased reticulocyte count) and blood pressure problems (decreased kidney weights). There were also increased blood sugar levels, kidney inflammation, liver and kidney lesions, and other changes.

55 Autres aspects à considérer:
Ces semences modifiées sont commercialisées environ 100 fois plus cher que les non modifiées. De plus, ces semences ne peuvent être auto-produites, et donc doivent être rachetées chaque année à l'industriel producteur: création d'une dépendance économique. Cas des plantes résistantes à un herbicide (maïs, soja...): l'herbicide est également vendu par la même compagnie (Monsanto)... Cas du riz doré: suite à des recherches financées sur des subventions publiques (européennes) on atteint près de 40µg de provitamine A par gramme de riz. Quelques centaines de g de riz suffisent donc par jour. Syngenta (le fabriquant) s’est engagé à mettre gracieusement ses variétés de riz doré à la disposition des agriculteurs dont les revenus annuels sont inférieurs à $. La compagnie ne voit plus d'intérêt à commercialiser ce riz aujourd'hui...

56 La recherche fondamentale permet de développer de nouveaux concepts.
La recherche fondamentale est-elle nécessaire? La recherche appliquée permet de développer un concept préexistant, et d’en tirer le maximum. Elle est très utile à court terme, et est actuellement fortement encouragée et subventionnée La recherche fondamentale permet de développer de nouveaux concepts. Elle est couteuse et inutile à court terme, et est de moins en moins subventionnée dans notre pays. C ’est à vous de le décider!

57 MERCI!