Génomique et post-génomique végétale

Présentation au sujet: "Génomique et post-génomique végétale"— Transcription de la présentation:

1 Génomique et post-génomique végétale
Des programmes de recherche au cœur des problématiques de biotechnologie végétale

2 Biotechnologies Transformation de matière première en biens ou services par le moyen d’organismes vivants » Technologies impliquant l’obtention et/ou l’utilisation d’organismes génétiquement modifiés Développement et utilisation de techniques de cultures in vitro dans différents domaines relatifs au végétal et à l’amélioration variétale» Développement et application d’outils moléculaires dans différents domaines relatifs à l’agronomie et la médecine

3 Biotechnologies Développement et application d’outils moléculaires dans différents domaines relatifs à l’agronomie et la médecine

4 Programmes de génomique végétale
Programmes de séquençage Objectif affiché : offrir aux semenciers de nouveaux outils d’amélioration, associés à des brevets Développement d’outils « haut débit » Espèces modèles Extension des programmes à d’autres espèces

5 Qui finance les programmes de génomique ?
Filières professionnelles Sofiproteol, Unigrains, Limagrain, Euralis, RAGT, Biogemma, Bayer Syngenta, Monsanto Financements publics INRA, CNRS, IRD, ARVALIS Gouvernements US, japonais, chinois, canadien, français, indien.. Génoplante Séquençage du génome du riz

6 Concrètement Achevés : Arabidopsis (2000), Riz (2002), Peuplier (2006)
En cours : Tomate, Blé, Colza, Pomme de Terre…

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8 Post-génomique Exploitation des séquences
Facteurs génétiques Résistance aux bioagresseurs Caractéristiques agronomiques Qualité des produits Dépôt de brevets

9 Collections systématiques de mutants Phénomique
Séquençage Bioinformatique Séquençage du génome Prédiction in silico (initialement 40 % d’erreurs) cDNA complets EST Annotation fonctionnelle Transcriptomique Prédiction in silico Analyse de mutants Régulations transcriptionnelles Génétique classique Génétique inverse Génétique inverse systématique Collections systématiques de mutants Phénomique

10 Les outils de la génomique fonctionnelle
Transcriptomique Bioinformatique Collections de mutants Phénomique Investissement importants en parallèle des programmes de séquençage Génoplante SALK institute RIKEN GABI-KAT

11 Exemple du programme Génoplante
Travaux sur le génome de plantes : maïs, colza, blé, tournesol, pois Arabidopsis Outils de génomique Banques BAC, microsatellites Développement d’outils bioinformatiques Outils de génomique fonctionnelle Plateformes « transcriptome » / « proteome » / « métabolome » Collections de mutants T-DNA et RNAi Tilling

12 Exemple du modèle Arabidopsis

13 Transcriptomique Puces à ADN (microarrays) Principe :
Technologie privée Affymetrix Technologie académique CATMA Principe : fixer sur un support des fragments d’ADN spécifiques de chaque cDNA Hybrider un pool d’ARN extrait d’un tissu d’une lignée donnée dans une condition donnée et marqué à l’aide d’un fluorophore Évaluer pour cet échantillon d’ARN le niveau d’expression de la quasi-intégralité des gènes (dans le cas d’Arabidopsis)

14 Exemple : expression tissulaire d’un gène codant une proline déshydrogénase

15 Exemple : régulation par un agent pathogène d’un gène codant une proline déshydrogénase

16 Transcriptomique Objectifs :
Comprendre globalement les phénomènes de régulation de l’expression Disposer d’une banque de données d’informations sur l’expression de chaque gène  fonctions potentielles

17 Collections de mutants

18 Quels mutants ? Mutagenèse chimique Mutagenèse par irradiation
Nombre important de mutations, mutations ponctuelles Mutagenèse chimique Mutagenèse par irradiation Mutagenèse insertionnelle Perte de fonction Gain de fonction RNAi Nombre important de mutations, mutations ponctuelles + délétions plus larges Faible nombre de mutations Insertions Extinction de familles de gènes Simple pour les plantes non-modèles

19 Génétique classique Sélectionner un processus biologique
Générer une population aléatoire de mutants Cribler la population de mutants pour isoler quelques mutants d’intérêt Cartographier et cloner le gène muté

20 Génétique inverse Tilling « Deleteagene TM » PCR
Générer une collection de mutants Isoler des graines correspondant à la mutation d’un gène donné Tilling « Deleteagene TM » PCR Caractériser le phénotype du mutant

21 Phénotypage de mutants
Parfois phénotype évident (la cause biochimique peut l’être beaucoup moins) Parfois le phénotype du mutant est difficile à identifier

22 Génétique inverse systématique
Générer une collection systématique et non redondante de mutants dont la mutation est caractérisée Caractériser les phénotypes de l’ensemble de la collection pour une condition expérimentale donnée Outils de « phénomique » Génétique inverse systématique Génétique inverse Isoler des graines correspondant à la mutation d’un gène donné Caractériser le phénotype du mutant

23 Phénomique Des outils en développement…
Chaque puit correspond à un mutant différent hormone herbicide

24 Outils Internet d’exploration des données de génomique

25 Exemples pour Arabidopsis
Séquences : Site du National Center for Biotechnology Information (NCBI) Généralités sur Arabidopsis TAIR Transcriptome eFP Browser Collections de mutants SALK Institute GABI-KAT INRA Versailles

26 Identifier l’accession d’un gène correspondant à une enzyme

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28 Accession du gène : At3g30775 Arabidopsis thaliana
ADN génomique, chromosome 3 Numéro du gène sur le chromosome

29 Rentrer l’accession du gène

30 Cliquer sur un (le) locus proposé

31 Vérifier que la fonction référencée est bien celle attendue

32 Séquence cDNA contenant l’ORF
Séquence génomique Organisation introns-exons Existence de mutants (privilégier la recherche par le moteur de recherche du SALK)

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34 Liens avec des outils bioinformatiques permettant de connaître les résultats de transcriptomique liés au gène en question

35 eGFP Un exemple d’outil de visualisation de données transcriptomiques chez Arabidopsis thaliana

36 Vérifier que l’accession du gène est correcte
Autres conditions expérimentales

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39 T-DNA express Un outil pour identifier l’existence de mutants T-DNA dans les différentes collections mondiales de graines d’Arabidopsis thaliana

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46 Design d’amorces pour caractériser les mutants T-DNA
SIGnALT-DNA

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49 Entrer l’accession du mutant

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