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Atelier de génétique des populations empirique Thierry De Meeûs Interactions hôtes - vecteurs - parasites dans les infections par des trypanosomatidae.

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1 Atelier de génétique des populations empirique Thierry De Meeûs Interactions hôtes - vecteurs - parasites dans les infections par des trypanosomatidae - (INTERTRYP), UMR IRD/CIRAD 177 Centre International de Recherche-Développement sur l'Elevage en zone Subhumide (CIRDES), 01 BP 454, Bobo-Dioulasso 01, Burkina-Faso. WHO Collaborating Centre for research on host/vector/parasite interactions for surveillance and control of Human African Trypanosomiasis (+226) (+226) (Burkina-Faso) (+33) (0) (France) Fax: (+226)

2 Jour 1 Cours 1

3 Introduction

4

5 Méthodes indirectes Méthodes directes

6 Détection de la variation génétique Marqueurs cytoplamiques

7 AA Aa aa [a][A] RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA) ATGATC TACTAG TCATGA AGTACT AATCTG TTAGTA ATGCAC TACGTG Amorces PCRaléatoires Presence ou absence de produit amplifié=>marqueur dominant Maladies génétiques récessives Marqueurs nucléaires Marqueurs dominants Détection de la variation génétique

8 Enzymes mRNA +- CTCTCTCT AGAGAGAG Primer1 Primer2 PCR CTCTCTCTCT AGAGAGAGAG Primer1 Primer2 + - Microsatellites Electrophorèse AUGCAGCCAUAGGCG Phe-Pro-Leu-Ileu-Val RFLP, MLST, SNP… Détection de la variation génétique: marqueurs codominants A1A1 A1A2 A2A2 Neutralité=une hypothèse forte pour les inférences Alloenzymes

9 Structure d'une population Stratégie de reproduction, taille des unités démographiques et migration (ou dispersion)

10 I. Notions de biologie moléculaire et de génétique formelle

11 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique Molécule de la vie

12 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique Molécule de la vie

13 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique Molécule de la vie

14 Purine: Base, constituant essentiel des nucléotides eux même éléments de base des acides nucléiques (ARN et ADN), complémentaires des Pyrimidines. Il en existe deux l'adénine (A) et la guanine (G). Pyrimidines: Base, constituant essentiel des nucléotides eux même élément de base des acides nucléiques (ARN et ADN), complémentaires des purines. Il en existe trois, la thymine (T), l'uracile (U qui prend la place de T dans l'ARN) et la cytosine (C). A est complémentaire de T et U G est complémentaire de C 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique Molécule de la vie

15 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique molécule de la vie Code génétique => code génétique "dégénéré"

16 1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique Molécule de la vie

17 Il y a 3 à 3.5 milliards d'années 2. Les trois domaines du vivant Virus? Procaryotes

18 Génétique de procaryotes Envoloppe de peptidoglycanes

19 Génétique de procaryotes Conjugaison Transformation Transduction

20 Génétique de eucaryotes

21

22 Mutualisme Elysia chlorotica Tridacna gigas Zooxhantella Dinophyceae Corail Zoochlorella Anthopleura elegantissima Hydra viridis Rafflesia

23 Génétique de eucaryotes Cellule animale en fait cellule "non-végétale" Cellule végétale

24 Génétique de eucaryotes Duplication de l'ADN dans le noyau

25 Génétique de eucaryotes La mitose une caractéristique des eucaryotes

26 Génétique de eucaryotes La méïose une autre caractéristique des eucaryotes Reproduction sexuée Deux conséquences: Ségrégation & Recombinaison

27 Génétique de eucaryotes La méïose une caractéristique des eucaryotes apparue il y a 850 millions d'années environs Réparer les effets délétères des transferts horizontaux de gènes et/ou corriger les polyploïdisations supposés nombreux au Proterozoïque Isogamie Anisogamie 2N N N

28 Isogamie Génétique de eucaryotes a b d c e Laitue de mer

29 Anisogamie Génétique de eucaryotes

30 Anisogamie Génétique de eucaryotes

31 Introns, exons et épissage, une caractéristique des eucaryotes G U Pu A G U C U Pu A Py N C A G snRNPs (small nuclear ribonucleoprotein particles) complexes of snRNAs and proteins Py richA/C A GG Splice donor site Branch site Splice acceptor site bases Intron Exon 1 Exon 2 5' 3' PurinePyrimidine Excised intron in lariat shape Mature mRNA Exon 1 Exon 2 5' 3' 5' 3' Spiceosome

32 Mutations ponctuelles Transition: Mutation ponctuelle consistant au remplacement d'une purine par une autre purine (A G) ou d'une pyrimidine par une autre pyrimidine (C T) (antonymique de transversion). Transversion: Mutation ponctuelle consistant au remplacement d'une purine par une pyrimidine ou d'une pyrimidine par une purine (A T, A C, G C, G T) (antonymique de transition), deux fois moins fréquentes que les transistions. Insertions et délétions Éléments transposables (transposons) et rétrovirus Mutations chromosomiques IAM: Infinite Allele Model (si identiques, alors ils le sont par descendance) KAM: K allele model (homoplasie: pas nécessairement identique par descendance) SMM: Stepwise Mutation Model (microsatellites)(-CACACACA-) TPM: Two Phase Model (SMM+KAM) 3. La mutation, clé de la variation génétique et de l'évolution

33 4. Variation génétique: génotype et phénotype BbCc=Génotype [B]=Phénotype Le phénotype ne reflète pas nécessairement le génotype CTCTCTCT AGAGAGAG Primer1 Primer2 CTCTCTCTCT AGAGAGAGAG Primer1 Primer2 + - Microsatellites

34 5. Variation génétique: hérédité mendelienne Gregor Mendel ( )

35 5. Variation génétique: caractères complexes AB C DE Enzyme 4Enzyme 2Enzyme 3Enzyme 1 AB C DE Enzyme 4Enzyme 2Enzyme 3Enzyme 1 AB C DE Enzyme 4Enzyme 2Enzyme 3Enzyme 1 Phénotype [+] ou sauvage Phénotype [-] ou mutant Phénotype [-] ou mutant Enzyme 4Enzyme 2Enzyme 3Enzyme 1 Enzyme 4Enzyme 2Enzyme 3Enzyme 1 Complémentation Phénotype [+] ou sauvage Individu diploïde Pléiotropie Enzyme 1 Charactère 1 Charactère 2 A Epistasie Enzyme 2 Enzyme 1 A B Charactère 1 Charactère 2 Enzyme 3 a

36 5. Variation génétique: recombinaison Thomas Hunt Morgan ( )

37 Hybridation AABB aabb F1: 100% AaBb F2: AaBb AaBb Back cross: AABB AaBb A B a b r (1-r) /2 AB, r/2 Ab, r/2 aB, (1-r)/2 ab AB (1-r) /2 AABB, r/2 AABb, r/2 AaBB, (1-r)/2 AaBb 5. Variation génétique: recombinaison Thomas Hunt Morgan ( ) r 100=[f(AABb)+f(AaBB)] 100=Distance génétique en centimorgans

38 6. Consanguinité, parenté, apparentement et pédigrées A 1/2 D M P GP GM AGM AGP F GP =F GM =φ AGM-AGP F AGP =F AGM =0 F P =F M =φ GM-GP F D =φ M-P F A =0 Probabilité que A donne le même allèle à AGM et AGP =1/2 ×1/2×2+1/2×F A =1/2×(1+F A )=1/2=φ AGM-AGP Probabilité qu'un même allèle commun à AGM et AGP soit retrouvé en double dans D=(1/2) 6 F D =(1/2) 6 ×φ AGM-AGP F D =(1/2) 7 =1/ Apparentement (relatedness) r xy =2φ xy

39 F D =(1/2) (C1+1) ×(1+F A )+(1/2) (C2+1) ×(1+F AGP ) F AGP =F A =0 F D =(1/2) 7 +(1/2) 4 =(1/128)+1/ Consanguinité, parenté, apparentement et pédigrées

40 F D =(1/2) (CA+1) ×(1+F A ) +(1/2) (CAGP+1) ×(1+F AGP ) +(1/2) (CAGM+1) ×(1+F AGM ) +(1/2) (CGP+1) ×(1+F GP ) F AGM =F AGP =F A =0 F GP =(1/2) (CA/GP+1) (1+F A )=(1/2) 3 F D =(1/2) 7 +(1/2) 5 +(1/2) 5 +(1/2) 3 ×(1+(1/2) 3 ) F D =(1/2) 7 +(1/2) 4 +(1/2) 3 +(1/2) 6 F D =1/128+1/16+1/8+1/64=0.211


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