Les biotechnologies.

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1 Les biotechnologies

2 Objectifs du chapitre Décrire les principales applications technologiques des biotechnologies Génie génétique Enzymes de restriction, électrophorèse, sonde moléculaire Décrire leurs conséquences Applications possibles Enjeux éthiques Ces objectifs sont tirés du plan de cours. C’est sur ces objectifs que vous serez questionnés à l’examen.

3 Menu Définition de la biotechnologie Outils de base 4 grands axes
Hybridation Enzymes de restriction Amplification (PCR et bactéries) Électrophorèse sur gel

4 Menu (suite) Applications Séquençage du génome humain
Sondes moléculaires Analyse par RFLP Transgénèse Thérapie génique Séquençage du génome humain

5 Définition de la biotechnologie
Utilisation d’organismes vivants ou de leurs composantes → Transformations pratiques 4 grands domaines Génie génétique Culture de tissus Génie enzymatique Bioréacteurs Organismes vivants: Micro-organismes, cellules de plantes ou d’animaux Transformations pratiques: Produire des biens ou rendre des services

6 CONVERGENCE PLUSIEURS DISCIPLINES

7 Génie génétique Manipulation du matériel génétique (ADN, ARN) à des fins pratiques Connaissances permettant de transférer du matériel génétique d’un organisme à un autre ADN recombinant

8 Culture de tissus Fabrication de tissus in vitro à l’aide de culture de cellules Greffes de peau Production de plantes

9 Génie enzymatique Étude des enzymes et de leurs fonctions Structure 3D
Étude de domaines fonctionnels Modifications (mutations) Fonctions altérées

10 Bioréacteurs Utilisation des bioprocédés à plus grande échelle
Culture continue Production de masse (protéines) Fig. 20.1, p.409

11 Les biotechs : Partout autour de nous !!
Alimentation : Yogourt, bière, vin, fromage, vinaigre Santé : Vaccins, insuline, diagnostic rapide d’infections Environnement : Eaux usées, bioremédiation (produits pétroliers)

12 Outils de base - 1 Hybridation Phénomènes impliqués : Dénaturation
Complémentarité des bases Première étape : ↑ température DÉNATURATION ADN Deuxième étape : Ajout d’ADN complémentaire et ↓ température RENATURATION

13 Outils de base - 2 Enzymes de restriction (Fig. 20.2 p.410) ADN ligase
Coupent l’ADN à un endroit particulier Séquence spécifique Créent des bouts cohésifs qui sont complémentaires ADN ligase Relie les bouts d’ADN coupé avec des enzymes de restriction

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15 Outils de base - 3 Amplification (multiplier l’ADN) Clonage ACP (PCR)
Fig P. 411 Bactéries amplifient l’ADN (in vivo) ACP (PCR) Figure 20.7 p.415 Enzymes amplifient l’ADN (in vitro)

16 1- Coupure de l’ADN et ligation avec un plasmide
Fig. 19.4, p.395

17 2- Les bactéries se multiplient Chacune a une copie du gène
Le gène est amplifié ! Retour amplification

18 Encadré p. 401 Enzyme Spécifiques (ADN) Le gène à amplifier Unités d’acide nucléique

19 Renaturation : HYBRIDATION des amorces
Dénaturation Renaturation : HYBRIDATION des amorces Polymérisation (AMPLIFICATION) Retour amplification

20 Outils de base - 4 Électrophorèse (p.416)
But : Séparer les fragments d’ADN (ou d’ARN) Gel d’agarose ou d’acrylamide  pores Courant électrique  cathode (-) et anode (+) L’ADN est chargé négativement (-) L’ADN migre vers l ’anode (+) selon sa grosseur (pores) Animation

21 Retour - questions Quel est le principe de l’hybridation ?
Séparation des brins d ’ADN (chaleur) et réappariement des brins par complémentarité À quoi servent les enzymes de restriction ? À couper l ’ADN à des séquences spécifiques Créent des extrémités cohésives, pouvant s ’apparier et être reliés par la ligase Comment peut-on amplifier un gène ? Par clonage dans des bactéries qui se multiplient Par PCR

22 Retour - questions (suite)
Quelle est l’utilité de l’amplification ? Obtenir un très grand nombre de molécules identiques (gènes) pour pouvoir, par exemple, en étudier la fonction Quel est le principe de l’électrophorèse sur gel ? ADN (-) se déplace vers un pôle positif Gel ayant des pores de grosseur déterminée La migration est inversement proportionnelle à la taille de l ’ADN Quels sont les 4 outils de base en génie génétique  ? Hybridation, enzymes de restriction, amplification, électrophorèse

23 Applications - 1 Sondes moléculaires
Bout d’ADN marqué (radioactif ou fluorescent) Techniques : Clonage et Hybridation Fig p.412 Diagnostique de maladies génétiques Sélection d’embryons Détecter les bactéries qui ont le gène d’intérêt

24 Applications - 2 RFLP Figure 20.10 p. 419 Techniques : Utilité
Restriction (enzymes) Électrophorèse Hybridation Utilité Paternité Criminologie

25 RFLP – PRINCIPE TECHNIQUE 20.9

26 RFLP – ÉTAPE TECHNIQUES Fig 20.10

27 Pouvez –vous résoudre le crime?

28 Applications - 3 Transgénèse p.430-432
Introduire ADN étranger dans organisme Nouvelles caractéristiques Bactéries, plantes, animaux

29 TRANSGÉNÈSE VÉGÉTALE - ÉTAPES

30 TRANGÉNÈSE ANIMALE DES RÉUSSITES AU QUÉBEC

31 Applications - 4 Thérapie génique Fig. 20.16 P.427
ADN normal dans un rétrovirus Injection du virus dans l’organisme Rétrovirus attaque les cellules (pénètre) Insère son ADN dans le nôtre Cellules normales !!

32 PROJET DU GÉNOME HUMAIN
1953 Structure de l’ADN – Watson et Crick 1977 Séquençage ADN – Sanger (Fig – p.421) 1986 Département de l’Énergie E-U – accélération technologique - vitesse de séquençage X 100 - départage automatisé chromosomes et cellules - algorithmes de programmation analyse automatisée des génomes - bases de données communes reliées par internet 1995 Craig Venter TIGER et CELERA

33 PROJET DE GÉNOME HUMAIN - HISTORIQUE
1995 Bactérie Haemophilius influenza 1996 Levure Saccharomyces cerevisiae 1997 Bactérie Escherichia coli Nématode Caenorhabditis elegans 1999 Premier chromosome humain terminé : 22

34 PROJET DE GÉNOME HUMAIN - HISTORIQUE
2000 Première copie de travail – Génome humain 2000 Mouche à fruit Drosophila melanogaster 2002 Souris Mus musculus Septembre 2005 ……

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37 PROJET GÉNOME HUMAIN – 2 APPROCHES

38 GENECHIP – DÉCODAGE ACCÉLÉRÉ

39 LIRE L’EXPRESSION DU GÉNOME EN DIRECT

40 PROJET GÉNOME HUMAIN – ENJEUX ÉTHIQUES
À qui appartiennent les gènes ? Le piratage de la diversité génétique , banques de données et confidentialité Jusqu’où aller dans la le dépistage préventif? Peut- on sélectionner des embryons ? Pourquoi ne pas « solutionner » définitivement une maladie génétique par thérapie génétique?

41 Questions ???? Le Power Point sur le web :
Belles animations à télécharger :