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

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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 dorganismes vivants » Technologies impliquant lobtention et/ou lutilisation dorganismes génétiquement modifiés Développement et utilisation de techniques de cultures in vitro dans différents domaines relatifs au végétal et à lamélioration variétale» Développement et application doutils moléculaires dans différents domaines relatifs à lagronomie et la médecine

3 Biotechnologies Développement et application doutils moléculaires dans différents domaines relatifs à lagronomie et la médecine

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

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 Caractéristiques agronomiques Qualité des produits Résistance aux bioagresseurs Facteurs génétiques Dépôt de brevets

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

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 doutils 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) Technologie privée Affymetrix Technologie académique CATMA Principe : fixer sur un support des fragments dADN spécifiques de chaque cDNA Hybrider un pool dARN extrait dun tissu dune lignée donnée dans une condition donnée et marqué à laide dun fluorophore Évaluer pour cet échantillon dARN le niveau dexpression de la quasi-intégralité des gènes (dans le cas dArabidopsis)

14 Exemple : expression tissulaire dun gène codant une proline déshydrogénase

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

16 Transcriptomique Objectifs : Comprendre globalement les phénomènes de régulation de lexpression Disposer dune banque de données dinformations sur lexpression de chaque gène fonctions potentielles

17 Collections de mutants

18 Quels mutants ? Mutagenèse chimique Mutagenèse par irradiation Mutagenèse insertionnelle Perte de fonction Gain de fonction RNAi Nombre important de mutations, mutations ponctuelles 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 dintérêt Cartographier et cloner le gène muté

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

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

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

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

24 Outils Internet dexploration 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 laccession dun 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 laccession du gène

30 Cliquer sur un (le) locus proposé

31 Vérifier que la fonction référencée est bien celle attendue

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

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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 doutil de visualisation de données transcriptomiques chez Arabidopsis thaliana

36 Vérifier que laccession du gène est correcte Autres conditions expérimentales

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39 T-DNA express Un outil pour identifier lexistence de mutants T-DNA dans les différentes collections mondiales de graines dArabidopsis thaliana

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46 Design damorces pour caractériser les mutants T-DNA SIGnALT-DNA

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49 Entrer laccession du mutant

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