Barbara Mc Clintock 16 juin septembre 1992 scientifique américaine cytogénéticienne

Site internet : Une vie à montrer la variabilité du génome

Variations non héréditaires Variation in kernel phenotypes is used to study transposon behavior. Kernels on a maize ear show unstable phenotypes due to the interplay between a transposable element (TE) and a pigment gene. Copyright 2002 Nature Publishing Group, Feschotte, C., et. al., Plant transposable elements: Where genetics meets genomics, Nature Reviews Genetics 3,

Barbara Mc Clintock la pionnière : chez le maïs : des phénomèmes d’instabilité génétique un élément mobile Ds (pour dissociation ) et son compagnon l’élément Ac (pour activateur). Après plusieurs décennies d’études génétiques et moléculaires (travail commencé en 1940 jusqu’à sa mort en 1992) comment fonctionnaient les éléments Ds et Ac, comment ils transposaient comment ils altéraient l’expression des gènes voisins. Ce travail a révolutionné les idées précédemment admises sur la stabilité du génome et ouvert la voie aux conceptions modernes sur la fluidité, la variabilité, la constante réorganisation du génome.

Prix Nobel de physiologie ou médecine 1983 Pour sa découverte dans les années des transposons, et leur caractère mobile dans le génome À ce jour, elle est la première et seule femme à recevoir individuellement un prix Nobel dans cette catégorie. Nombreux autres prix et récompenses

Biographie 1925 : Master BOTANIQUE1927 : Thèse de doctorat en BOTANIQUE à l‘Université de Cornell (USA) > recherches pointues sur la CYTOGENETIQUE DU MAIS > fin des années 1920, elle étudia les CHROMOSOMES et leurs modifications pendant la reproduction chez le maïs.

Son travail et ses résultats furent étonnants et très en avance sur l'époque :  Elle développa des techniques pour observer les chromosomes du maïs et utilisa des analyses faites au MICOSCOPE pour démontrer nombre de théories génétiques fondamentales,

Son travail et ses résultats furent étonnants et très en avance sur l'époque :  Elle produisit la première CARTE GENETIQUE du maïs, reliant les régions chromosomiques avec des traits physiques et démontra le rôle de deux régions des chromosomes importantes dans la conservation de l'information génétique.

CARACTERISTIQUES GENERALES DES ELEMENTS TRANSPOSABLES Définition Les éléments mobiles : fragments d’ADN insérés dans le génome d’un organisme hôte propriété remarquable de se déplacer d’un point à un autre du génome, « de transposer » à l’intérieur de la même cellule. Deux grands groupes: - les transposons - les rétrovirus et phages lysogènes

Transposon bactérien : Classe II Hobo, P chez la drosophile, Ac, Ds chez les plantes, IS, Tn chez les bactéries Db codant pour une transposase, bordé de 2 IR  Transposition réplicative ou conservative Classification des ET

Séquences génomiques complètes de plusieurs espèces : les séquences mobiles : une fraction importante des génomes : 17% du génome de Arabidopsis thaliana, 18% du génome de Drosophila melanogaster 42% du génome de Homo sapiens plus de 50% du génome de Zea maïs cause de nombreuses mutations : par exemple chez la drosophile, 50% des mutations spontanées dues à des transposons.

Mutations induced by hobo transposable element activity. a wild-type Drosophila melanogaster female (courtesy of M.-L. Cariou); b white-eye mutants; c abnormal abdominal morphogenesis; d schematic representation of the female reproductive tractus; e gonadal atrophy (courtesy of B. Denis)

In situ hybridization of hobo probe on the left arm of polytene chromosome 3 (3L) in one HH transgenic line of D. melanogaster. C: centromere; 4: chromosome 4; arrows point to hybridization signals

Local jumping : hobo sur le 3L

Exemples de mutations créées par des transposons: Chez la drosophile:  insertion de copia dans le 2ème intron du gène white perturbe la transcription et provoque l’apparition d’yeux orange au lieu de rouge brique  insertion de hobo dans le gène white : yeux blancs Chez la souris: l'insertion d'un élément > des souris à poil jaune (mutation dominante). Chez l'humain: insertion de LINE1 dans le gène codant pour le facteur VIII (situé sur l’X), essentiel pour la coagulation du sang, rend le fils hémophile alors que sa mère est homozygote sauvage pour ce gène

Chez les plantes, certains transposons exceptionnellement mobiles : Tam4 chez Antirrhinum majus (gueule-de-loup) la fréquence de transposition ou d’excision atteint qq % + des transpositions dans les cellules somatiques : phénotypiquement, par ex par des fleurs tachetées

Réarrangements Délétions Duplications Inversion Translocation

Exemples de réarrangements InversionDélétion

In situ hybridization with a biotinylated hobo probe to inverted chromosomes from the transgenic line. (a) In(3L)64C;76B. (b) In(3LR)62E;95D. Arrows point to hobo inserts. Exemple d’inversions

Impact & domestication Dysgénésie hybride > spéciation Évolution : de séquences égoïstes ! Parasites ! à leur importance dans le génome en tant que créateur de nouveauté Avantage > nouveaux gènes Chez le génome humain : 47 gènes sont répertoriés comme étant dérivés de ET

Quelques exemples chez l’homme RAG1 & RAG2 : recombinases essentielles pour les Ig

Quelques exemples chez l’homme CENPB : protéine majeure se fixant au centromère hDREF : protéine se liant à l’ADN

Gary chez les plantes Gary : gène codant pour une transposase like Dans les céréales 1 seule localisation génomique « fixation » « domestication » > avantage de ce gène chez les céréales

CONCLUSIONS ET : toujours aussi important Dans l’évolution du génome et des espèces Dans la structure du génome Dans les fonctions (mutations…) ET : toujours de nouveaux ET… Transfert horizontal …..tout peut arriver….

Quelques réferences General survey of hAT transposon superfamily with highlight on hobo element in Drosophila, Genetica (7-9): It takes two transposons to tango: transposableelement-mediated chromosomal rearrangements. TIG :461–468 Transpositionally active episomal hAT elements BMC Mol Biol : 108.