La Drosophile comme organisme modèle - Cycle de vie court Entretien des stocks peu onéreux Croisements simples à réaliser -Beaucoup de mutations disponibles Descendances importantes Génome séquencé - 4 paires de chromosomes 10 jours à 25°c

L ’analyse génétique d ’une maladie de vision: l ’Aniridie +/+ An/+ Iris réduit => pupille ouverte Mutation domine +

dû à une mutation du gène Pax6 Aniridie (humain) : un défaut autosomique, dominant, du développement des yeux dû à une mutation du gène Pax6 Gène Pax-6 sur un autosome:

+ Small eye, une version murine de l’Aniridie Sey/+ Sey/+ Small eye (Sey) : Œil petit, iris réduit, défauts cranio-faciaux (comme l’Aniridie) Origine: mutations situées au niveau du gène Pax6 murin

Les homozygotes Sey- / Sey- meurent au stade embryonnaire sans yeux. Type sauvage Sey/ Sey Pax6 humain / Sey souris requis pour la mise en place normale des yeux

Séquences régulatrices Un gène : de l’ADN à la protéine Séquences régulatrices Séquences codantes Régulation de son expression Lieu Moment Quantité Protéine fonction

Le Développement normal de l’œil Expression localisée de Pax6 Et requiert Pax6+

Protéines Pax-6 chez les vertébrés

L’expression normale de Pax6 est nécessaire pour le développement des yeux Expression Pax-6 dans l’oeil Pas d’expression = absence de fonction Maladie de l’œil: humain Absence de l’œil: souris œil normal

Etude de ce gène chez la mouche? = Mais les yeux de type caméra des hommes et les yeux à facettes des mouches n’ont aucun rapport...

L’étude de la fonction d’un gène in vivo chez la mouche Rajouter sa fonction ailleurs Etudier -sa séquence d’ADN son expression Enlever sa fonction Expression du gène localisée Pas d’expression Mutations perte de fonction A quoi la protéine est-elle nécessaire? Expression nouvelle Mutation gain de fonction Qu’est ce que cette protéine peut faire?

Recherche de mutants qui ont les yeux affectés Quel est le gène affecté? Réponse: eyeless Est-il l’homologue de Pax6: Réponse OUI

Le gène eyeless (ey) de la drosophile code dPax6 + ey - Pax6 est nécessaire chez la drosophile - comme pour l’homme et la souris - pour le développement normal des yeux.

La paired-box de Pax6 est très conservée dans tout le règne animal (100% entre homme et souris, 95% entre homme et mouche)

L’expression de dPax6 est localisée dans le tissu embryonnaire de l’oeil Expression de dPax-6 antenne oeil Disque imaginal œil-antenne tissu à l’origine de l’oeil

dPax6 gf Homme, souris mPax6 -/- + -/- dPax6 + + drosophile

? x L’expression de dPax6 dans des cellules inappropriées peut-elle reprogrammer leur développement? Séq. rég. droso GAL4 UAS dPax-6 x ?

? x x L’expression de Pax6 humain ou nématode chez la drosophile font-elles la même chose? Séq. rég. droso GAL4 x x UAS humain Pax6 Nématode Pax-6 UAS GFP ?

Aspects pratiques du travail avec la drosophile

10 jours à 25°c

Drosophila melanogaster Vue ventrale, femelle vierge

Vue dorsale Peignes sexuels

Exemples de disques imaginaux disséqués aile Œil-antenne patte

Exemples disques imaginaux Disque œil antenne œil antenne

Résultats obtenus

X ey perte de fonction ey gain de fonction eyeless / d6Pax : le « gène maître » de l’oeil ey perte de fonction ey gain de fonction ey - ey « gain de fonction » The rule had hard times tho’ X Nécessaire à l’oeil Suffisant pour faire de l’oeil 27

Pax-6 humain peut redifférencier certains tissus en œil de drosophile *

Des yeux très différents d ’une origine commune humain calamar mouche Pax6 est un « sélecteur des yeux », de la mouche jusqu’à l’homme

Notion de système modèle Ex: La drosophile Processus développementaux conservés entre drosophile et homme 700 millions d’années les séparent: aspect universel de la génétique du développement Gènes conservés Depuis 2000 Séquençage des génomes: Génome drosophile 13600 gènes avec beaucoup de similarité avec le génome humain (30000 gènes). 197/287 gènes associés à des maladies chez l’humain ont des homologues chez la drosophile. C’est ce qui donne tout son sens à l’approche « systèmes modèles » Dans cette « nouvelle » biologie, la drosophile et l’homme sont différentes manifestations du vivant Gènes= légos ré-utilisés dans les différentes espèces pour réaliser différentes constructions: un humain, une souris une drosophile.

dppGal4 X UAS GFP en fluorescence normale Disques imaginaux patte aile Expression à la frontière antéro-postérieure

Disques imaginaux de pattes de drosophile portant les transgènes dllGAL4 (distalless) et UAS GFP (en microscopie confocale) dllGAL4 UAS GFP Disque en évagination dllGAL4 UAS GFP et Immuno- marquage avec un anticorps contre les proteines Ptc et Dac Immuno- marquage avec un anticorps contre la proteine Ptc

Benassayag Corinne Maitre de conférence UPS génétique 0561558748 benassa@cict.fr Boube Muriel Chercheur CNRS 0561558748 boube@cict.fr