Génomique généralités jd

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Génomique généralités jd

  1. 1. Génomique Sciences du génome 
  2. 2. Définition Sciences des génomes. La génomique regroupe un ensemble de sciences et danalyses qui vont de létablissement de cartes du génome (cartographie) à lidentification de nouveaux gènes, à létude de leurs fonctions et expressions ainsi qu’au séquençage des acides nucléiques (ADN). Ces sciences «-omiques » portent potentiellement sur l’ensemble des organismes vivant renfermant dans leurs cellules l’information génétique indispensable à la pérennité de leur espèce et à l’adaptation aux milieux. La « génomique », une science des « grandes perspectives ». Les connaissances à propos des micro-organismes sont importants, mais la génomique vise principalement à comprendre la complexité des interactions des gènes entre eux et avec leur environnement pour que les organismes vivants fassent ce qu’ils font. Utilité Connaitre la séquence nucléotidique permet entre autres : Explorer et identifier les fonctions associées aux gènes, aux variations alléliques et au polymorphisme génétique ; Reconstruire les arbres phylogénétiques despèces vivantes ; Analyser lhistoire évolutive des êtres vivants en lien avec leur écosystème Comprendre et détecter les maladies liées aux gènes
  3. 3. Définition Génomique structurale Génomique fonctionnelle => Toutes les analyses de la structure des génomes, au => L’identification de la fonction des séquencessens « organisation des génomes » informatives identifiéesLes méthodes concernées sont donc le séquençage des La génomique fonctionnelle peut être considérée commegénomes, lidentification des gènes, des séquences de la génétique à « haut débit ». Les techniques utiliséesrégulatrices, des séquences répétées, seront comparables mais généralement appliqués à unAprès le séquençage, lannotation des génomes (l’analyse grand nombre de gènes en parallèles, cela peut parinformatique des séquences obtenues lors du exemple être la création de mutants et lanalyse de leursséquençage) permet didentifier les séquences phénotypes pour toute une famille de gènes, ou lanalyseinformatives des génomes. Les gènes ne sont pas les de lexpression tous les gènes dun organisme entier.seules cibles de lannotation des génomes, il existe denombreux autres types de séquences importantes dansles génomes (les séquences régulatrices, les élémentstransposables, etc.). Parallèlement, les recherches sur les nouvelles technologies génomiques sont indispensables à l’avancement desconnaissances en recherche fondamentale: c’est l’ensemble des technologies et techniques de détection, dévaluation et de contrôle génomique.
  4. 4. Interrelations entre les sciences – omiques, les sciences de la vie et les secteurs d’activités Les sciences -omiques Au service de … Trouvant une application en…
  5. 5. Intérêts de la génomique par secteurs d’activités Santé humaine ForesterieAméliorer les diagnostics Mettre au point de nouvelles sources dénergie (biocarburants)Identifier des prédispositions génétiques dune Concevoir des outils de contrôle des polluants danspersonne par rapport à une maladie lenvironnementMettre au point des traitements selon linformation Décontaminer les terrains polluésgénétique de chaque individu et, par conséquent, depermettre lavancement de la médecinepersonnaliséeConnaître les effets et interactions de nos modes devie et de notre environnement sur notre génome etnotre santé
  6. 6. Intérêts par secteurs d’activités Environnement Agriculture AquacultureDéveloppement durable des forêts Création de cultures résistantes Augmenter la productivité et la aux maladies, aux insectes, au croissance en ciblant et en froid, à la sécheresse, etc. sélectionnant les meilleurs poissons pour la reproductionProposer des solutions biologiques Mise au point de biopesticides Intégrer des caractéristiquespermettant aux entreprises de spécifiques aux programmes futursproduire des produits davantage de reproduction de façon à obtenirécologiques des poissons à croissance rapide, sains et de grande qualitéAider à faire face aux exigences Culture daliments plus nutritifsquimpose le réchauffement de laplanète Élevage danimaux destinés à lalimentation plus résistants et plus nutritifs
  7. 7. Les technologies en génomique Les technologies «omiques» permettent de générer des quantités énormes de données à des niveaux biologiques multiples: du séquençage des gènes à l’expression des protéines et des structures métaboliques, ces données peuvent couvrir tous les mécanismes impliqués dans les variations qui se produisent dans les réseaux cellulaires et qui influencent le fonctionnement des systèmes organiques dans leur totalité. Cela a d’ailleurs récemment conduit à une surabondance de données dans le cadre des recherches biomédicales. Les technologies «omiques» ont fondamentalement modifié les procédures de recherche. Habituellement, les scientifiques se basent sur des hypothèses de recherche dans lesquelles une question/hypothèse est clairement articulée. Ils obtiennent ensuite des données qui viendront confirmer ou infirmer cette hypothèse. Or, avec l’avènement des technologies «omiques», il n’est plus nécessaire de poser une question précise pour débuter une recherche. En effet, les scientifiques peuvent rassembler de nombreuses données dans leurs études sans se baser sur une hypothèse initiale et attendre la production de ces données avant de formuler et de tester différentes hypothèses biologiques. Cette inversion du modèle de recherche ouvre de manière inédite la porte à de nombreuses découvertes sur les mécanismes ainsi que sur la compréhension des facteurs moléculaires qui influencent les interactions métaboliques.
  8. 8. Glossaire 1 -Omique DéfinitionChimiogénomique ⇒ Létude de la réponse du génome à un composé chimique. Cependant, les avancées technologiques simultanées dans les domaines de la biologie (Séquençage des génomes) et de la chimie (Microplaques de composés chimiques) modifient les processus de recherche. En effet, lautomatisation des tâches permet détudier les réponses biologiques dune large gamme de composés chimiques (ligands) sur une multitude de cibles. La chimiogénomique peut alors être définie comme la science ayant pour objectif létude des réponses génomiques à des composés chimiques. Ex: En pharmaceutique, une de ses applications est lidentification rapide de nouveaux candidats-médicaments et de leurs cibles dans les premières phases de recherche et de développement (R&D), en allant de lidentification de la cible et à sa validation, en passant par la conception du composé avec ses voies synthèses et ses tests biologiques et son profil ADME.Épigénomique ⇒ Létude de lensemble des modifications épigénétiques dune cellule. Lépigénétique étudie comment lenvironnement et lhistoire individuelle influent sur lexpression des gènes, et plus précisément lensemble des modifications transmissibles dune génération à lautre et réversibles de lexpression génique sans altération des séquences nucléotidiques.
  9. 9. Glossaire 2 -Omique DéfinitionMétagénomique ⇒ Procédé méthodologique qui vise à étudier le contenu génétique dun échantillon issu dun environnement complexe (intestin, océan, sols, etc.) trouvé dans la nature (par opposition à des échantillons cultivés en laboratoire). Le but de cette approche est davoir non seulement une description génomique du contenu de léchantillon mais aussi un aperçu du potentiel fonctionnel dun environnement. Lutilisation du préfixe « méta » fait référence à « ce qui vient après ». Ici, la metagénomique vient après la génomique en étudiant les organismes microbiens par exemple directement dans leur environnement sans passer par une étape de culture en laboratoire. Les tailles des échantillons métagénomiques sont beaucoup plus importantes que celles déchantillons cultivés en laboratoire. Pour connaître leur contenu, les biologistes ont recours aux technologies de séquençage haut- débit. Les séquences dADN obtenues sont alors analysées par bioinformatique afin de décrire la composition structurelle et fonctionnelle de l’échantillon environnemental.Nutrigénomique ⇒ L’étude de la façon dont les gènes et les nutriments interagissent. Cette science recherche les raisons pour lesquelles les personnes réagissent différemment aux nutriments en fonction des variations génétiques. Les nutriments contribuent à l’allumage ou au contraire à l’extinction d’un ou de plusieurs gènes dans différents tissusPharmacogénomique ⇒ L’étude des effets des médicaments sur le génome humain. À l’inverse de la pharmacogénétique qui étudie l’influence du patrimoine génétique sur le sort des médicaments. Il est cependant fréquent que les deux termes soient utilisés indistinctement.
  10. 10. Glossaire 3 -Omique DéfinitionPhylogénomique ⇒ La rencontre de deux champs de recherche : la phylogénie et la génomique. Ce terme est employé dans plusieurs contextes différents mais désigne toujours une catégorie danalyse impliquant des données génomique et de linférence évolutive, en particulier la reconstruction phylogénétique. La phylogénomique sert la prédiction des fonctions de gènes basée sur leur histoire évolutive dans larbre phylogénétique. Elle conjecture la reconstruction phylogénétique par combinaison dun grand nombre de gènes ou de génomes complets et opère la fusion des données issues de lanalyse des génomes et de la reconstruction phylogénétique.Interactomique ⇒ Létude des interactions entre les différentes molécules biochimiques. Cette discipline présente un grand intérêt pour la compréhension des réseaux dinteractions protéiques.Métabolomique ⇒ La science très récente qui étudie lensemble des métabolites (sucres, acides aminés, acides gras, etc.) présents dans une cellule, un organe, un organisme. Cest léquivalent de la génomique pour lADN. Elle utilise la spectrométrie de masse et la résonance magnétique nucléaire.
  11. 11. Glossaire 4 -Omique DéfinitionProtéomique ⇒ L’étude des protéomes, cest-à-dire lensemble des protéines dune cellule, dun organite, dun tissu, dun organe ou dun organisme à un moment donné et sous des conditions données. Dans la pratique, la protéomique sattache à identifier de manière globale les protéines extraites dune culture cellulaire, dun tissu ou dun fluide biologique, leur localisation dans les compartiments cellulaires, leurs éventuelles modifications post- traductionnelles ainsi que leur quantité. Elle permet de quantifier les variations de leur taux dexpression en fonction du temps, de leur environnement, de leur état de développement, de leur état physiologique et pathologique, de lespèce dorigine. Elle étudie aussi les interactions que les protéines ont avec dautres protéines, avec lADN ou lARN, ou dautres substances.Transcriptomique ⇒ Létude de lensemble des ARN messagers produits lors du processus de transcription dun génome. Elle repose sur la quantification systématique de ces ARNm, ce qui permet davoir une indication relative du taux de transcription de différents gènes dans des conditions données. Plusieurs techniques permettent davoir accès à cette information, en particulier celle des puces à ADN, celle de la PCR quantitative ou encore celle du séquençage systématique dADN complémentaires.

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