3. Avery, Mac Leod et Mac Carthy ont montré
en 1944 que l’ADN est le support moléculaire
de l’information génétique
Sa structure a été élucidée par
Watson, Crick et Wilkins en 1953
1 connu sous le non « acide
désoxyribonucléique »
2 L'ADN est présent dans le noyau des cellules
eucaryotes, dans le cytoplasme des cellules procaryotes
3 forme de double hélice, composée des bases
désoxyribonucléiques, « nucléotides ».
4 Chaque nucléotide est constitué d'un groupement phosphate
(acide phosphorique) lié a un sucre (désoxyribose), lui-même
lié à une base azotée.
C: Cytosine A: Adénine T: Thymine
G: Guanine
4. Les nucléotides sont le résultat de la formation de trois partenaires associés par des liaisons covalentes :
•une base azotée ;
•un sucre, ou pentose ;
•un ou plusieurs groupements phosphate (mono, di ou triphosphate).
Pour l'ADN, les nucléotides qui déterminent la séquence sont en réalité des désoxynucléotides. Le pentose qui les forme est un ribose, dont
le groupement OH en position 2' est remplacé par un atome d'hydrogène (un désoxyribose). Les nucléotides de l'ADN sont au nombre de
quatre, selon la nature de la base azotée :
•la désoxyadénosine (base adénine) ;
•la désoxythymidine (thymine) ;
•la désoxyguanosine (guanine) ;
•et la désoxycytidine (cytosine).
Dans l'ARN, les nucléotides sont formés d'un ribose possédant le groupement OH en 2'. En fonction de la base azotée associée, le
nucléotide varie :
•l'adénosine (adénine) ;
•l'uridine (uracile) ;
•la guanosine (guanine) ;
•la cytidine (cytosine).
5. Ces bases s’associent entre eux en
respectant la règle de complémentarité
Types de nucléotides
• Adénine-Thymine: 2 liaisons d’hydrogène
• Cytosine-Guanine: 3 liaisons d’hydrogène
6. Un nucléoside correspond donc à un nucléotide sans le groupement phosphate. La liaison entre le sucre et la
base azotée est une liaison N-osidique. La liaison d'un nucléoside avec un groupement phosphate se fait
par estérification et donne un nucléotide.
Les nucléosides présents dans les acides nucléiques sont les suivants :
•pour l'ADN, les désoxyribonucléosides qui sont la désoxyadénosine, la désoxyguanosine, la désoxycytidine et
la désoxythymidine ;
•pour l'ARN, les ribonucléosides qui sont l'adénosine, la guanosine, la cytidine et l'uridine.
Nucléosides
7. Structure détaillée d’une molécule d’ADN
L'ADN est constituée de deux
brins (bicaténaire) antiparallèle
enroulés l’un autour de l’autre
« Axe », leurs orientations 5’-3’
sont de direction opposée : le
squelette (en bleu) pentose-
phosphate forment les bordures
extérieures de l'hélice. A
l'intérieur se trouvent les bases
azotées qui sont liées de
manière complémentaires deux à
deux.
8. L’ARN ou Acide Ribonucléique est issu de la transcription
de l’ADN
participe à la synthèse de protéines, la régulation de
l’expression ou encore l’épissage
ARNm (ARN messager) : le résultat de l’épissage suite à la «
lecture » d’un segment de l’ADN. C’est la « ressource » pour la
traduction de l’ARN en protéine.
ARNt (ARN de transfert) : il convertit un triplet d’acide nucléique
présent sur un ARNm en acide aminé.
ARNr (ARN ribosomique) : il constitue la machinerie de traduction
(ARNm > Acide aminé).
9. Structure d’ARN
1 l’ARN n’est pas constitué d’une double hélice.
2 une séquence linaire de nucléotides
(monocaténaire)
3enchaînement de ribonucléotides (adénine, cytosine, guanine,
uracile) reliés entre eux par des liaisons nucléotidiques
4 Chaque ribonucléotide est constitué d'un groupement
phosphate (acide phosphorique) lié a un sucre (ribose) oxydé
en 2’, lui-même lié à une base azotée.
11. Propriétés physico-chimiques de
l’ADN/ ARN
dénaturation
Les liaisons hydrogène qui assurent la structure en double hélice sont sensibles
à la chaleur et le chauffage au-delà de 80°C suffit à les rompre on voit alors
l'ADN natif se dénaturer en deux simples brins ou bien par Urée ou Formamid
(chimiquement)
reproduction
La réplication se fait par séparation des brins anciens pour la synthèse des
nouveaux brins en respectant la complémentarité des bases. Les deux double
hélices sont donc identiques à la double hélice initiale.
Effet
d’hyperchrom
e
La propriété d'absorption des purines et pyrimidines dans l'UV à 260nm
Charge
électrique
l’ADN et l’ARN sont chargés négativement en raison des
groupes phosphates. (Anionique)
densité
en fonction de la nature de nucléotides
ADN monobrin et l’ARN sont plus dense que l’ADN bicaténaire
12. Gène
est une partie d’ADN qui correspond à une information génétique particulière qui
code pour une protéine unique. C’est donc une très petite portion de chromosome.
est défini comme étant une séquence d’ADN capable d’être transcrite en une
molécule d’ARN fonctionnel au bon emplacement et au bon moment lors du
développement de l’organisme.
D’où
viennent nos
gènes ?
nos cellules contiennent 46 chromosomes.
23 chromosomes proviennent de notre mère,
et 23 d’entre eux proviennent de notre père.
Tout comme les chromosomes, les gènes
viennent aussi par deux : une copie de
chaque gène vient de notre mère, et une
copie de notre père.
Une anomalie génétique (mutation ou anomalie chromosomique) peut déclencher une
fabrication anormale des protéines. Elle donne en quelque sorte de « mauvais ordres »
pour les fabriquer avec pour conséquence : absence de fabrication, excès de
fabrication ou fabrication anormale. La protéine ne peut donc plus jouer son rôle ce qui
engendre un trouble génétique.
13. Un chromosome est formé d’un très long brin d’ADN étroitement enroulé plusieurs fois autour de
protéines appelées histones qui soutiennent sa structure et contient de nombreux gènes (des centaines
à des milliers)
Les gènes sont disposés sur chaque chromosome suivant une séquence spécifique et chaque gène occupe
un emplacement qui lui est propre sur le chromosome (il s’agit de son locus).
Les chromosomes sont des structures situées à l’intérieur de chaque cellule, qui contiennent les gènes.
À l’exception de certaines cellules (par exemple, les spermatozoïdes, les ovules et les globules rouges), le
noyau de chaque cellule humaine saine contient 23 paires de chromosomes, soit un total de 46 chr (2n).
Les chromosomes ne sont visibles que pendant une courte période du cycle cellulaire, Pendant la métaphase
les chromosomes apparaissent constitués de deux bras séparés par une zone étranglée appelée
centromère. Les bras ont une taille variable en fonction des chromosomes, mais on reconnaît toujours un
bras court noté " p " et un bras long noté " q ". Chaque extrémité des chromosomes prend le nom de
télomère. Chacun des bras est constitué de deux chromatides ,qui sont attachées l'une à l'autre au niveau
du centromère jusqu'à l'anaphase
chromosome
15. On compte 22 paires de chromosomes non sexuels (autosomiques) et une paire de chromosomes sexuels.
Les chromosomes non sexuels appariés ont, pour des raisons pratiques, la même taille, forme et position et
le même nombre de gènes. Étant donné que chaque chromosome d’une paire de chromosomes autosomiques
contient une copie de chaque gène correspondant, en un sens, les gènes portés par les chromosomes
autosomiques possèdent une sauvegarde. La 23e paire est la paire de chromosomes sexuels (X et Y).
16. Types de chromosomes
Les télocentriques sont des chromosomes en
forme de bâtonnet dont le centromère occupe
la position terminale, de sorte que le
chromosome n'a qu'un seul bras.
Acrocentriques sont également des
chromosomes en forme de bâtonnet avec un
centromère occupant une position sous-
terminale. Un bras est très long et l'autre très
court.
Les sous-métacentriques sont avec le
centromère légèrement éloigné du point médian
de sorte que les deux bras sont inégaux.
Les métacentriques sont des chromosomes en
forme de V dans lesquels le centromère se
trouve au milieu du chromosome de sorte que
les deux bras sont presque égaux.
17. Fonctions des chromosomes
Stockage du code génétique : le chromosome contient le matériel génétique dont l'organisme a besoin pour se
développer. Les molécules d'ADN sont constituées d'une chaîne d'unités appelées gènes. Les gènes sont ces
sections de l'ADN qui codent pour des protéines spécifiques requises par la cellule pour son bon
fonctionnement.
Détermination du sexe: Les humains ont 23 paires de chromosomes dont une paire est le chromosome sexuel.
Les femelles ont deux chromosomes X et les mâles ont un chromosome X et un chromosome Y.
Contrôle de la division cellulaire: les chromosomes vérifient la division réussie des cellules pendant le processus
de mitose. Les chromosomes des cellules mères garantissent que les informations correctes sont transmises
aux cellules filles dont la cellule a besoin pour croître et se développer correctement.
Formation des protéines et stockage: Les chromosomes dirigent les séquences de protéines formées dans notre
corps et maintiennent également l'ordre de l'ADN. Les protéines sont également stockées dans la structure
enroulée des chromosomes. Ces protéines liées à l'ADN aident à un bon conditionnement de l'ADN.
18. Caryotype
• Le caryotype décrit le nombre et l’aspect des chromosomes (taille, forme, disposition du centromère et
dandes).
• Les chromosomes sont classés en plusieurs groupes et numérotés selon la nomenclature internationale:
ISCN (International System for human Cytogenetic Nomenclature)
• Dans le caryotype, les chromosomes sont classés en 7 groupes du plus grand au plus petit:
Groupe A: 1,2,3
Groupe B: 4,5
Groupe C: 6,7,8,9,10,11,12 et X
Groupe D: 13,14,15
Groupe E: 16,17,18
Groupe F: 19,20
Groupe G: 21,22 et Y
20. On peut faire un caryotype à partir de plusieurs types de cellules qui ont la capacité de se
multiplier facilement : fibroblastes, cellules amniotiques, cellules de la moelle osseuse
rouge hématogène et enfin les cellules les plus utilisées :les lymphocytes.
• On cultive des lymphocytes, à partir de quelques gouttes de sang, dans un milieu nutritif auquel on ajoute
une substance qui déclenche la division cellulaire (agent mitogène) : la phytohémagglutinine(PHA).
• Après 72 heures à 37°C, lorsque les mitoses sont déclenchées, on ajoute à la culture une substance
antimitotique : la colchicine qui détruit les microtubules achromatiques du fuseau mitotique donc empêche les
chromosomes de migrer. Les cellules restent ainsi bloquées en métaphase.
• On fait gonfler les cellules (choc hypotonique) pour que les chromosomes se dispersent.
• On fixe les chromosomes avec un mélange acide-alcool.
• On les étale sur les lames.
• On colore ; au Giemsa pour la technique la plus simple, puis on observe au microscope optique :
-On choisit une mitose ou les chromosomes sont bien individualisés, on prend une photo. Après
agrandissement, on découpe les chromosomes et on les classe enfin selon la nomenclature internationale.
-Il existe des logiciels qui permettent le classement sur ordinateur.
21. Lymphocytes cultivés, on ajoute agent
mitogène phytohémagglutinine (PHA).
colchicine
Après 72 heures à 37°C
choc hypotonique
fixer les chromosomes avec un
mélange acide-alcool
étaler
sur
les
lames
Coloration par Giemsa
antimitotique
Gonflement des
cellules
22. → Les bandes Q Ce sont les bandes fluorescentes à la quinacrine, l’observation se fait avec un
microscope à rayons UV. Il apparaît une alternance de bandes fluorescentes et de bandes non
fluorescentes. Le banding Q colore les régions riches en Adenine et Thymine.
→ Les bandes G : Les chromosomes sont traités à la trypsine(enzyme) puis colorés au Giemsa. Ils
sont ensuite observés au microscope optique ordinaire. Les résultats sont les mêmes que le banding
Q (bandes sombres correspondant aux bandes fluorescentes et bandes claires aux bandes non
fluorescentes).
→ Les bandes R (Reverse) : Les chromosomes sont traités par la chaleur puis colorés au giemsa.
Les bandes obtenues sont inverses par rapport aux deux techniques précédentes, elle colore ainsi les
régions riches en Cytosine et Guanine.
→Les bandes C (Centromère) : C’est une technique qui colore surtout les centromères et la partie
distale du chromosome Y.
→Les bandes T (Télomère) : C’est une technique qui colore surtout les télomères (extrémités des
chromosomes).
Techniques de marquage ou banding
