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L ’avènement de la biologie moléculaire
Fin des années 30 : Quelle est la nature du gène ? Quel lien entre gène et caractère ?
A.Garrod La première relation entre un gène et une enzyme est établie en 1902 par Archibald GARROD à Londres au St Bartholomew's Hospital, en observant un jeune garçon atteint d'alcaptonurie. 1902 –  Archibald Garrod
1866 1928 –  Frederick Griffith F. Griffith ( 1877 - 1941) est un médecin et bactériologiste anglais. Il fait de nombreuses observations sur des malades atteints de pneumonie et des expériences sur les prélèvements qu’il réalise, en particulier des cultures de bactéries http://pst.chez-alice.fr/griffith.htm http://www.republique-des-lettres.fr/10691-frederick-griffith.php
La souche S ( smooth ) possède une capsule que n'a pas la souche R ( rough) Les bactéries de la  variété R  sont dépourvues d'une enveloppe de polysaccharides qui recouvre les bactéries normales de la  variété S . Cette enveloppe, appelée capsule, protège la bactéries contre les attaques du système immunitaire.  ( l'absence de la capsule est due à une mutation causant une anomalie dans une des enzymes nécessaires à la synthèse de cette capsule) 1866 1928 –  Frederick Griffith Souche S Souche R 2 souches de pneumocoque
1866 1928 –  Frederick Griffith Griffith fait l’hypothèse de la présence d’un principe transformant responsable d’un changement de phénotype des pneumocoques R ( rough ) non pathogènes en S ( smooth ) pathogène. Expérience de Griffith
Phoebus Aaron Levene (1869-1940) 1866 1929 –  Phoebus Aaron Levene ,[object Object],[object Object]
Max Delbrück 1937 –  Max Delbrück En 1942, il montre avec Salvador Luria que la résistance  que développe des bactéries aux infections par les virus n'est pas due à une adaptation des bactéries mais à des mutations aléatoires. Delbrück a été l'un des scientifiques les plus influents du XXème siècle pour l'émergence de la physique au cœur de la biologie. Ses efforts pour promouvoir l'étude de la génétique au travers de celle des virus infectant les bactéries aura été très importante pour le développement de la biologie moléculaire.
1866 1941 –  Beadle Tatum George Wells Beadle (1903-1989)   Edward Lawrie Tatum (1909-1975) Les gènes contrôlent la synthèse des enzymes. Un gène  une enzyme Prix Nobel de Physiologie  et de Médecine 1958 Modèle d’étude:  le champignon  Neurospora crassa   L'analyse génétique des mutants de Neurospora crassa montre que chacune des déficiences ségrége de façon mendélienne
Oswald Avery (1877-1955) 1866 1944 –  Oswald Avery ,[object Object],[object Object]
1866 1944 –  Oswald Avery
1866 1944 –  Oswald Avery ,[object Object],[object Object],[object Object]
Dans « What is Life » publié en 1944,  E. Schrödinger a écrit :  « la fibre chromosomique contient, chiffré dans une sorte de code miniature, tout le devenir d’un organisme, de son développement, de son fonctionnement ». Il était ainsi le premier à poser le problème central de la biologie en terme d’information codée. Selon les mémoires de James D. Watson, l'"ADN, le secret de la vie",  le livre de Schrödinger a donné à Watson l'inspiration pour rechercher le gène,  ce qui a conduit à la découverte de la structure en double hélice de l'ADN.  1944 –  Erwin Schrödinger Physicien autrichien né en 1887 à Vienne
1866 1949 –  Erwin Chargaff Erwin Chargaff 1905-2002  ,[object Object],[object Object]
[object Object]
1866 1951 –  Rosalind Franklin Rosalind Franklin 1920-1958 Chercheurs au King’s College de 1950-1953 dont les travaux ont porté sur l’ADN J. T. Randall 1905-1984 Raymond Gosling 1926-  Maurice Wilkins 1916-2004
Rosalind Franklin Après l'obtention d'un doctorat en chimie physique à Cambridge au Royaume-Uni en 1945, elle travaille en France  où elle apprend  les techniques de diffraction des rayons X. De retour au Royaume-Uni en 1951,  elle obtient un poste au King's College où elle applique la diffraction des rayons X à l'étude des matériaux biologiques.  Elle réalise plusieurs radiographies aux rayons X de l'ADN, Ces photographies ont été déterminantes dans la découverte  de la structure de l'ADN  par James Watson et Francis Crick en 1953. 1952 –  Rosalind Franklin
Sodium deoxyribose nucleate from calf thymus, Structure B,  Photo 51 , taken by Rosalind E. Franklin and R.G. Gosling.  - May 2,1952 1866 1952 –  Rosalind Franklin Le cliché 51 obtenu par diffractométrie aux rayons X  a permis la construction du célèbre modèle moléculaire  de l’ADN
1866 1952 –  Herschey et Chase Martha Chase (1930-2003) Alfred Hershey (1908-1997) ,[object Object],[object Object],[object Object],Injection de matériel génétique
1952 –  Herschey et Chase Cette expérience prouve que c'est l'ADN du phage et non les protéines qui représente le matériel génétique.
William Lawrence Bragg (1890-1971) 1866 1953 –  Watson et Crick Francis Harry Compton Crick   (1916-2004) James Dewey  Watson   (1928- - Chercheurs au Cavendish de Cambridge
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],1866 1953 –  Watson et Crick
…. « Il n’a pas échappé à notre attention que l’appariement spécifique des bases que nous avons postulé suggère immédiatement un mécanisme de réplication du matériel génétique »… 1866 1953 –  Watson et Crick Extrait de la publication dans la revue Nature du 25 Avril 1953
1866 1953 –  Watson et Crick
Caractéristiques de la Double Hélice ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],1866 1953 –  Watson et Crick
1866 1958 –  Crick Dogme central de la biologie moleculaire L'idée d'un flux d'information dans la biosphère est baptisée "Dogme central de la biologie moléculaire" par Francis Crick
1866 1958 –  Meselson et Stahl M. Meselson and F. Stahl   Mise en évidence de la réplication semi-conservative de l ’ADN
L ’ARN est constitué de 4 bases azotées Les proportions U/A de l ’ARN sont semblables aux proportions  T/ A de l ’ADN VOLKIN et ASTRACHAN ont réalisé  une expérience qui permet de mieux connaître la composition et le rôle de l ’ARN Ils constatent que l'infection par un bactériophage T2 induit une augmentation de la quantité d'ARNm  dans la cellule hôte et que cet ARNm a un temps de vie très court.Conclusion: l'ARN joue un rôle intermédiaire  entre l'ADN et les protéines. 1956 –  VOLKIN et ASTRACHAN
1866 1960 –  Jacob et Monod Découverte de l’ARN messager Jacob, Monod et Lwoff, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1965 Jacob, Monod et Lwoff Démonstration de l’existence d’un intermédiaire entre l’ADN et les protéines.
1866 1961 –  Nirenberg Décryptage du code génétique Heinrich Matthaei Marshall Nirenberg (1927 Nirenberg, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1968
Le code génétique 4 3  = 64 Possibilités 20 acides aminés Le code est: - spécifique - dégénéré - ponctué - universel
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Histoire de la biologie moléculaire

  • 1. L ’avènement de la biologie moléculaire
  • 2. Fin des années 30 : Quelle est la nature du gène ? Quel lien entre gène et caractère ?
  • 3. A.Garrod La première relation entre un gène et une enzyme est établie en 1902 par Archibald GARROD à Londres au St Bartholomew's Hospital, en observant un jeune garçon atteint d'alcaptonurie. 1902 – Archibald Garrod
  • 4. 1866 1928 – Frederick Griffith F. Griffith ( 1877 - 1941) est un médecin et bactériologiste anglais. Il fait de nombreuses observations sur des malades atteints de pneumonie et des expériences sur les prélèvements qu’il réalise, en particulier des cultures de bactéries http://pst.chez-alice.fr/griffith.htm http://www.republique-des-lettres.fr/10691-frederick-griffith.php
  • 5. La souche S ( smooth ) possède une capsule que n'a pas la souche R ( rough) Les bactéries de la variété R sont dépourvues d'une enveloppe de polysaccharides qui recouvre les bactéries normales de la variété S . Cette enveloppe, appelée capsule, protège la bactéries contre les attaques du système immunitaire. ( l'absence de la capsule est due à une mutation causant une anomalie dans une des enzymes nécessaires à la synthèse de cette capsule) 1866 1928 – Frederick Griffith Souche S Souche R 2 souches de pneumocoque
  • 6. 1866 1928 – Frederick Griffith Griffith fait l’hypothèse de la présence d’un principe transformant responsable d’un changement de phénotype des pneumocoques R ( rough ) non pathogènes en S ( smooth ) pathogène. Expérience de Griffith
  • 7.
  • 8. Max Delbrück 1937 – Max Delbrück En 1942, il montre avec Salvador Luria que la résistance que développe des bactéries aux infections par les virus n'est pas due à une adaptation des bactéries mais à des mutations aléatoires. Delbrück a été l'un des scientifiques les plus influents du XXème siècle pour l'émergence de la physique au cœur de la biologie. Ses efforts pour promouvoir l'étude de la génétique au travers de celle des virus infectant les bactéries aura été très importante pour le développement de la biologie moléculaire.
  • 9. 1866 1941 – Beadle Tatum George Wells Beadle (1903-1989) Edward Lawrie Tatum (1909-1975) Les gènes contrôlent la synthèse des enzymes. Un gène une enzyme Prix Nobel de Physiologie et de Médecine 1958 Modèle d’étude: le champignon Neurospora crassa L'analyse génétique des mutants de Neurospora crassa montre que chacune des déficiences ségrége de façon mendélienne
  • 10.
  • 11.
  • 12. 1866 1944 – Oswald Avery
  • 13.
  • 14. Dans « What is Life » publié en 1944, E. Schrödinger a écrit : « la fibre chromosomique contient, chiffré dans une sorte de code miniature, tout le devenir d’un organisme, de son développement, de son fonctionnement ». Il était ainsi le premier à poser le problème central de la biologie en terme d’information codée. Selon les mémoires de James D. Watson, l'"ADN, le secret de la vie", le livre de Schrödinger a donné à Watson l'inspiration pour rechercher le gène, ce qui a conduit à la découverte de la structure en double hélice de l'ADN. 1944 – Erwin Schrödinger Physicien autrichien né en 1887 à Vienne
  • 15.
  • 16.
  • 17. 1866 1951 – Rosalind Franklin Rosalind Franklin 1920-1958 Chercheurs au King’s College de 1950-1953 dont les travaux ont porté sur l’ADN J. T. Randall 1905-1984 Raymond Gosling 1926- Maurice Wilkins 1916-2004
  • 18. Rosalind Franklin Après l'obtention d'un doctorat en chimie physique à Cambridge au Royaume-Uni en 1945, elle travaille en France où elle apprend les techniques de diffraction des rayons X. De retour au Royaume-Uni en 1951, elle obtient un poste au King's College où elle applique la diffraction des rayons X à l'étude des matériaux biologiques. Elle réalise plusieurs radiographies aux rayons X de l'ADN, Ces photographies ont été déterminantes dans la découverte de la structure de l'ADN par James Watson et Francis Crick en 1953. 1952 – Rosalind Franklin
  • 19. Sodium deoxyribose nucleate from calf thymus, Structure B, Photo 51 , taken by Rosalind E. Franklin and R.G. Gosling.  - May 2,1952 1866 1952 – Rosalind Franklin Le cliché 51 obtenu par diffractométrie aux rayons X a permis la construction du célèbre modèle moléculaire de l’ADN
  • 20.
  • 21. 1952 – Herschey et Chase Cette expérience prouve que c'est l'ADN du phage et non les protéines qui représente le matériel génétique.
  • 22. William Lawrence Bragg (1890-1971) 1866 1953 – Watson et Crick Francis Harry Compton Crick (1916-2004) James Dewey Watson (1928- - Chercheurs au Cavendish de Cambridge
  • 23.
  • 24. …. « Il n’a pas échappé à notre attention que l’appariement spécifique des bases que nous avons postulé suggère immédiatement un mécanisme de réplication du matériel génétique »… 1866 1953 – Watson et Crick Extrait de la publication dans la revue Nature du 25 Avril 1953
  • 25. 1866 1953 – Watson et Crick
  • 26.
  • 27. 1866 1958 – Crick Dogme central de la biologie moleculaire L'idée d'un flux d'information dans la biosphère est baptisée "Dogme central de la biologie moléculaire" par Francis Crick
  • 28. 1866 1958 – Meselson et Stahl M. Meselson and F. Stahl Mise en évidence de la réplication semi-conservative de l ’ADN
  • 29. L ’ARN est constitué de 4 bases azotées Les proportions U/A de l ’ARN sont semblables aux proportions T/ A de l ’ADN VOLKIN et ASTRACHAN ont réalisé une expérience qui permet de mieux connaître la composition et le rôle de l ’ARN Ils constatent que l'infection par un bactériophage T2 induit une augmentation de la quantité d'ARNm dans la cellule hôte et que cet ARNm a un temps de vie très court.Conclusion: l'ARN joue un rôle intermédiaire entre l'ADN et les protéines. 1956 – VOLKIN et ASTRACHAN
  • 30. 1866 1960 – Jacob et Monod Découverte de l’ARN messager Jacob, Monod et Lwoff, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1965 Jacob, Monod et Lwoff Démonstration de l’existence d’un intermédiaire entre l’ADN et les protéines.
  • 31. 1866 1961 – Nirenberg Décryptage du code génétique Heinrich Matthaei Marshall Nirenberg (1927 Nirenberg, prix Nobel de Médecine et de Physiologie en 1968
  • 32. Le code génétique 4 3 = 64 Possibilités 20 acides aminés Le code est: - spécifique - dégénéré - ponctué - universel
  • 33. De l ’ADN à la protéine Etat des connaissances au début des années 70

Notes de l'éditeur

  1. Ils ont supposé que cet acide aminé était synthétisé en plusieurs étapes et ont fait l’hypothèse que 2 composés chimiquement voisin de l’arginine pouvaient faire partie de cette chaine de synthèse, la citrulline et l’ornithine. Tableau sur la croissance de diverses souches mutantes exigeant de l’arginine. Théorie selon laquelle il existe une correspondance directe entre un gène et une enzyme.