Bio57 Séance de Révision 9 décembre 2011

1. Bio57 Séance de Révision 9 décembre 2011 La transgenèse/KO souris Les plantes transgèniques Les techniques de blotting Les puces ADN

2. La Transgenèse

3. Knockout Mice et Les Cellules Souches

4. Gene Targeting

5. Exemples des souris knockout1. Le gène Sry2. Le gène p533. Le gène Myo D et la redondance

6. Cre-lox recombinaison

7. Le système cre-lox : • Est important pendant l’épissage chez les eucaryotes • Est un système de recombinaison • Est utilisé toujours pour effacer les promoteurs des gènes • Peut être utilisé avec un promoteur inductible

8. Les étapes suivantes sont essentielles pendant la production d’une souris transgénique : • Injection du transgène après la première division cellulaire • Incubation des embryons injectés à 37°C pendant la nuit après les injections • Accouplement des femelles avec des mâles vasectomisés • Injection des femelles avec un œstrogène

9. Pour faire une souris knock-out il faut : • injecter un gène dans un ovocyte • utiliser des cellules germinales • toujours effacer tous les exons du gène ciblé • utiliser G418 pour sélectionner pour la présence du gène Neo

10. Les Plantes Transgèniques Smith et Townsend montrent en 1907 que le crown-gall est causé par une bactérie Agrobacterium tumefaciens Comment la bactérie entraîne une multiplication incontrôlée des cellules végétales ? Réponse trouvée par la découverte des hormones végétales et de l’utilisation de la technique de culture in vitro Deux familles d’hormones permettent aux cellules végétales de se multiplier indéfiniment en culture in vitro Les auxines et les cytokinines Les agrobactéries hébergent de très grands plasmides (200 kb) nécessaires à la formation des tumeurs ADN circulaire extrachromosomique, autonomie de réplication, plusieurs exemplaires par cellule, plasmide appelé Ti pour Tumor inducing

11. Rôle des auxines et des cytokinines dans l’organogenèse Le rapport auxines / cytokinines détermine le devenir des tissus en culture Notion de balance hormonale En concentrations égales division de cellules indifférenciées = cals Auxine formation de racines Cytokinines bourgeons

13. Un vecteur binaire ( version modifiée du plasmide Ti) est utilisé pour transformer l’ Agrobactérium. Les gènes qui produisent des hormones-qui donnent les cals-ne sont plus présents. Remplacés par le gène qu’on veut mettre dans les plantes.Il faut des gènes de sélection: 1. sélection pour les Agrobacterium transformés et 2. pour les cellules des plantes qui ont été transformés par le plasmide.Donc:1. Transformation d’agrobactérium avec le vecteur binaire: sélection avec des antibiotiques2. Transfer du plasmide vers les cellules des plantes: sélection avec un herbicide ou un antibiotique Intégration du gène dans le génome du plante est aléatoire

14. Nombreux domaines d’application Agriculture Agroalimentaire Industries Environnement Santé-pharmacie Introduction de caractéristiques nouvelles et production de molécules d’intérêt Le code génétique est universel, pas de barrière d’espèces

15. Agriculture Résistance aux stress (chaleur, froid, sécheresse et salinité) Permettre la culture en conditions environnementales non favorables Résistance aux insectes… Agroalimentaire Introduction de caractères pour obtenir des avantages nutritionnels, gustatifs Riz doré (golden rice) carence en vitamine A(antioxydant), 400 millions de personnes (cécités, sensibilité accrue aux infections) Introduction de 4 gènes synthèse de B-carotène (précurseur de la Vit A) Industrie Industrie papetière, papier à partir de cellulose du bois, Présence de lignine, imperméable et inextensible très coûteux à éliminer et source de pollution (utilisation de chlore et consomme une très grande quantité d'eau) Diminution du taux de lignine par transgénèse Biocarburants Vaccins Et plus……..

16. Lors de la transgénèse végétale : • on réalise une co-culture des cellules végétales et d’agrobactéries • 100% des cellules végétales sont infectées par les agrobactéries • on utilise des hormones végétales • on utilise des anti-fongiques

17. La galle du collet • est une infection virale qui provoque une chlorose chez les plantes • pose des problèmes en sylviculture • correspond à l'obtention de cellules végétales transgéniques • est une infection bactérienne qui produit une tumeur chez les plantes

18. Lors de la régénération de plantules à partir de cals : • un excès d'auxines par rapport aux cytokinines entraine la formation de bourgeons • un excès d'auxines par rapport aux cytokinines entraine la formation de racines • un excès de cytokinines par rapport aux auxines entraine la formation de bourgeons • une concentration équivalente de cytokinines et d'auxines stimule la division cellulaire

19. Les Puces d’ADN Principe de fonctionnement Le concept de biopuce (= puce à ADN) est né dans les années 1990. Le principe de la puce à ADN est basé sur la technique d' hybridation . Immobilisés sur un support solide (matrice), des oligonucléotides (simples brins) spécifiques de différents gènes ou ADNc connus constituent les sondes dont le rôle est de détecter des cibles marquées complémentaires , présentes dans le mélange complexe à analyser ( ARNm extraits de cellules, tissus ou organismes entiers et convertis en ADNc). Les sondes sont soit greffées sur le support, soit synthétisées in situ. Les signaux d'hybridation sont détectés selon le type de marquage, radioactivité ou fluorescence, par mesure radiographique ou par fluorescence, et quantifiés.

20. Les puces d’ADN

21. •L'analyse de mutations A côtéde la séquence sauvage (sonde de référence), on utilise plusieurs sondes identiques àune mutation prés. l •Le séquençage par hybridation L'analyse procède par lecture de petits blocs. L'analyse porte sur des sous-séquenceschevauchantes qui sont lues et réassembléesau moyen d'un programme informatique qui reconstitue la séquence étudiée. •Le diagnostic des maladies génétiques •Le diagnostic des maladies infectieuses Détection de microorganismes (présence, mutations, capacité à résister à certains antibiotiques ou à des inhibiteurs d'enzymes). •La pharmacogénomique Identification de cibles pour la recherche thérapeutique. •La toxicogénomique Dans le cas de l'analyse de la réponse toxicologique àl'aide de puces àADN, on doit au départ faire l'hypothèse que l'effet toxicologique, direct ou indirect, d'une substance résulte de la modification de l'expression de certains gènes. •L'agro-alimentaire Contrôle des microorganismes utilisés dans certaines fabrication (ferments lactiques, levures, mycélium, etc...), •L'environnement Analyse bactérienne de l'eau de consommation, détection des agents infectieux dans l'alimentation, l'air ou l'eau (Salmonella, Listeria, Legionnella).

22. Vous cultivez des bactéries en présence ou en absence de lactose. Vous réalisez une hybridation sur puce à ADN en ayant préalablement marqué les ADNc des bactéries ayant poussé sans lactose avec un fluorochrome vert, et les autres avec un fluorochrome rouge. • les spots correspondant aux gènes exprimés dans les deux conditions seront colorés en jaune • les spots correspondant aux gènes non exprimés seront colorés en jaune • les spots correspondant aux gènes exprimés qu’en présence de lactose seront colorés en vert • les spots correspondant aux gènes exprimés qu’en absence de lactose seront colorés en rouge

23. Les puces à ADN permettent de : • étudier le protéome • étudier l’expression des gènes • étudier le transcriptome • diagnostiquer certaines maladies

24. Blotting • Northern blotting: expression des gènes; taille des transcrits, nombre de transcrits: sonde normalement ADNc • Southern blotting: organisation de l’ADN ( plasmides ou ADN génomique) et sites de restriction: sonde normalement ADNc • Western blotting: absence ou présence des protéines dans un extrait des cellules. Peuvent aussi faire la différence entre les formes modifiées ( avec ou sans phosphate par exemple). Sonde toujours des anticorps • La stringence: les conditions d’hybridation: concentration de sel, température, présence de formamide. • Stringence forte: sel faible, température élevée • Stringence faible: sel fort, température bas

25. Northern blot

26. Southern Blotting

27. Western BlottingLes protéines sont séparées sur un gel d’acrylamide, elles sont transférées sur une membrane utilisant un courant et elles sont détectées par des anticorps

28. Un Northern blot : • permet de déterminer la présence d’un ARN messager. • permet de déterminer si l’expression d’un ARN messager est soumise à des régulations. • peut-être réalisé indifféremment avec une sonde ARN ou une sonde ADN. • est couramment utilisé pour mettre en évidence des réarrangements chromosomique

29. On souhaite réaliser un western blot pour détecter la protéine mGluR (un récepteur humain du neurotransmetteur glutamate) : • Dans les premières étapes de l’expérience, on doit purifier des protéines à partir de cerveau, les dénaturer avec du SDS, puis les faire migrer sur gel d’agarose. • Lors de l’étape de transfert des protéines, on réalise le sandwich dans l’ordre suivant « papiers buvards humides, gel, membrane de nitrocellulose, papiers buvards humides » puis on place l’électrode négative du côté de la membrane et la positive du côté du gel. • Après l’étape de transfert on peut saturer efficacement la membrane en l’incubant dans une solution contenant du lait. • Pour détecter mGluR, il nous faudra produire des anticorps spécifiques en injectant le récepteur humain mGluR dans un lapin

30. Vous réalisez la mise au point de l’étape d’hybridation d’un Southern blot : • .L’ADN sur le blot et l’ADN utilisé pour préparer la sonde proviennent des espèces différents donc il faut réduire la stringence • Si vous obtenez un fort bruit de fond (bandes aspécifiques) vous pouvez augmentez la stringence en augmentant la température. • Pour augmentez la stringence vous pouvez aussi augmenter la concentration en sel (tampon SSC). • Si vous n’obtenez aucun signal cela peut signifier que vous avez choisi des conditions trop stringentes