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Atelier de génétique des populations empirique
Thierry De Meeûs
Interactions hôtes - vecteurs - parasites dans les infections par des trypanosomatidae - (INTERTRYP), UMR IRD/CIRAD 177
Centre International de Recherche-Développement sur l'Elevage en zone Subhumide (CIRDES), 01 BP 454, Bobo-Dioulasso 01, Burkina-Faso.
WHO Collaborating Centre for research on host/vector/parasite interactions for surveillance and control of Human African Trypanosomiasis
(+226) 20 97 00 94 (+226) 76 86 40 88 (Burkina-Faso) (+33) (0)6 19 83 52 60 (France)Fax: (+226) 20-97- 23-20 [email protected]
http://gemi.mpl.ird.fr/SiteSGASS/SiteTDM/TdeMeeus.html
Jour 1Cours 1
Introduction
Méthodes indirectes
Méthodes directes
Détection de la variation génétique
♀
♀
♂
♂
♀
♀
♂
♂
Marqueurs cytoplamiques
AA Aa aa
[a][A]
RAPD (Randomly Amplified Polymorphic DNA)
ATGATCTACTAG
TCATGAAGTACT
AATCTGTTAGTA
ATGCACTACGTGAmorces PCRaléatoires
Presence ou absence de produit amplifié=>marqueur dominant
Maladies génétiques récessives
Marqueurs nucléaires
Marqueurs dominants
Détection de la variation génétique
Enzymes
mRNA
+
-
CTCTCTCTAGAGAGAG
Primer1
Primer2
PCR
CTCTCTCTCTAGAGAGAGAG
Primer1
Primer2
+
-
Microsatellites
Electrophorèse
AUGCAGCCAUAGGCG
Phe-Pro-Leu-Ileu-Val
RFLP, MLST, SNP…
Détection de la variation génétique: marqueurs codominants
A1A1 A1A2 A2A2
Neutralité=une hypothèse forte pour les inférences
Alloenzymes
Structure d'une populationStratégie de reproduction, taille des unités démographiques et migration (ou dispersion)
I. Notions de biologie moléculaire et de génétique formelle
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique
Molécule de la vie
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique
Molécule de la vie
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique
Molécule de la vie
Purine: Base, constituant essentiel des nucléotides eux même éléments de base des acides nucléiques (ARN et ADN),
complémentaires des Pyrimidines. Il en existe deux l'adénine (A) et la guanine (G).
Pyrimidines: Base, constituant essentiel des nucléotides eux même élément
de base des acides nucléiques (ARN et ADN), complémentaires des purines.
Il en existe trois, la thymine (T), l'uracile (U qui prend la place de T dans l'ARN) et la cytosine (C).
A est complémentaire de T et UG est complémentaire de C
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique
Molécule de la vie
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique molécule de la vie
Code génétique=> code génétique "dégénéré"
1. ADN Molécule universelle de la transmission de l'information génétique
Molécule de la vie
Il y a 3 à 3.5 milliards d'années
2. Les trois domaines du vivant
Virus?
Procaryotes
Génétique de procaryotes
Envoloppe de peptidoglycanes
Génétique de procaryotes
Conjugaison
Transformation
Transduction
Génétique de eucaryotes
Génétique de eucaryotes
Mutualisme
Elysia chlorotica
Tridacna gigas
ZooxhantellaDinophyceae
Corail
Zoochlorella
Anthopleura elegantissima
Hydra viridis
Rafflesia
Génétique de eucaryotes
Cellule animaleen fait cellule "non-végétale"
Cellule végétale
Génétique de eucaryotes
Duplication de l'ADNdans le noyau
Génétique de eucaryotes
La mitoseune caractéristique des eucaryotes
Génétique de eucaryotes
La méïoseune autre caractéristique des
eucaryotes
Reproduction sexuéeDeux conséquences:
Ségrégation&
Recombinaison
Génétique de eucaryotes
La méïose une caractéristique des eucaryotes apparue il y a 850 millions d'années environs
Réparer les effets délétères des transferts horizontaux de gènes et/ou corriger les
polyploïdisations supposés nombreux au Proterozoïque
Isogamie
Anisogamie
2N2N
N
N
Isogamie
Génétique de eucaryotes
ab
dc
e
Laitue de mer
Anisogamie
Génétique de eucaryotes
Anisogamie
Génétique de eucaryotes
Introns, exons et épissage, une caractéristique des eucaryotes
G U Pu A G U C U Pu A Py N C A G
snRNPs (small nuclear ribonucleoprotein particles)
complexes of snRNAs and proteins
Py richA/C A G G
Splice donor site
Branchsite
Spliceacceptor site
20-50 bases
IntronExon 1 Exon 2
5' 3'
Purine Pyrimidine
Excised intron in lariat shape
Mature mRNA
Exon 1 Exon 25' 3'
5' 3'
Spiceosome
Mutations ponctuelles
Transition: Mutation ponctuelle consistant au remplacement d'une purine par une autre purine (A<=>G) ou d'une pyrimidine par une autre pyrimidine (C<=>T)
(antonymique de transversion).
Transversion: Mutation ponctuelle consistant au remplacement d'une purine par une pyrimidine ou d'une pyrimidine par une purine (A<=>T, A<=>C, G<=>C, G<=>T)
(antonymique de transition), deux fois moins fréquentes que les transistions.
Insertions et délétions
Éléments transposables (transposons) et rétrovirus
Mutations chromosomiques
IAM: Infinite Allele Model (si identiques, alors ils le sont par descendance)KAM: K allele model (homoplasie: pas nécessairement identique par descendance)SMM: Stepwise Mutation Model (microsatellites)(-CACACACA-)TPM: Two Phase Model (SMM+KAM)
3. La mutation, clé de la variation génétique et de l'évolution
4. Variation génétique: génotype et phénotype
BbCc=Génotype
[B]=Phénotype
Le phénotype ne reflète pas nécessairement le génotype
CTCTCTCTAGAGAGAG
Primer1
Primer2
CTCTCTCTCTAGAGAGAGAG
Primer1
Primer2
+
-
Microsatellites
5. Variation génétique: hérédité mendelienne
Gregor Mendel (1822-1884)
5. Variation génétique: caractères complexes
A B C D EEnzyme 4Enzyme 2 Enzyme 3Enzyme 1
A B C D EEnzyme 4Enzyme 2 Enzyme 3Enzyme 1
A B C D EEnzyme 4Enzyme 2 Enzyme 3Enzyme 1
Phénotype [+]ou sauvage
Phénotype [-]ou mutant
Phénotype [-]ou mutant
Enzyme 4Enzyme 2 Enzyme 3Enzyme 1
Enzyme 4Enzyme 2 Enzyme 3Enzyme 1
Complémentation
Phénotype [+]ou sauvage
Individu diploïde
PléiotropieEnzyme 1
Charactère 1
Charactère 2A
Epistasie
Enzyme 2
Enzyme 1A
BCharactère 1
Charactère 2
Enzyme 3
Enzyme 3a
5. Variation génétique: recombinaison
Thomas Hunt Morgan (1866-1945)
Hybridation AABBaabb
F1: 100% AaBb
F2: AaBb AaBb
Back cross: AABBAaBb
A B
a b r
(1-r) /2 AB, r/2 Ab, r/2 aB, (1-r)/2 abAB
(1-r) /2 AABB, r/2 AABb, r/2 AaBB, (1-r)/2 AaBb
5. Variation génétique: recombinaison
Thomas Hunt Morgan (1866-1945)
r100=[f(AABb)+f(AaBB)]100=Distance génétique en centimorgans
6. Consanguinité, parenté, apparentement et pédigrées
A
1/2 1/2
1/2 1/2
1/2 1/2
D
M P
GP GM
AGM AGP
FGP=FGM=φAGM-AGP
FAGP=FAGM=0
FP=FM=φGM-GP
FD=φM-P
FA=0
Probabilité que A donne le même allèle à AGM et AGP=1/2 ×1/2×2+1/2×FA=1/2×(1+FA)=1/2=φAGM-AGP
Probabilité qu'un même allèle commun à AGM et AGP soit retrouvé en double dans D=(1/2)6
FD=(1/2)6×φAGM-AGP
FD=(1/2)7=1/128≈0.00078
Apparentement (relatedness)rxy=2φxy
FD=(1/2)(C1+1)×(1+FA)+(1/2)(C2+1)×(1+FAGP)
FAGP=FA=0
FD=(1/2)7+(1/2)4=(1/128)+1/16≈0.07
6. Consanguinité, parenté, apparentement et pédigrées
6. Consanguinité, parenté, apparentement et pédigrées
FD=(1/2)(CA+1)×(1+FA) +(1/2)(CAGP+1)×(1+FAGP) +(1/2)(CAGM+1)×(1+FAGM)
+(1/2)(CGP+1)×(1+FGP)
FAGM=FAGP=FA=0
FGP=(1/2)(CA/GP+1)(1+FA)=(1/2)3
FD=(1/2)7+(1/2)5+(1/2)5 +(1/2)3×(1+(1/2)3)
FD=(1/2)7+(1/2)4 +(1/2)3+(1/2)6
FD=1/128+1/16+1/8+1/64=0.211