Genome dynamics / Dynamique du génome

Bases en génétique et biologie moléculaire

La formation vise à apporter une culture scientifique et des connaissances solides sur les mécanismes moléculaires et contrôles génétiques et épigenétiques du maintien de l’intégrité des génomes et leur capacité de variation et d’adaptation (dynamique de l'expression des gènes, éléments transposables, réparation et recombinaison de l’ADN au cours de la méiose).

Les TD seront organisés sous forme d’un TD introductif pour chacune des 3 thématiques abordées suivie de TD de présentation critique d’articles scientifiques.
- La méiose est une division cellulaire spécialisée dont l’objectif est de diviser par deux le nombre de chromosomes lors de la formation des gamètes. Elle permet de former des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes et de ce fait se trouve au cœur de la reproduction sexuée chez les eucaryotes. Pour ce faire, la méiose se compose de deux divisions successives suivant une seule phase de réplication de l’ADN. La ségrégation réductionnelle des chromosomes lors de la première division nécessite la reconnaissance, l’appariement et l’établissement de connexions physiques entre chromosomes homologues. Ces connexions physiques sont établies par des événements de recombinaison de l’ADN entre chromosomes homologues qui génèrent des échanges réciproques de matériel génétique, appelés crossing-over (CO). Des défauts de formation des crossing-over conduisent à des problèmes de stérilité ainsi qu'à des désordres génétiques majeurs dans la descendance. Outre leur rôle mécanique, ces événements de crossing-over assurent la production de nouvelles combinaisons d’allèles à chaque génération et augmente ainsi la diversité génétique des populations, matière première de l’évolution des génomes et l’adaptation des espèces à leur environnement.
Ces événements de recombinaison méiotique sont déclenchés par la formation programmée de centaines de cassures double-brin de l'ADN dont la réparation pourra conduire à la formation de crossing-over ou de noncrossing-over. Les mécanismes de réparation des cassures permettant la formation des COs sont finement régulés. Les bases moléculaires et mécanistiques des processus contrôlant la formation des COs seront abordées à travers l’étude de différents organismes modèles et l’analyse critique d’articles scientifiques.
- Les génomes eucaryotes sont majoritairement composés de séquences répétées et notamment d’éléments transposables (ET). Les ET sont des séquences ADN capables de se déplacer, de transposer, et ainsi de s’insérer ailleurs dans le génome en détournant la machinerie cellulaire de l’hôte. Les ET ont été retrouvés dans toutes les espèces où ils ont été recherchés, et, bien qu’ils ne composent que 5% du génome de la levure, ils représentent 18% du génome de la drosophile et près de la moitié du génome humain. L’activité des ET peut avoir un impact positif sur la variabilité génétique et l’évolution des génomes. Cependant, de par leur nature mobile les ET sont une source importante de mutations. Il est donc indispensable que ces séquences soient finement contrôlées pour maintenir l’intégrité du génome et éviter l’émergence de pathologies, tout en tirant parti de leurs avantages évolutifs. Les bases de cette régulation fine des ET sera abordé à travers l’étude de différent organismes modèle.
-L’information des génomes eucaryotes est contenue à la fois dans la séquence de l’ADN des chromosomes et dans les modifications épigénétiques de l’ADN et des protéines qui constituent la chromatine. La transmission fidèle et l’interprétation de cette information permettent d’assurer avec précision l'équilibre entre stabilité et plasticité du génome nécessaire à la dynamique développementale de tous les organismes vivants. Les bases mécanistiques de cette dynamique seront abordées à travers l’étude de la méthylation de l’ADN et de la dynamique chromatinienne, en s’appuyant sur le mécanisme de l’empreinte parentale comme modèle et via l’étude critique d’articles scientifiques.

La formation vise à apporter une culture scientifique et des connaissances solides sur les mécanismes moléculaires et contrôles génétiques et épigenétiques du maintien de l’intégrité des génomes et leur capacité de variation et d’adaptation (dynamique de l'expression des gènes, éléments transposables, réparation et recombinaison de l’ADN au cours de la méiose).