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SV-A L'organisme vivant en lien avec son environnement (BCPST 1 et 2) |
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SV-B Interactions entre les organismes et leur milieu de vie (BCPST 1 et 2) |
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SV-C La cellule dans son environnement (BCPST 1) |
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SV-D Organisation fonctionnelle des molécules du vivant (BCPST 1) |
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SV-E Le métabolisme cellulaire (BCPST 1) |
SV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2)  IntroSV-F Génomique structurale et fonctionnelle (BCPST 1 et BCPST 2)
La présentation des génomes et de leur organisation est l'occasion de préciser les points communs et les différences entre Eucaryotes, bactéries et virus. L'expression des génomes et son contrôle s'appuient uniquement sur des exemples eucaryotes et permettent de discuter du concept de gène. La présentation de la transmission des génomes au cours des divisions cellulaires permet de rappeler et comparer les principales caractéristiques des divisions mitotique et méiotique. Elles sont mises en lien avec leurs implications dans les processus de développement et de reproduction qui sont abordés par ailleurs dans le programme. Les processus de diversification des génomes sont l'occasion de comprendre la diversité génétique observée à l'échelle des populations et à l'échelle des espèces. Les mécanismes de maintien ou de réduction de la diversité génétique produite, soit par des tris sélectifs, soit par des processus aléatoires, sont abordés dans la partie sur l'évolution. Enfin, cette partie est l'occasion de présenter quelques techniques couramment utilisées au laboratoire pour étudier les génomes et leur expression.
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SV-F-1 Génome des cellules et des virus, transmission de l'information génétique (BCPST 1) |
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SV-F-2 L'expression du génome (BCPST 1) |
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SV-F-3 Le contrôle de l'expression du génome (BCPST 1) |
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Des modifications de l'environnement cellulaire ou des signaux internes à la cellule influencent l'expression du génome. Ces diverses influences conduisent à des phénotypes variés.
Chez les Eucaryotes, l'ensemble des contrôles transcriptionnels, post-transcriptionnels et post-traductionnels expliquent la diversité des transcriptomes et des protéomes.
La diversité des ARN et protéines produits à un instant donné est à l'origine du phénotype des cellules et des organismes.
Des modifications expérimentales par mutagenèse aléatoire ou ciblée ou transgenèse permettent d'étudier les liens entre génotype et phénotype.
Les transcriptomes et protéomes peuvent être étudiés à l'aide de sondes nucléotidiques et d'anticorps spécifiques respectivement.
Précisions et limites :
Le principe des différentes techniques expérimentales évoquées est à connaître. La mise en œuvre pratique n'est pas exigible et les protocoles ne sont pas à mémoriser.
La transgenèse est limitée à la transformation chez les bactéries. Son existence chez les Eucaryotes est mentionnée sans détailler.
Le contrôle de l'initiation de la transcription est la principale voie de contrôle de l'expression génétique.
Le contrôle de la transcription repose sur des interactions entre des séquences régulatrices et des facteurs de transcription ou de remodelage de la chromatine.
Les facteurs de transcription interagissent spécifiquement avec des séquences d'ADN et des protéines.
Le niveau de transcription est influencé par l'état de méthylation des bases de l'ADN et les modifications de la chromatine.
La probabilité d'initiation de la transcription dépend de la combinaison de tous les acteurs précités.
Les modifications de la chromatine constituent une information transmissible et sont à la base du contrôle épigénétique. Ces modifications transmissibles constituent l'épigénome.
Précisions et limites :
Le contrôle de la transcription est étudié à partir de l'exemple de la polymérisation des ARN pré-messagers chez les Eucaryotes.
Concernant les facteurs de transcription, on se limite au motif bHLH en lien avec les facteurs myogéniques, réinvesti en BCPST 2.
Le contrôle épigénétique est abordé uniquement à partir de l'exemple du contrôle de l'expression du gène FLC chez A. thaliana qui sera repris en BCPST 2. Les modifications chimiques des histones sont envisagées, mais le détail du « code épigénétique » des histones n'est pas à connaître.
L'interférence ARN est un mécanisme de contrôle post-transcriptionnel majeur.
Précisions et limites :
On présente les grandes étapes de l'interférence ARN sans aucun détail moléculaire : appariement de l'ARN interférent à l'ARNm cible, inhibition de la traduction de l'ARNm ou activation d'une endonucléase qui hydrolyse l'ARNm.
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- Analyser et Interpréter des résultats expérimentaux issus des principales méthodes d'étude du transcriptome et du protéome, le principe de la méthode étant fourni.
- Analyser des résultats issus d'expériences de transgenèse ou de mutagenèse.
- Analyser et interpréter des résultats expérimentaux utilisant les techniques de Southern blot, northern blot, western blot, hybridation in situ ou de puce à ADN.
- Identifier et justifier les témoins de charge des blots.
- Relier le contrôle de l'expression génétique à la différenciation et la spécialisation cellulaire.
- Illustrer, à partir de l'exemple du gène FLC, le lien entre conditions climatiques, état de condensation de la chromatine et expression génétique.
Liens :
Contrôle de l'expression des gènes dans la floraison (SV-B-3-2)
Organisation fonctionnelle d'une protéine (SV-D-2-4)
Interactions entre molécules, notion d'affinité et de spécificité (SV-D-2-4)
Contrôle de l'expression des gènes au cours du développement embryonnaire (SV-H-2)
Changements climatiques et leurs conséquences sur la biodiversité (BG-C-3) |
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SV-F-4 La diversification des génomes (BCPST 2) |
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SV-G Reproduction (BCPST 2) |
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SV-H Mécanismes du développement : exemple du développement du membre des Tétrapodes (BCPST 2) |
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SV-I Communications intercellulaires et intégration d'une fonction à l'organisme (BCPST 2) |
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SV-J Populations et écosystèmes (BCPST 1) |
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SV-K Évolution et phylogénie (BCPST 1 et BCPST 2) |
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