Biochimie génétique Biologie moléculaire
Jacqueline Étienne
Éric Clauser
Sophie Conchon
Françoise Millot
Masson
Avant-propos
V
Abréviations
XIII
Recommandations parues au Journal officiel du 26 septembre 1990
XIV
1. Les acides nucléiques1
Introduction1
Un peu d'histoire1
De l'ADN à l'individu1
Les nucléotides2
Éléments constituant le nucléotide2
Association des trois éléments constituant un nucléotide4
Association des nucléotides dans un acide nucléique5
L'ADN7
Structure et caractéristiques de l'ADN7
ADN, génome et chromosomes15
Les génomes des êtres vivants19
Les ARN30
Caractéristiques des ARN30
Les règles d'appariement30
Les différents ARN30
Pourquoi ces différences de structure entre ADN et ARN?40
2. Réplication, mutations, réparation et recombinaison de l'ADN51
La réplication chez les procaryotes51
Caractéristiques fondamentales de la réplication51
Éléments nécessaires pour la réplication52
Mécanismes de la réplication53
La réplication chez les eucaryotes58
Mécanisme de la réplication chez les eucaryotes58
Formation des nucléosomes59
Les mutations59
Définitions59
Différents types de mutations60
Les points chauds de mutation: les îlots riches en CG ou «îlots HTF»62
Quelques conséquences des mutations63
Les agents mutagènes64
La réparation de l'ADN66
Correction des mésappariements produits lors de la réplication66
Réparation par excision d'une base anormale67
Réparation par excision d'un oligonucléotide67
Réparations des lésions simultanées des deux brins68
Le système SOS69
La recombinaison homologue71
Le mécanisme de recombinaison homologue71
Crossing over et conversion génique
72
3. La transcription77
Le mécanisme général de la transcription77
Définition77
Caractéristiques77
Éléments nécessaires pour la transcription77
Les produits de la transcription78
Les différentes étapes de la transcription78
Quelques précisions82
Mécanisme de la transcription et modifications post-transcriptionnelles chez les eucaryotes85
Mécanisme de la transcription chez les eucaryotes85
L'élongation de la transcription s'accompagne d'une maturation de l'ARN87
Les ARNm matures sont sélectivement exportés du noyau95
D'autres ARN non codants sont synthétisés et maturés dans le noyau
96
4. La régulation de l'expression des gènes101
Généralités101
Différents types cellulaires ont le même contenu en ADN101
Différents types cellulaires synthétisent différentes protéines102
Les différents niveaux de régulation de l'expression des gènes102
La régulation au niveau de la transcription103
De courtes séquences d'ADN jouent un rôle fondamental dans la régulation de la transcription103
Les protéines régulatrices de la transcription104
Le mode d'action des facteurs de régulation de la transcription108
Chez les procaryotes109
Chez les eucaryotes115
La régulation de l'expression des gènes par méthylation de l'ADN119
La méthylation de l'ADN chez les vertébrés119
Méthylation et empreinte génomique (génomic imprinting)120
Les régulations post-transcriptionnelles122
L'épissage alternatif permet la production de différentes protéines à partir d'un gène unique122
Des sites de poly-adénylation alternatifs permettent de changer la région C-terminale d'une protéine124
L'édition d'ARN (RNA Editing) peut changer la séquence d'un ARNm124
Stabilité des ARNm et régulation de l'expression des gènes127
Nonsens-mediated mRNA decay (NMD)127
ARN interférents (RANi) et inhibition de l'expression génique
128
5. Le code génétique, la traduction et sa régulation135
Le code génétique135
Code à trois lettres135
Déchiffrage du code génétique137
Caractéristiques du code génétique138
La traduction142
Lieu de la traduction142
Les éléments nécessaires142
Les différentes étapes de la traduction143
Les polysomes148
Le "cap" et l'ARNm monocistronique des eucaryotes148
La régulation de la traduction
149
6. Les protéines: maturation, routage et dégradation159
Généralités159
L'acquisition d'une structure tridimensionnelle159
Le repliement protéique débute pendant la traduction159
Rôle des protéines chaperons160
Le routage des protéines160
Les différents devenirs des protéines160
Cas d'une protéine à localisation mitochondriale161
Cas d'une protéine soluble à localisation nucléaire162
Cas des protéines passant par le réticulum endoplasmique163
Cas d'une protéine membranaire166
Les modifications post-traductionnelles166
Quelques exemples de modifications réversibles166
Quelques exemples de modifications permanentes166
La dégradation des protéines172
Système ubiquitine-protéasome172
Repliement protéique anormal et pathologie
173
7. Les virus179
Généralités sur les virus179
Les virus de l'hépatite180
Virus de l'hépatite A (HAV)180
Virus de l'hépatite B (HBV)180
Virus de l'hépatite C (HCV)185
Virus de l'hépatite D (HDV)186
Virus de l'hépatite E (HEV)186
Le virus du sida (VIH)186
Le VIH est un rétrovirus186
La particule virale (ou virion)187
De la particule virale au provirus189
Le provirus193
Rôle pathogène du VIH199
Le diagnostic biologique199
Les modèles animaux200
Les viroïdes200
Les médicaments antiviraux201
Quelques exemples de médicaments inhibant ou activant des systèmes enzymatiques201
Bases du traitement du sida
203
8. Le cancer213
Définitions et origines du cancer chez l'homme213
Le cycle cellulaire et l'apoptose214
Les différentes étapes du cycle cellulaire214
Les acteurs protéiques contrôlant le cycle cellulaire216
Mécanismes et acteurs de l'apoptose220
La transduction des signaux extra-cellulaires mitogènes et antimitogènes222
Facteurs de croissance, leurs récepteurs et voies de signalisation222
Récepteurs de surface à sept passages membranaires couplés aux protéines G233
Voie antiproliférative du TGFb236
Autres voies de signalisation impliquées dans la prolifération cellulaire237
Les proto-oncogènes, les oncogènes et les gènes suppresseurs de tumeur238
Définitions238
Proto-oncogènes et oncogènes239
Protéines codées par les proto-oncogènes et les oncogènes242
Famille des facteurs de croissance: sis242
Famille des récepteurs de facteurs de croissance erb B1, erb B2, fms, kit242
Proto-oncogène et oncogène ras244
Famille des protéines non récepteurs à propriétés TK (src, abl, yes, fes, fps, fgr)246
Famille des protéines nucléaires247
Transformations de proto-oncogènes en oncogènes247
Principaux types de transformations connues247
Les anti-oncogènes ou "gènes suppresseurs de tumeurs"252
Le rétinoblastome (gène Rb)253
La tumeur de Wilms253
p53253
Les autres gènes du cancer254
Les gènes des enzymes de réparation des mésappariements254
Les gènes des télomérases254
Traitements anticancéreux255
Médicaments alkylants (Endoxan)255
Les inhibiteurs des topoisomérases humaines256
Les thérapeutiques ciblées256
Le gène mdr
256
9. Principaux outils de la biologie moléculaire263
Quelques définitions263
Vous avez dit "biologie moléculaire"? Comme c'est bizarre263
L'ADN recombinant (ou recombiné)263
Clonage de l'ADN recombinant264
Expression d'ADN recombinant264
Les banques d'ADNc et génomiques (voir p. 311-314)265
Les principaux outils de la biologie moléculaire265
Les enzymes266
Les vecteurs274
Les cellules-hôtes292
Les sondes nucléotidiques
293
10. Quelques techniques générales de biologie moléculaire309
Criblage de banques309
Purification des ADN312
Séparation électrophorétique des ADN312
Purification des acides nucléiques par le mélange phénol-chloroforme312
Estimation des quantités d'ADN313
Séquençage313
Méthode de Sanger313
Méthode de Maxam et Gilbert
317
Les Techniques de Southern, de Northern et des dots317
RFLP318
PCR319
La nested PCR319
Amplification du signal: "ADN branché"320
Mutagenèse dirigée321
Mutagenèse dirigée sur un ADN cloné321
Mutagenèse dirigée par PCR
322
11. Application de la biologie moléculaire329
Dans un laboratoire de recherche329
Génétique moléculaire classique et génétique inverse329
Analyse des gènes clonés333
Recherche du début du site de transcription334
Détermination de l'origine d'une augmentation d'ARNm335
Étude de la régulation de l'expression337
Mutagenèse dirigée339
Les animaux transgéniques340
Dans l'industrie pharmaceutique340
Techniques utilisées pour synthétiser une protéine340
Quelques exemples de synthèses de protéines (liste non exhaustive...)342
Perspectives d'avenir346
En médecine346
Diagnostic346
Identification d'ADN normaux. Les empreintes génétiques346
Identification d'ADN pathologiques
353
12. Le transfert de gènes: animaux transgéniques, thérapie génique365
Animaux transgéniques365
Insertion d'un gène étranger365
Invalidation d'un gène: souris knock-out366
Thérapie génique370
Différentes autorisations370
Les vecteurs370
Les techniques utilisées374
Exemples de thérapie génique375
Correction d'un déficit génique376
Cancers377
Maladies cardio-vasculaires378
Autres domaines visés par la thérapie génique
379
13. Annexes385
Quelques aspects quantitatifs385
Transcription385
Traduction385
Réplication385
Le code génétique
386
14. Quelques références bibliographiques
387
15. Index401