Le génome humain, mon cousin et moi...
Mise à jour: mars 2017 (certaines
données ou résultats peuvent changer à chaque nouvelle version des génomes)
Bioinformatique: découverte d'un Genome
Browser et de l'outil BLAT (UCSC).
Nous sommes constitués de quelques 100’000 milliards de
cellules
(neurones, cellules de la peau, cellules du foie, …).
Chaque cellule abrite 23 paires de
chromosomes
(
caryotype
informatisé)
Chaque chromosome peut être comparé à une petite pelote dont le fil est l’
ADN.
Ce fil d’ADN est constitué d’une succession de 4
nucléotides,
appelés a, t, g, c. (de la cellule à l'ADN...(
pdf)
)
Il est possible de '
séquencer
l'ADN', c'est-à-dire de connaître l'ordre dans lequel s'enchaînent les
4 nucléotides pour chaque chromosome.
Les 3 milliards de nucléotides répartis sur nos 23 chromosomes constituent
notre
génome.
Chaque espèce possède une séquence ADN dite de référence (un
génome
de référence) qui est disponible en ligne et accessibles grâce à
des outils bioinformatiques, comme les '
genome browser', qui
permettent de 'naviguer dans les génomes'.
Le génome humain de référence (
GRCh)
est une séquence ADN 'consensus' construite à partir des séquences ADN de
plusieurs individus anonymes.
Le chromosome 21 est l'un des plus petits chromosomes humains: 1.6 cm d'ADN,
quelques 48'000'000 de nucléotides.
Nous avons imprimé les 48 millions de nucléotides du chromosome 21 (génome
de référence) dans un livre de 1470 pages !
Activité
1: sur quel chromosome est localisée une séquence ADN ?
Voici une photo d'une des 1470 pages du livre 'Chromosome 21':
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
BLAT est un outil bioinformatique qui
permet de 'naviguer dans les génomes' (Genome Browser)....
- Copier coller par exemple la séquence ADN:
catcatctcgccctttcaacctacaactattcaatttagc
- Choisir Genome 'Human'
- Cliquer sur 'Submit'
- Sur quel chromosome se trouve cette séquence ?
- Quelles sont ses positions nucléotidiques (START - END) ?
- Quelle est la longueur de cette séquence ? Est-elle retrouvée sur
toute sa longueur ?
- Cliquer sur 'Browser'
- Le trait rouge sur le shéma du chromosome indique l'endroit où se
trouve la séquence ADN (bande chromosomique 21q22.3)
Note 1: certaines
séquences ADN peuvent se retrouver sur plusieurs chromosomes différents
(région répétée, dupliquée, etc.).
Note 2: les bandes
chromosomiques sont des régions des chromosomes que l'on
distingue grâce à des colorations spécifiques. Elles correspondent à des
positions nucléotidiques bien précises.
Activité
2: si on introduisait des erreurs dans une séquence ADN...
Depuis le
site genome.ucsc.edu
(BLAT)
- Copier coller par exemple la séquence ADN:
catcatctcgccctttcaacctacaactattcaatttagc
- Changer 1 nucléotide, 2 nucléotides, 3 nucléotides...
- Cliquer sur 'submit'
- Retrouvez-vous la séquence ?
- Cliquer sur 'details': la séquence ADN qui entoure votre
séquence ADN est affichée
- les nucléotides qui 'matchent' la séquence génomique sont en bleu et
en majuscule. Les nucléotides qui ne matchent pas sont en noir et en
minuscule
Résultat pour la séquence ADN: catcatctcgcc(c->t)tttcaacctacaactattcaatttagc
Activité
3: mon génome à moi...
Voici un morceau de la séquence ADN du gène codant pour l'insuline humaine.
Note: il s'agit de la
séquence ADN 'personelle' de
Craig
Venter...
tccagctggt agagggagca gatgctggta cagcattgtt ccacaatgcc acgcttctgc
agggacccct ccagggccaa gggctgcagg ctgcctgcac cagggccccc gcccagctcc
acctgcccca ctgccaggac gtgccgcgca gagcaggttc cggaacagcg gcgaggcaga
gggacacagg aggacacagt cagggagaca cagtgcccgc ctgcccgcca gccctaggtc
gcactcccac ccatctccag ccgggctgga cccaggttag agggagggtc acccacagtg
ggtgtggacc tacaggcccc aacgcccaca tgtcccacct ccttcccccg ccccggggca
gcgtcacagt gggagcctga acaggtgatc ccagtacttc tccccagggc ctgtccccag
catcttcccc atctcctgac tatggagctg ccgtgaggcc tggcgacagg ggtctggccc
actcaggcag gcagccacgc cctcctccgg gcgtgatggg gtgttcgccc agaggcaggc
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
- Copier coller la séquence ADN
- Cliquer sur 'submit'
- Sur quel chromosome est-elle localisée ?
- Combien de différence(s) entre la séquence ADN de Craig Venter et la
séquence ADN du génome de référence ?
- Note: environ 1 nucléotide
sur 1000 diffère entre 2 individus (polymorphismes, SNPs)...
Activité 4: conservation d'une séquence ADN dans le génome de
différents primates
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
- Copier coller la séquence ADN:
catcatctcgccctttcaacctacaactattcaatttagc
- Choisir un génome appartenant à une espèce proche de l'homme
- Noter le % d'identité pour les différentes espèces
- Chimp
- Bonobo
- Gorilla
- Orangutan
- Gibbon
- Esquisser un 'arbre des espèces'
- Note
importante: la séquence ADN est très courte et l'approche
est très
simplifiée. La classification des espèces sur la bases des données
moléculaires nécessite des analyses bioinformatiques et des
validations statistiques complexes. Certaines analyses sont faites
en comparant des génomes entiers et les calculs peuvent prendre
plusieurs semaines... (voir Atelier
3).
Activité
5: de l'ADN de l'homme de Néandertal en nous ?
Voici la
séquence du génome de la mitochondrie de Homo sapiens
neanderthalensis
Copier un morceau de séquence ADN (environ 30 nucléotides), par exemple:
gtgagttcaccctctaaatcaccacgatcaaaagggacaagcatc
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
- Copier coller la séquence ADN de l'homme de Néandertal
- Choisir le génome 'Human'
- Cliquer sur 'Submit'
- Réponse: la séquence ADN de
l'homme de Néandertal est retrouvée sur toute sa longueur (n=45) dans
le génome de la mitochondrie (M; 97.8%), sur le chromosome X
(95.6%) et sur le chromosome 2 (88.7%)
- Note: certaines séquences ADN
peuvent se retrouver sur plusieurs chromosomes différents (région
répétée, dupliquée, etc.)
Activité 6: la séquence ADN qui permet de
déterminer le sexe d'un individu
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
- Copier coller la séquence: atgcaatcatatgcttctgctatgttaagcgtattc
- Choisir le génome 'Human'
- sur quel chromosome se trouve cette séquence ?
- Choisir le génome d'une autre espèce et voir si la séquence est
présente ou pas
- Copier coller la séquence:
acgtgccgggcctgcagtgcgtgaagtacattcaggga
- Choisir le génome 'Human'
- sur quel chromosome se trouve cette séquence ?
- Choisir le génome d'une autre espèce et voir si la séquence est
présente ou pas
- Question: laquelle des 2
séquences ADN permet de déterminer le sexe d'un individu ? (réponse)
Activité
7: retrouve-t-on une séquence ADN 'écrite' au hasard ?
Depuis le site genome.ucsc.edu (BLAT)
- Ecrire au hasard une séquence ADN (a,t,c,g) d'environ 40
nucléotides.
- Choisir le génome 'Human'
- Choisir un autre génome appartenant à une espèce et voir si la
séquence est présente ou pas
Activité
8: visiter notre Genome Browser version grand public...
Pour
aller plus loin:
...si vous souhaitez acquérir le livre Chromosome 21, qui contient toute la
séquence ADN du chromosome 21 humain
(48 millions de nucléotides, 1470 pages), n'hésitez pas à nous contacter:
info(at)sib.swiss
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