Cartographie génétique des génomes eucaryotes
Marie-Christine Quillet SN2 3ème étage
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Ouvrages
Références bibliographiques
• An introduction to genetic analysis, 6th ed. A.F. Griffiths et al., 1998. Editeur: W.H. Freeman and Company, New York • Genetics the continuity of life. D.J. Faibanks and W.R. Andersen, 1999. Editeur: Brooks/Cole Publishing Company, Pacific Grove, CA • Gene V. B. Lewin, 1995 Editeur: Oxford University Press Inc, New York • Biologie moléculaire et médecine, 2ème ed. J.C. Kaplan et M. Delpech, 1998 Editeur: Flamarion Médecine-sciences, Paris • Génétique; gènes et génomes. J.L. Rossignol et al., 2000 Editeur: Dunod, Paris • Génétique. A. Oulmouden et al., 1999 Editeur: Dunod, Paris • Analyse de génomes, transcriptomes et protéomes, 3ème ed.. A. Bernot, 2001. Editeur: Dunod (collection Biotech. Info), Paris
Cartographie génétique des génomes eucaryotes Construction de cartes génétique 1. Marqueurs génétiques 2. Types de descendances 3. Méthodes d'établissement des cartes génétiques 4. Caractéristiques des cartes génétiques
Exemple de pénétrance et d'expressivité incomplète : • pigmentation des graines chez le pois, sous le contrôle d'un gène majeur avec A dominant/a En cas de pénétrance et d'expressivité totale: Génotype A• → phénotype , Génotype aa → phénotype Phénotype des individus A• Fond génétique (milieu) 1 Pénétrance incomplète (56%) Fond génétique (milieu) 2 Expressivité incomplète Fond génétique (milieu) 3 Pénétrance et expressivité incomplète Pénétrance incomplète: impossible d'associer le phénotype génotype sans risque de se tromper
à un
Structure d'un gène d'eucaryotes et de son promoteur Substitution Site d'initiation nucléotidique de la traduction Site donneur délétion
promoteur Site d'initiation de la transcription
exon 1
intron 1
Insertion courte/E.T.
exon 2
Site donneur
Site de polyadénylation Site d'arrêt de la traduction (stop)
intron 2
exon 3
Site de terminaison Site Substitution Site accepteur nucléotidique accepteur de la transcription
En absence de mutation dans le gène: TRANSCRIPTION → ARN pré-messager → maturation D
AUG 5'7-me-GTP (coiffe)
E2
I1
E1
D
I2
E3
Poly A stop 3' clivage
A
A
5'7-me-GTP
AAAAAn 3'
Epissage → ARNm 5'7-me-GTP
AUG
TRADUCTION → Polypeptide (structure primaire)
Met
stop AAAAAn3' COOH
NH2
Maturation - Modifications post-traductionnelles - Structure II, III, voire IV (multimère)
PHENOTYPE (sauvage)
Protéine active
Exemple d'activation de la transcription d'un gène après l'insertion d'un élément mobile à proximité du promoteur → Gène impliqué dans la pigmentation des grains du maïs Cellule d'anthère ou de feuille
P
gène
Insertion élément mobile
Pas d'expression du gène Pas de pigmentation des anthères et des feuilles
E.T.
P
gène
Expression ectopique du gène Pigmentation des anthères et des feuilles
GAA GGA AGA GTA CCC AAA ← Séquence nucléotidique allèle A Glu Gly Arg Val Pro Lys ← Séquence protéique 0 + 0 0 + ← Charge: Charge globale = +1 GAA GGA AGG GTA CCC AAA ← allèle B: mutation silencieuse: Arg → Arg Glu Gly Arg Val Pro Lys Charge globale = +1 0 + 0 0 + mobilité Eφ identique allèles A, C GAA GGA AGA TTA CCC AAA Glu Gly Arg Leu Pro Lys -
0
+
0
0
+
← allèle C: mutation non silencieuse (faux sens): Val → Leu Charge globale = +1 mobilité Eφ identique allèles A, B
GAA AGA AGG GTA CCC AAA ← allèle D: mutation non silencieuse (faux sens): Gly → Arg Glu Arg Arg Val Pro Lys Charge globale = +2 + + 0 0 + mobilité Eφ différente allèles A, B, C
Détection du polymorphisme de site de restriction par RFLP Paire de chromosomes homologues
Mutation ponctuelle disparition du site
Sites de restriction de l'enzyme
Sonde marquée (radioactivité, cheminuminescence)
Digestion de l'ADN des différents individus par l'enzyme de restriction (quelques µg) Miration sur gel d'agarose
-
Lignée A Lignée B
Lignée A
F1
Lignée B
Ségrégation 1:2:1 parmi les descendants F2
Transfert sur une menbrane de nylon
(Southern blot)
Hybridation de la sonde
+ Détection des signaux (autoradiographie)
Détection du polymorphisme d'insertion/délétion par RFLP Paire de chromosomes homologues Insertion
Sites de restriction de l'enzyme
Sonde marquée (radioactivité, cheminumilescence)
Digestion de l'ADN des différents individus par l'enzyme de restriction (quelques µg) Miration sur gel d'agarose
-
Lignée A Lignée B
Lignée A
F1
Lignée B
Ségrégation 1:2:1 parmi les descendants F2
Transfert sur une menbrane de nylon
(Southern blot)
Hybridation de la sonde
+ Détection des signaux (autoradiographie)
4.1.b. Marqueurs spécifiques de locus obtenus par PCR • PCR: Polymerase Chain Reaction (Mullis et al. 1986)
3' 5'
Amorces 20-25 pb 5'
3'
ADN matrice (quelques ng) 3'
5'
5' dATP, dCTP, dGTP, dTTP 3' Taq polymérase
Amplification exponentielle de la séquence cible (≤ 2 kpb) Après n cycles de PCR: 2n copies de la séquence cible (× 10 ng) Détection du produit de PCR après séparation par électrophorèse
1 cycle de PCR: 3 étapes - Dénaturation de l'ADN matrice - Hybridation des amorces - Elongation
• Critère de sélection d'un "bon" marqueur spécifique de locus obtenu par PCR Séquences flanquantes polymorphisme Portion d'une paire de chromosomes homologues (individu hétérozygote) Site d'hybridation des amorces PCR
1. Le site d'hybridation des amorces PCR est une séquence unique, non polymorphe → ☺ 1.
AB AA BB
+
2. Le site d'hybridation des amorces PCR est une séquence unique, polymorphe → A• A • aa 2.
+
A• = AA ou Aa a: allèle nul
3. Le site d'hybridation des amorces PCR est une séquence répétée, non polymorphe (ou polymorphe) → Ind 1 Ind 2 Ind 3
-
+
4.1.b.1. Marqueurs CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Sequence): amorces PCR
Site de restriction reconnu par l'enzyme Portion d'une paire de chromosomes homologues Génotype AB
Allèle A Allèle B Pas de reconnaissance du site
• Amplification de l'ADN des individus dont on désire connaître le génotype (1 couple d'amorces spécifiques/locus) • Dépôt des produits d'amplification sur un gel d'agarose P1 P2
F1
BC1: F1 × P1
Homoplasie de taille
+ • Digestion des produits d'amplification par un enzyme de restriction et électrophorèse P1 P2
F1 BC1: F1 × P1 (ségrégation 1:1) -
AA BB
AB
Hors type
+
Résolution des gels d'agarose: ≥ 20 pb
4.1.b.2. Polymorphisme de conformation de l'ADN (SSCP: Single Strand Conformation Polymorphism)
amorces PCR Allèle A Allèle B
Polymorphisme de séquence non détectable par un enzyme de restriction Portion d'une paire de chromosomes homologues Génotype AB
Détection du polymorphisme de séquences par SSCP Amplification PCR à partir d’amorces spécifiques de locus; les allèles A et B diffèrent par une mutation ponctuelles (substitution de base) Homozygote AA a+ aa+ a-
Hétérozygote AB a+ ab+ b-
Homozygote BB b+ bb+ b-
Dénaturation des produits d'amplification : chaleur, formamide a+
a-
a+ a-
b+
b-
b+
b-
Migration sur gel de polyacrylamide en conditions non dénaturantes Révélation après coloration du gel au nitrate d’argent a+ aAA
-
a+ b+ baAB
b+ bBB
+
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
a+, b+ ab-
Locus 1
a+ b+
Locus 2
ab-
L1
F1
L2
F2
Exemple de profils SSCP; co-migration des produits d'amplification obtenus pour 2 locus (carte génétique de la chicorée, LPDV) L1
L2
F1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Locus 1 BB AA AB AA AB AB BB AA AB AB BB AA AB AA Locus 2 AA BB AB AB AB AA AA AB BB AB AA AB AB AA
• Structure d'un locus microsatellite Séquences flanquantes
Amorce PCR Portion d'une paire de chromosomes homologues Génotype: (CA)14 /(CA)10
Nombre variable de répétitions du motif CA
Détection du polymorphisme des microsatellites Paire de chromosomes homologues 11 répétitions du motif microsatellite
16 répétitions du motif microsatellite
Lignée A
Lignée B Sites d'hybridation des amorces PCR
Sites d'hybridation des amorces PCR
Miration sur gel de séquence (Séquenceur automatique) Visualisation du polymorphisme
-
+
Lignée A Lignée B
Amplification de l'ADN des individus par PCR → Amorces marquées (radioactivité, fluorescence)
F1
Ségrégation 1:2:1 parmi les descendants F2
Découverte dans l'intron 1 du gène de myoglobine humain E1
Intron 1
E2
4 Répétitions de 33 pb
CTAAAGCTGGAGGTGGGCAGGAAGGACCGAGGT Répétition de 33 pb
Sonde moléculaire
Hybridation ADN génomique de différents individus digéré par un enzyme de restriction (technique de Southern)
Chaque sonde (motif minisatellite) permet la détection de quelques dizaines de locus maximum
3 chromosomes du génome de l'espèce X qui contiennent un motif VNTR identique (i.e. reconnu par la même sonde) VNTR 1
VNTR 2
VNTR 3
VNTR 4
Digestion de l'ADN de différents individus par un enzyme de restriction
Ind 1
Ind 2
Ind 3
Migration des l'ADN dans un gel d'agarose Transfert sur une membrane de nylon Hybridation avec la sonde correspondant au motif VNTR
Ind 1
Ind 2
VNTR 1
4
3
VNTR 2 VNTR 3 VNTR 4
6
4
4
M: marqueur de masse moléculaire
7
6 6 6 6
6 4 4
4
8
8
6
M Profils obtenus après autoradographie
Ind 3
I1
I2
b
b
3
8 6
I3 a
4
a
VNTR 3 I1: bb I2: ab I3: ac
c
+
8
7
8
Ind 1
Ind 2
VNTR 1
4
3
VNTR 2 VNTR 3 VNTR 4
6
4
Ind 3 4
7
6 6 6 6
6 4 4
4
8
8
6
M
I1
I2
I3
4 3
8 6
7
8
8
⇒ Impossibilité de déterminer les relations d'allélisme entre les différents niveaux de bandes
Malheureusement les profils obtenus sont en noir et blanc ! +
Ind 1
Ind 2
VNTR 1
4
3
VNTR 2 VNTR 3 VNTR 4
6
4
Ind 3 4
7
6 6 6 6
6 4 4
4
8
8
6
4 3
8 6 I1 I2 I3
Interprétation du résultat système binaire permettant une notation de chaque niveau de bande → marqueurs dominants 1 = présence du signal 0 = absence du signal
M
I1
I2
I3
1 2
0 1
1 1
1 1
3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 1 0 1 0 1 1 0 1
1 1 1 0 0 0 1 1 0
1 0 1 1 1 0 0 1 0
8
7
8
Utilisation des marqueurs minisatellites • Peu utilisés pour la construction de cartes génétiques • Souvent utilisés pour établir des empreintes génétiques (DNA fingerprints) chez de nombreux organismes ADN extrait de sang humain prélevé sur les lieux d'un crime
ADN extrait du sang de plusieurs suspects
Identification variétale chez le maïs
4.2.b. Marqueurs d'empreintes génétiques obtenus par PCR 4.2.b.1. RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA) • PCR dans l'objectif d'amplifier une région unique du génome →marqueur spécifique de locus
3' 5'
Amorces 20-25 pb 5'
3'
3'
ADN matrice = cible
5'
5' 3'
PCR :
+ dATP, dCTP, dGTP, dTTP + Taq polymérase + 1 amorce 10 pb 5'
ADN matrice (quelques ng)
3'
Cas 1: ☺ Distance < 2 kpb 3' 5'
5' 3'
Amplification exponentielle -
Visualisation des produits de PCR après migration sur un gel d'agarose +
PCR :
+ dATP, dCTP, dGTP, dTTP + Taq polymérase + 1 amorce 10 pb 5'
ADN matrice (quelques ng)
3'
Cas 2: Distance > 2 kpb 3' 5'
3' 5'
3' 5'
5' 3'
Cas 3:
Cas 4:
5' 3'
5' 3'
Pas d'amplification exponentielle
Aucun produit de PCR détectable après migration sur un gel d'agarose
Nature du polymorphisme des RAPD Mutations ponctuelles, insertions/délétions qui modifient les possibilités d'amplification de la séquence cible
Locus X
-
Distance < 2 kpb 3' 5'
5' 3'
Allèle A
Amplification exponentielle
Mutation ponctuelle 3' 5'
5' Allèle B 3'
Hybridation instable de l'amorce Distance > 2 kpb 3' 5'
Insertion
5' Allèle C 3'
+
-
Pas d'amplification +
Nature du polymorphisme des RAPD Mutations ponctuelles, insertions/délétions qui modifient les possibilités d'amplification de la séquence cible Génotype (2n)
Locus X
Individus AA, AB ou AC
Distance < 2 kpb 3' 5'
5' 3'
-
Allèle A
Mutation ponctuelle 3' 5'
5' Allèle B 3'
"génotype" A• +
Individus BB, CC ou BC -
Hybridation instable de l'amorce Distance > 2 kpb 3' 5'
Insertion
"génotype" aa +
5' Allèle C 3'
Marqueurs dominants
Exemple de profil obtenu pour une amorce RAPD → 5-15 fragments / amplification L1
L2
F2
F1
Fragment polymorphe =marqueur
Génotypes: AA
Fragments monomorphes
aa
Aa A •
aa
aa
aa
A•
4.2.b.2. AFLP (Amplified Fragment Lenght Polymorphism) (1995) Site de reconnaissance à 6 pb: EcoR1
Site de reconnaissance à 4 pb: Mse1
Digestion de l'ADN génomique par 2 enzymes de restriction 5' Extémité compatible EcoR1 Extrémité compatible Mse1
5'
5' Adaptateur 1 5'
Ligation d'adaptateurs
Adaptateur 2
Amplifications PCR Adaptateurs; fragments d'ADN de synthèse bicaténaires (≈ 25 pb)
1ère Amplification PCR avec des amorces dont l'extrémité 3' comporte une base de sélection 5' 3' 5'
G N N
3' 5'
C G
N N T
5' 3' 5'
T A
Structure générale des produits de 1ère PCR
5' 3'
Produits de 1ère PCR 3' 5'
C G
T A
5' 3'
2ème Amplification PCR avec des amorces dont l'extrémité 3' comporte 2 bases de sélection supplémentaires 5'
GGA
3' 5'
CNN GNN
3' 5'
CCT GGA
NNT NNA
5' 3'
GTT
5'
GTT CAA
5' 3'
Structure générale des produits de 2ème PCR
Migration des produits de la seconde PCR dans un gel de séquence Vue d'ensemble des profils d'une série d'individus obtenus à l'issue de la seconde PCR -
Résolution de bonne qualité entre 50 et 500 pb Plusieurs dizaines de fragments révélés par individu/couple d'amorces utilisé pour réaliser la seconde PCR
+
Nombre de marqueurs potentiels ≈ illimité
Interprétation en tant que marqueurs dominants Détail d'une portion d'un gel AFLP (carte génétique chicorée, LPDV) F1 M1 M2 M3 M4
F2
Aa A• A• A• aa aa aa aa A• A•
25 pb
2 marqueurs , L et M, présents sur des chromosomes différents Cellule avant la méïose 2n = 4, 2C
L1
L1 M2
M1 L2
M2
M1
L1
M2
M1
L2 L2
Génotype: L1L2 M1M2
Phase S: réplication de l'ADN; 2n = 4, 4C 2 chromatides sœurs/ chromosomes
Echanges de segments d'ADN entre chromatides non sœurs = crossing-over = Brassages génétiques intra-chromosomiques (pas de conséquences sur la ségrégation des allèles dans ce cas)
Prophase I méiose: appariement des chromosomes homologues 2n = 4, 2C
ou
Plaque équatoriale
L2
M2
L2
M1
L1
M1
L1
L1
M1
L1
M2
L2
M2
L2
P = 1/2
P = 1/2
M2 M1
Métaphase I méiose: ségrégation aléatoire des chromosomes Brassages génétiques inter-chromosomiques
n, 2C
L2
M2
L1
M1
L1
M1
L2
M2
L2
M2
L1
M1
n, 2C
Métaphase I méiose (2n, 4C)
M1
L2
M2
n, 2C
M1
L1
M2
L1
Division I: séparation des chromosomes homologues (réductionnelle) L1
L2
L2
M2 M1
L2
M1
L1
M2
L1
M2 n, 2C
L2
M1
Division II: séparation des centromères (équationnelle) n, C
L2
M2
n, C
L1
M1
n, C
L2
M1
n, C
L1
M2
n, C
L1
M1
n, C
L2
M2
n, C
L1
M2
n, C
L2
M1
L1M1 freq. = 1/4
L2M2 freq. = 1/4
L1M2 freq. = 1/4 L2M1 freq. = 1/4
2 marqueurs, L et M, présents sur le même chromosome Prophase I méiose
Génotype: L1L2 M1M2 2n =2, 2C L1
Pas de C-O entre chromatides non sœurs
M1
Phase S L1
M1
L1
M1
L2
L1M1 L1M1 L2M2 L2M2
P P P P
1-4 2-3 2-4
L1M1 L1M2 L2M2 L2M1
P R P R
1-3 1-4 2-4
L1M1 L1M2 L2M1 L2M2
P R R P
Aucune
M2
L2
L2
Autres Génotype des Association des possibilités gamètes allèles
1 C-O impliquant 2 chromatides
1 2
M2 M2
1
3 3 4
2n = 2, 4C 2 chromatides sœurs/ chromosomes
2 C-O impliquant 2 chromatides 2 3
2 marqueurs, L et M, présents sur le même chromosome Prophase I méiose
Génotype: L1L2 M1M2 2n =2, 2C L1
2 C-O impliquant 3 chromatides
M1
1 2 3
M2
L2
Phase S L1
M1
L1
M1
L2 L2
1 2
M2 M2
3 4
2n = 2, 4C 2 chromatides sœurs/ chromosomes
2 C-O impliquant les 4 chromatides
Autres Génotype des Association des possibilités gamètes allèles
1-2-4 2-3-4 1-3-4
L1M1 L1M2 L2M1 L2M2
P R R P
Aucune
L1M2 L1M2 L2M1 L2M1
R R R R
Exemple: cycle de vie de la levure (Saccharomyces cerevisiae) Spores n MATα
Reproduction végétative MITOSES
Spores n MATa
Plasmogamie
Conjugaison
Caryogamie Zygote 2n MITOSES
MEIOSE
½ MATα
Tétrade de 4 spores n
½ MATa
Matériel de départ pour des analyses génétiques Depuis les années 1960: plus de 1200 marqueurs localisés sur le génome de la levure
Analyse directe des produits de méiose chez la levure souche 1 × souche 2 L MATa × • MATα
Génotype des souches haploïdes
L MATa
Génotype du zygote Génotype des spores Effectifs observés
• MATα L MATa
• MATα
L MATα
145
161
35
• MATa 43
MAT: locus de compatibilité sexuel L: marqueur RAPD; L: présence du fragment, •: absence du fragment
• Les locus L et MAT sont-ils liés ou indépendants ? (démonstration) • Si ces 2 locus sont liés, estimer la fréquence de recombinaison • Si le locus L est un marqueur de type microsatellite, polymorphe
entre les souches 1 et 2, cela change t'il le génotype des spores et les effectifs observés ?
Plantes: mégagamétophyte femelle des gymnospermes Cellule œuf (n) ovule
MEIOSE
Cellule mère des mégasopres (2n) =mégasporocyte
… A maturité de la graine
MITOSES Mégasopre fonctionnelle (n) Mégagamétophyte (n)
Aile membraneuse Mégagamétophyte (n) Embryon (2n)
Extraction de l'ADN ou des protéines
MEIOSE
Individu hétérozygote à de nombreux locus
Échantillon des produits de méiose Androgenèse / Gynogenèse Individus haploïdes
Pérennisation de la descendance par autofécondation des lignées
Doublement chromosomique Individus diploïdes homozygotes Collection de lignées HD
• 2 locus, marqueurs codominants P1:
L1 M1 L1 M1
× P2:
L2 M2
F1:
L2 M2
γ F1: L1 M1 (γP)
L1 M1
L2 M2
× P2:
L2 M2
BC1
L2 M2
L2 M2 (γP)
L1 M2 (γR)
L2 M1 (γR)
L1 M1
L2 M2
L1 M2
L2 M1
Effectifs attendus
(1-r) N
(1-r) N
rN
rN
2
2
2
2
Effectifs observés
a
b
c
d
γ P2: A 2 B2
r=
L2 M2
L2 M2
Nb. individus issus de γR Nb. individus total
=
L2 M2
L2 M2
c+d
1 génotype γF1
N
1 génotype BC1
Rem. : résultat identique si on utilise P1 comme parent récurrent
• 2 locus, marqueurs dominants, phase de couplage (1) P1:
LM
× P2:
LM
γ F1: γ P2: lm
lm lm
F1:
LM lm
× P2:
Homozygote récessif ☺
lm lm
L M (γP)
l m (γP)
L m (γR)
l M (γR)
LM
lm
Lm
lM
lm
lm
lm
lm
Effectifs attendus
(1-r) N
(1-r) N
rN
rN
2
2
2
2
Effectifs observés
a
b
c
d
r=
Nb. individus issus de γR Nb. individus total
=
c+d
1 génotype γF1
N
1 génotype BC1
• 2 locus, marqueurs dominants, phase de couplage (2) P1:
LM LM
× P2:
γ F1: γ P2: LM Phénotypes
lm lm
F1:
LM lm
× P1:
LM LM
L M (γP)
l m (γP)
LM
lm
Lm
lM
LM
LM
LM
LM
100% [L M]
⇒ Impossible d'estimer r
L m (γR)
Homozygote dominant l M (γR)
• 2 locus, marqueurs dominants, phase de répulsion P1:
Lm Lm
× P2:
γ F1: γ P2: Lm Phénotypes
lM lM
F1:
Lm lM
× P1:
Lm Lm
L m (γP)
l M (γP)
L M (γR)
l m (γR)
Lm
lM
LM
lm
Lm
Lm
Lm
Lm
[L m]
[L M]
[L M]
[L m]
⇒ Impossible d'estimer r Rem. : résultat identique si on utilise P2 comme parent récurrent
3.2. Descendances dérivées de F2 chez les plantes: lignées recombinantes (LR) P1 × P2 (P1, P2 = lignées)
Autofécondation 8
F1 × F1 Individus F2
Générations F2
8
8
8
8
8
8 F3
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
F4 F5
F8-F10 Lignées recombinantes
→ Chaque lignée = descendance monograine ou SSD (Single seed Descent) → Pérennisation de la collection de lignées par autofécondation
Probabilité qu'un individu soit hétérozygote à un locus donné après n générations d'autofécondation: p = 1/2n AA × aa
8 8 8 8 8 8
p = 1/27
8
F1:
100% Aa
F2:
25% AA
50% Aa
25% aa
F3:
37,5% AA
25% Aa
37,5% aa
F4:
43,75% AA
12,5% Aa
43,75% aa
F5:
46,88% AA
6,25% Aa
46,88% aa
F6:
48,44% AA
3,12% Aa
48,44% aa
F7:
49,22% AA
1,56% Aa
49,22% aa
F8:
49,61% AA
0,78% Aa
49,61% aa
Structure chromosomique des lignées recombinantes MEIOSE Individu F1 hétérozygote à de nombreux locus
n méioses n méioses
γ
γ
F2 n8 F8-F10
→ Probabilité de détecter une liaison entre 2 locus plus élevée que dans le cas des autres types de descendances
Estimation de la fréquence de recombinaison entre 2 locus (LR) → Estimation indépendante du type de marqueur P1:
Lm Lm
× P2:
lM lM
type: Génotype des lignées
F1:
P Lm
[L m]
Lm
Lm
× F1:
lM
Lm lM
P lM
8
R [l M]
lM
F2
LM
R [L M]
LM
F8, F10 …
lm
[l m]
lm
Effectifs attendus
(1-R) N
(1-R) N
RN
RN
2
2
2
2
Eff. obs.
a
b
c
d
R=
Nb. lignées recombinantes Nb. lignées total
=
c+d N
R = fréquence de lignées recombinantes
0,5 0,4 0,3 0,2 R=
0,1
0
0,1
0,2
2r (1 + 2r)
0,3
0,4
0,5
r = fréquence de recombinaison
On peut montrer que: R=
2r (1 + 2r)
, d'où r =
R 2 (1 –R)
• Tests 2 points: tests de liaison génétiques en considérant tous les couples de locus possibles Ex: 100 marqueurs → 4900 combinaisons
Assigner chacun des marqueurs à un groupe de liaison Groupe 1 Groupe 2
Tests multipoint: ordres relatifs de 4, 5, 6, … locus Les logiciels de cartographie utilisent le principe suivant afin de réduire le nombre de calculs à réaliser: Test 3 points
?
?
?
• Estimation de la distance génétique entre marqueurs Les fréquences de recombinaison (r) entre marqueurs adjacents ne sont pas additives 100
A B rAB = 0,13
rBC = 0,30
C rAC = 0,38
⇒ rAC < (rAB + rBC)
Distance génétique (cM)
90
Relation entre r et la distance génétique
80 70 60 50 40 30 20 10 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
r = fréquence de recombinaison
100
Fonction de Haldane
Distance génétique (cM)
90
Fonction de Kosambi
80 70 60 50 40 30 20 10 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
r = fréquence de recombinaison
Carte génétique du chromosome 12 humain Femme: 168 cM Homme: 78 cM
Cartes génétiques d'Arabidopsis thaliana (Alonso-Blanco et al., 1998)
A
B
A
A: Ler × Col B: Ler × Cvi A
B
A
B A
B
B
Densité moyenne: 1 marqueur/cM Relation entre cartes génétiques et physiques: génome complet: 1 cM = 280 kb Chr. 1: 1 cM = 240 kb Chr. 2: 1 cM = 280 kb Chr. 3: 1 cM = 310 kb
Chr. 4: 1 cM = 215 kb Chr. 5: 1 cM = 250 kb
4.3. Relation entre distance physique et distance génétique Le paradoxe de la valeur C: la quantité d'ADN par génome haploïde n'est pas toujours corrélée au degré d'évolution des espèces
Espèce
Longueur du génome
Distance de carte (cM)
Longueur ADN
(Mbp)
Génome
Chromosome
(kbp)/cM
Phage T4 *
0.16
800
-
0.2
E. Coli *
4.6
1750
-
2.6
Levure *
12
4200
260
2.8
Nématode *
100
320
A. Thaliana *
125
480-630
100-130
200-260
Drosophile *
165
280
70
600
Riz *
430
1575
130
270
haricot
650
830
75
780
Tomate
950
1270
105
750
Colza
1200
1020
55
1180
Soja
1200
2700
135
440
Maïs
2500
1860
190
1340
Souris *
3000
1700
100
1760
Homme *
3300
2800(H)–4780(F)
120(H)-210(F)
690(H)-1180(F)
Blé
16 000
3500
170
4570
Pin maritime
24 000
1800
150
13 000
310
