Avant-propos .................................................... 5
Table des matières .............................................. 9
Remerciements .................................................. 13
Quelques espèces de référence .................................. 15
Arabidopsis thaliana ........................................ 15
Medicago truncatula ......................................... 16
Oriza sativa ................................................ 16
Populus trichocarpa ......................................... 17
Triticum sp ................................................. 17
Vitis vinifera .............................................. 18
Zea maïs .................................................... 18
Fil rouge: biosynthèse des anthocyanes ......................... 21
Généralités ................................................. 21
Structure des anthocyanes ................................... 21
Voie de biosynthèse ......................................... 22
Gènes ....................................................... 22
I. Les génomes végétaux
1 Génomes cytoplasmiques ...................................... 27
Génome plastidial ........................................... 27
Généralités .............................................. 27
Structure de l'ADN chloroplastique ....................... 28
Expression des gènes chloroplastiques .................... 30
Génome mitochondrial ........................................ 31
Généralités .............................................. 31
Taille et évolution ...................................... 32
Organisation ............................................. 32
Expression des gènes mitochondriaux ...................... 33
2 Génome nucléaire ............................................ 37
Organisation du Génome ...................................... 37
Structure des chromosomes ................................ 37
Notion de ploïdie ........................................ 39
Du chromosome au nucléosome ................................. 41
Notion d'hétérochromatine et d'euchromatine .............. 41
Unité de base de la chromatine ........................... 43
Caractéristiques du génome nucléaire ........................ 44
Taille du génome nucléaire ............................... 44
Nombre de gènes .......................................... 44
Organisation des séquences nucléiques d'un génome ........... 45
Séquences répétées en tandem ............................. 46
Séquences répétées dispersées ............................ 48
3 Éléments mobiles ............................................ 51
Deux grandes classes d'éléments mobiles ..................... 51
Les transposons ............................................. 54
Caractéristiques ......................................... 54
Les éléments Аc et Ds .................................... 57
éléments En/I ou Spm/dSpm ................................ 58
Les rétrotransposons ........................................ 58
Rétrotransposons á LTR ................................... 58
Rétrotransposons sans LTR ................................ 60
4 Régulation génique .......................................... 63
Régulation transcriptionnelle ............................... 64
Séquences régulatrices en cis de I'unité
transcriptionnelle ....................................... 65
Facteurs de transcription ................................ 67
Méthylation de l'ADN ..................................... 69
Code des histones ........................................ 74
Régulation post-transcriptionnelle .......................... 77
Historique de la PTGS .................................... 78
Mécanisme et acteurs de la PTGS .......................... 80
Rôle de l'interférence par l'ARN ......................... 82
Régulation par les microARN .............................. 83
Une troisième classe de petits ARN, les ta-siARN ......... 87
TGS et PTGS, deux mondes assez proches ...................... 88
II. OUTILS DE LA GENETIQUE MOLECULAIRE VEGETALE
5 transgenèse végétale ........................................ 91
transgenèse naturelle par conjugaison interspécifique ....... 92
Agrobacterium, une bactérie phytopathogène ............... 92
Structure du plasmide Ti ................................. 95
Mécanisme moléculaire du transfert génétique ............ 102
Analogies avec la conjugaison bactérienne ............... 109
Modalités de la transgenèse expérimental ................... 109
Constructions ........................................... 110
Transformation via Agrobacterium tumefaciens ............ 113
Transformation par transfert direct ..................... 116
Transformation de l'ADN chloroplastique ................. 116
Variabilité des niveaux d'expression entre plantes
transgéniques ........................................... 118
6. Mutagenèse ................................................. 121
Mutations et mutants ....................................... 121
Quelques rappels ........................................ 121
Différents types de mutations ........................... 122
Caractérisation d'un mutant ............................. 124
Mutagenèse et génétique classique .......................... 124
Mutagenèse chimique ..................................... 124
Mutagenèse physique ..................................... 125
Mutagenèse insertionnelle ............................... 127
Collections de mutants d'insertion ...................... 134
Méthode du Tilling ...................................... 134
Mutagenèse et génétique inverse ............................ 134
Inactivation génique ciblée ................................ 137
Inactivation par Interférence par TARN .................. 137
Inactivation par l'intermédiaire de virus ............... 138
7 Cartographie moléculaire ................................... 141
Marqueurs génétiques moléculaires .......................... 142
Categories de marqueurs génétiques moléculaires ......... 144
Marqueurs RFLP, détectables par la technique de
Southern ................................................ 144
Marqueurs monolocus détectables par PCR ................. 146
Marqueurs multilocus détectables par PCR ................ 148
Marqueurs microsatellites ............................... 151
Cartes génétiques .......................................... 153
Principe de l'analyse génétique chez les plantes ........ 153
Types de populations .................................... 154
Principe de l'établissement des cartes génétiques
avec des marqueurs moléculaires ......................... 158
Caractéristiques des cartes génétiques .................. 158
Exemples de cartes génétiques ........................... 160
Cartes physiques ........................................... 161
Principe de l'élaboration des cartes physiques .......... 161
Banques génomiques ...................................... 161
Criblage de banques et ordonnancement des clones ........ 164
Utilisation de la cytogénétique en cartographie ......... 164
Applications des cartes de marqueurs moléculaires .......... 165
Analyse phylogénétique et synténie ...................... 165
Sélection assistée par marqueurs ........................ 167
Clonage positionnel ........................................ 168
Caractérisation de QTL ..................................... 172
Conclusion .................................................... 175
Annexe 1. Notions de biologie végétale ........................ 177
Cycle biologique des plantes á fleur ....................... 178
La fleur ................................................ 178
Gamétophyte femelle ..................................... 178
Gamétophyte mâle ........................................ 179
Double fécondation ...................................... 179
Embryogenèse ............................................ 180
Germination de la graine ................................ 180
Quelques particularités végétales .......................... 180
Spécificités cytologiques ............................... 180
Méristèmes des végétaux ................................. 182
Hormones végétales et facteurs environnementaux ......... 182
Totipotence végétale .................................... 183
Autogamie et allogamie .................................. 183
Quelques spécificités des monocotylédones et des
dicotylédones ........................................... 183
Annexe 2. Mitose et méiose .................................... 185
Cycle cellulaire et mitose ................................. 185
Méiose ..................................................... 185
Annexe 3. Notions de génétique mendélienne .................... 189
Lois de Mendel ............................................. 189
Première Loi de Mendel .................................. 189
Deuxième loi de Mendel .................................. 190
Liaison génétique, recombinaison et distance génétique ..... 190
Annexe 4. Expression des gènes eucaryotes ..................... 193
Éléments régulateurs en cis de l'unité
transcriptionnelle ......................................... 193
Relation séquence nucléique - séquence peptidique .......... 194
Régulations post-traductionnelles .......................... 197
Références bibliographiques ................................... 199
Liste des abréviations ........................................ 205
Index ......................................................... 207
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