G nomique et post g nomique v g tale
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Génomique et post-génomique végétale PowerPoint PPT Presentation


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Génomique et post-génomique végétale. Des programmes de recherche au cœur des problématiques de biotechnologie végétale. Biotechnologies. Transformation de matière première en biens ou services par le moyen d’organismes vivants »

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Génomique et post-génomique végétale

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Presentation Transcript


G nomique et post g nomique v g tale

Génomique et post-génomique végétale

Des programmes de recherche au cœur des problématiques de biotechnologie végétale


Biotechnologies

Biotechnologies

  • Transformation de matière première en biens ou services par le moyen d’organismes vivants »

  • Technologies impliquant l’obtention et/ou l’utilisation d’organismes génétiquement modifiés

  • Développement et utilisation de techniques de cultures in vitro dans différents domaines relatifs au végétal et à l’amélioration variétale»

  • Développement et application d’outils moléculaires dans différents domaines relatifs à l’agronomie et la médecine


G nomique et post g nomique v g tale

BiotechnologiesDéveloppement et application d’outils moléculaires dans différents domaines relatifs à l’agronomie et la médecine


Programmes de g nomique v g tale

Objectif affiché : offrir aux semenciers de nouveaux outils d’amélioration, associés à des brevets

Développement d’outils « haut débit »

Espèces modèles

Extension des programmes à d’autres espèces

Programmes de génomique végétale

Programmes de séquençage


Qui finance les programmes de g nomique

Filières professionnelles

Sofiproteol, Unigrains, Limagrain, Euralis, RAGT, Biogemma, Bayer

Syngenta, Monsanto

Financements publics

INRA, CNRS, IRD, ARVALIS

Gouvernements US, japonais, chinois, canadien, français, indien..

Qui finance les programmes de génomique ?

Génoplante

Séquençage du génome du riz


Concr tement

Concrètement

  • Achevés : Arabidopsis (2000), Riz (2002), Peuplier (2006)

  • En cours : Tomate, Blé, Colza, Pomme de Terre…


Post g nomique exploitation des s quences

Post-génomique Exploitation des séquences

Facteurs génétiques

Résistance aux bioagresseurs

Caractéristiques agronomiques

Qualité des produits

Dépôt de brevets


G nomique et post g nomique v g tale

Séquençage

Bioinformatique

Prédiction in silico (initialement 40 % d’erreurs)

EST

cDNA complets

Annotation fonctionnelle

Transcriptomique

Prédiction in silico

Analyse de mutants

Régulations transcriptionnelles

Génétique inverse systématique

Génétique inverse

Génétique classique

Collections systématiques de mutants

Phénomique

Séquençage du génome


Les outils de la g nomique fonctionnelle

Investissement importants en parallèle des programmes de séquençage

Génoplante

SALK institute

RIKEN

GABI-KAT

Les outils de la génomique fonctionnelle

  • Transcriptomique

  • Bioinformatique

  • Collections de mutants

  • Phénomique


Exemple du programme g noplante

Exemple du programme Génoplante

  • Travaux sur le génome de plantes :

    • maïs, colza, blé, tournesol, pois

    • Arabidopsis

  • Outils de génomique

    • Banques BAC, microsatellites

    • Développement d’outils bioinformatiques

  • Outils de génomique fonctionnelle

    • Plateformes « transcriptome » / « proteome » / « métabolome »

    • Collections de mutants T-DNA et RNAi

    • Tilling


Exemple du mod le arabidopsis

Exemple du modèle Arabidopsis


Transcriptomique

Transcriptomique

  • Puces à ADN (microarrays)

    • Technologie privée Affymetrix

    • Technologie académique CATMA

  • Principe :

    • fixer sur un support des fragments d’ADN spécifiques de chaque cDNA

    • Hybrider un pool d’ARN extrait d’un tissu d’une lignée donnée dans une condition donnée et marqué à l’aide d’un fluorophore

    • Évaluer pour cet échantillon d’ARN le niveau d’expression de la quasi-intégralité des gènes (dans le cas d’Arabidopsis)


Exemple expression tissulaire d un g ne codant une proline d shydrog nase

Exemple : expression tissulaire d’un gène codant une proline déshydrogénase


Exemple r gulation par un agent pathog ne d un g ne codant une proline d shydrog nase

Exemple : régulation par un agent pathogène d’un gène codant une proline déshydrogénase


Transcriptomique1

Transcriptomique

  • Objectifs :

    • Comprendre globalement les phénomènes de régulation de l’expression

    • Disposer d’une banque de données d’informations sur l’expression de chaque gène  fonctions potentielles


Collections de mutants

Collections de mutants


Quels mutants

Nombre important de mutations, mutations ponctuelles

Nombre important de mutations, mutations ponctuelles + délétions plus larges

Faible nombre de mutations

Insertions

Extinction de familles de gènes

Simple pour les plantes non-modèles

Quels mutants ?

  • Mutagenèse chimique

  • Mutagenèse par irradiation

  • Mutagenèse insertionnelle

    • Perte de fonction

    • Gain de fonction

  • RNAi


G nomique et post g nomique v g tale

Génétique classique

Sélectionner un processus biologique

Générer une population aléatoire de mutants

Cribler la population de mutants pour isoler quelques mutants d’intérêt

Cartographier et cloner le gène muté


G nomique et post g nomique v g tale

Génétique inverse

Générer une collection de mutants

Isoler des graines correspondant à la mutation d’un gène donné

Tilling

« Deleteagene TM »

PCR

Caractériser le phénotype du mutant


Ph notypage de mutants

Phénotypage de mutants

Parfois phénotype évident (la cause biochimique peut l’être beaucoup moins)

Parfois le phénotype du mutant est difficile à identifier


G nomique et post g nomique v g tale

Génétique inverse systématique

Caractériser les phénotypes de l’ensemble de la collection pour une condition expérimentale donnée

Outils de « phénomique »

Générer une collection systématique et non redondante de mutants dont la mutation est caractérisée

Génétique inverse

Isoler des graines correspondant à la mutation d’un gène donné

Caractériser le phénotype du mutant


Ph nomique

Phénomique

  • Des outils en développement…

Chaque puit correspond à un mutant différent

hormone

herbicide


Outils internet d exploration des donn es de g nomique

Outils Internet d’exploration des données de génomique


Exemples pour arabidopsis

Exemples pour Arabidopsis

  • Séquences :

    • Site du National Center for Biotechnology Information (NCBI)

  • Généralités sur Arabidopsis

    • TAIR

  • Transcriptome

    • eFP Browser

  • Collections de mutants

    • SALK Institute

    • GABI-KAT

    • INRA Versailles


Identifier l accession d un g ne correspondant une enzyme

Identifier l’accession d’un gène correspondant à une enzyme


G nomique et post g nomique v g tale

Numéro du gène sur le chromosome

Accession du gène : At3g30775

Arabidopsis thaliana

ADN génomique, chromosome 3


G nomique et post g nomique v g tale

Rentrer l’accession du gène


G nomique et post g nomique v g tale

Cliquer sur un (le) locus proposé


G nomique et post g nomique v g tale

Vérifier que la fonction référencée est bien celle attendue


G nomique et post g nomique v g tale

Séquence cDNA contenant l’ORF

Séquence génomique

Organisation introns-exons

Existence de mutants (privilégier la recherche par le moteur de recherche du SALK)


G nomique et post g nomique v g tale

Liens avec des outils bioinformatiques permettant de connaître les résultats de transcriptomique liés au gène en question


G nomique et post g nomique v g tale

eGFP

Un exemple d’outil de visualisation de données transcriptomiques chez Arabidopsis thaliana


G nomique et post g nomique v g tale

Autres conditions expérimentales

Vérifier que l’accession du gène est correcte


T dna express

T-DNA express

Un outil pour identifier l’existence de mutants T-DNA dans les différentes collections mondiales de graines d’Arabidopsis thaliana


Design d amorces pour caract riser les mutants t dna

Design d’amorces pour caractériser les mutants T-DNA

SIGnALT-DNA


G nomique et post g nomique v g tale

Entrer l’accession du mutant


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