video : Documentary « anatomy » in software « Becoming human » : http://www.becominghuman.org/node/interactive-documentary
N text 262 words : https://www.newscientist.com/article/mg24933192-500-the-other-humans-the-emerging-story-of-the-mysterious-denisovans/
Kamal Nahas, PhD Jan 29, 2024 | 4 min read
Floating through the weightlessness of space, astronauts seldom need to flex their muscles. Slowly diminishing in size and strength, their wasting muscles struggle to support their weight when they return to Earth.1 Space travel’s next frontiers require long-haul odysseys, leaving scientists to contend with the toll of prolonged spaceflight on human anatomy. “Some people lose a ton of bone and muscle, and other individuals lose very little, so that suggests that, not surprisingly, genetic diversity plays a role,” said Henry Donahue, a biomedical scientist at Virginia Commonwealth University. Reporting in npj Microgravity, Donahue and his team placed genetically distinct mice in simulated gravity to explore whether genes influence muscle loss.2 They found that some mice were more susceptible to muscle loss, but they spotted three genes that showed disrupted expression across all strains.
“Clearly this has implications for spaceflight and any future plans on inhabiting any sort of planets, including Mars,” said Stefan Judex, a biomedical engineer at Stony Brook University who was not involved with the work. However, Judex noted, “It must be viewed as a first step simply because this is a mouse study and not a human study.”
In a previous animal study, scientists searched for the genetic culprits behind muscle weakening, but they used a single strain in order to limit unexplainable variation in the results.3 “That’s like doing a clinical trial on one person,” Donahue noted. Instead, his team used eight genetically distinct mouse strains to explore muscle loss across a diverse population.
248 words
https://www.the-scientist.com/news/zero-gravity-zero-gain-the-genetics-behind-muscle-loss-in-space-71612
Diapo sordaria : Prendre des notes et complétez les schémas ©
TP BAC /Sordaria
rien en français de très marrant donc : https://youtu.be/Zbdhm8Be1VA?si=E6EYv6nOjiubWm_M
video d’élèves : Qui donc a saboté la méiose ? https://youtu.be/G2K2MPQGHjw
prendre des notes
Les accidents génétiques de la méiose
Des anomalies peuvent survenir au cours de la méiose : crossing-over inégal ; migrations anormales de chromatides au cours des divisions de méiose…
Ces accidents, souvent létaux, engendrent parfois une diversification importante des génomes et jouent un rôle essentiel dans l’évolution biologique (familles multigéniques, barrières entre populations…).
Comprendre la notion de clone à partir de divers exemples tirés de l’agriculture ou du domaine de la santé (cellules cancéreuses, clones bactériens).
https://www.onezoom.org/life.html/@biota=93302?img=best_any&anim=flight#x415,y761,w0.6859
petit sondage biogéologique : avez vous déjà ... □ fait une rando en montagne ? □ une balade en forêt ?
□ escaladé les rochers ? □ grimpé dans un arbre ? □ nagé dans un lac ? □ ...
□ cueilli une fleur ? □ planté une plante ? □ capturé, □ élevé, □ tué un animal ? □ ...
□ utilisé un microscope ? □ des jumelles ? □ une loupe ? □ ...
au verso du sondage répondre à la question :
écrire des mots, un texte, un dessin
Les niveaux d’organisation des êtres vivants pluricellulaires seront explorés.
La notion de cellule spécialisée, avec ses caractéristiques structurelles et métaboliques, est reliée à une expression génétique spécifique.
L’étude des échanges de matière et d’énergie entre les cellules constitue une première approche des relations existantes entre les cellules d’un organisme, entre les organismes et entre les êtres vivants et leur milieu.
L’étude des interactions entre les organismes s’étend à l’étude de la biodiversité à différentes échelles et du fonctionnement des écosystèmes.
Distinguer les différentes échelles du vivant (molécules, cellules, tissus, organes, organisme) en donnant l’ordre de grandeur de leur taille.
? prétest sur échelles : donner en m la valeur d’1 µm, 1 nm, 1 cm, 1 km, 12 500 km, 1,2x10-2 dm
notez la réponse scientifiquement => puissances de dix
1 dm = 10-1m
1 cm = 10-2m
1 mm = 10-3 m
1 µm = 10-6 m
1 nm = 10-9 m
1 km = 103 m
12 500 km = 1,25 x 107 m
1,2 x 10-2 dm = 1,2 x 10-3 m
? Question d'échelle : construire sur une pleine page une échelle illustrée la plus complète possible avec les tailles et unités (nm, µm, mm, m, km, Mm, Gm, Tm), les niveaux (galaxie, sytème, planète, continent ou plaque ou pays ou écosystème, population, organisme, organe, tissus, cellule, macromolécule, molécule, atome), des exemples, dessins, instruments ou moyens d'observation (jumelles, telescope, microscope optique, électronique, …), domaines d'étude (astronomie, physiologie, microbiologie, biochimie,…) à l’aide des sites suivants :
http://raymond.rodriguez1.free.fr/Documents/Biodiversite-popul/niveaux_orga.pdf
https://svt07.wordpress.com/chapitre-2-la-nature-du-vivant/
but de l’activité : rendre concret les pb de taille qui nous dépassent, construire son propre savoir,
tissus, organe
Réaliser et observer des préparations microscopiques montrant des cellules animales ou végétales.
Schématiser les conséquences de la méiose pour deux paires d’allèles portés par deux chromosomes différents ou par un même chromosome.
Interpréter des résultats de croisements avec transmission de deux paires d’allèles (liés ou non entre eux), portés ou pas par les chromosomes sexuels.
Schématiser les mécanismes expliquant certaines anomalies chromosomiques après méiose et fécondation.
Diapo méiose : Prendre des notes et complétez les photos ©
crossing-over, enjambement, chiasma
brassage intrachromosomique en prophase 1
brassage interchromosomique en anaphase 1
Diapo Drosophiles2 : Prendre des notes et complétez les schémas ©
TP BAC /Drosophiles vg/bl/eb
logiciel de croisement : https://www.didac-tic.fr/droso/
logiciel https://svt.ac-versailles.fr/IMG/DrosoSimul/index.html
Le brassage des génomes par La reproduction sexuée des eucaryotes
Extraire et organiser des informations sur l’élaboration des lois de Mendel.
Comprendre les relations de dominance / récessivité en fonction de l’équipement chromosomique chez les diploïdes (par exemple sur le système ABO).
Echiquier de croisement avec les groupes sanguins : Manuel p.24, répondre à la question 1 p.25
Petit jeu génétique sur la famille Simpson
Calculez le nb de combinaisons chromosomiques différentes possibles chez l’humain : nombre de gamètes possibles (n=23) ? => nombre de zygotes possibles (2n=46) ?i
Expériences de Mendel : répondre aux 3 questions p.23
La fécondation entre gamètes haploïdes rassemble, dans une même cellule diploïde, deux génomes d’origine indépendante apportant chacun un lot d’allèles.
Chaque paire d’allèles résultant est constituée de deux allèles identiques (homozygotie) ou de deux allèles différents (hétérozygotie).
Le nombre de combinaisons génétiques possibles dans les gamètes est d’autant plus élevé que le nombre de gènes à l’état hétérozygote est plus grand chez les parents.
Schématiser les conséquences de la méiose pour deux paires d’allèles portés par deux chromosomes différents ou par un même chromosome.
Interpréter des résultats de croisements avec transmission de deux paires d’allèles (liés ou non entre eux), portés ou pas par les chromosomes sexuels.
Diapo Drosophiles1 : Prendre des notes et complétez les schémas ©
TP drosophiles vg/eb : TP BAC : comptez les phénotypes pour en déduire les génotypes
test cross = croisement d’un hétérozygote avec un homozygote récessif dans le but de déterminer le génotype et la place des gènes sur les chromosomes
Brassage interchromosomique
En fin de méiose, chaque cellule produite reçoit un seul des deux allèles de chaque paire avec une probabilité équivalente.
Pour deux paires d’allèles, quatre combinaisons d’allèles sont possibles, équiprobables ou non en cas de gènes liés.
inombre de gamètes possibles (n=23) : 223 = 8 388 608 gamètes possibles à partir d'une cellule souche humaine (ovogonie ou spermatogonie)
nombre de zygotes possibles (2n=46) : 223 x 223 = 7,036874418x1013 = 703 687 441 800 000 = sept cent mille milliards
text 138 words : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24009397/ Gut Microbiota From Twins Discordant for Obesity Modulate Metabolism in Mice https://www.gutmicrobiotaforhealth.com/transplanting-fecal-microbiota-from-twins-discordant-for-obesity-differentially-affects-metabolic-activities-in-mice/ Transplanting fecal microbiota from twins discordant for obesity differentially affects metabolic activities in mice
video 7'38 : https://youtu.be/VzPD009qTN4 How Bacteria Rule Over Your Body – The Microbiome Kurzgesagt – In a Nutshell
N text 254 words + 494 words : https://www.smithsonianmag.com/smart-news/heres-why-chimps-and-humans-look-so-different-180956651/
video : https://www.smithsonianmag.com/smart-news/what-does-being-99-percent-chimp-mean-180955645/
video 3'18 : https://youtu.be/IbY122CSC5w Are We Really 99% Chimp?
Listen : Documentary in software « Becoming human » : http://www.becominghuman.org/node/interactive-documentary
https://youtu.be/DZv8VyIQ7YUScientists use fossils to reconstruct the evolutionary history of hominins—the group that includes modern humans, our immediate ancestors, and other extinct relatives. Today, our closest living relatives are chimpanzees, but extinct hominins are even closer. Where and when did they live? What can we learn about their lives? Why did they go extinct? Scientists look to fossils for clues. 0:00 - Introduction 1:04 - First known hominin 1:29 - Bipedalism 2:32 - In-line toes, Australopithecus 3:27 - Tool use 4:06 - Migration out of Africa 4:44 - Cooking and fire 5:07 - Homo sapiens 5:38 - Family tree of human ancestors
how to prepare presentation - oral rules for the exam of DNL
video 12'26 : https://youtu.be/g78utcLQrJ4 Paul Andersen explains the process of photosynthesis by which plants and algae can convert carbon dioxide into useable sugar. He begins with a brief description of the chloroplast. He describes the major pigments in a plant (like chlorophyll a and b). He then describes both the light reaction and the Calvin cycle. He finishes with a discussion of photorespiration and strategies for avoiding this problem evolved in CAM and C4 plants.
video 3'54: https://youtu.be/Le7KOX91w7U Photosynthesis Intro and Light-Dependent Reactions
Video 5'51 : https://youtu.be/1D74e1BL_Jg Animated Music Photosynthesis is a two-part process that starts with the light reactions. See, step-by-step, how the plant uses energy from the sun to produce ATP and NADPH, the energy-rich compounds needed to produce sugar in the Calvin cycle, part two of photosynthesis. Watch how oxygen gas is formed and released to the air during this process - the very oxygen that sustains life on Earth! Suitable for high school through college-level students.
Video 5'13 : https://youtu.be/CvtbMdM4Wfo Animated Music Learn how the Calvin cycle, also called the light-independent reactions of photosynthesis, helps plants make glucose, the plants' major source of fuel. See how the plant uses carbon dioxide from the air, enzymes, and ATP and NADPH from the light reactions to produce the three carbon sugar G3P, the building block of glucose. The three phases of the Calvin cycle: Carbon Fixation, PGA Reduction, and the Regeneration of RuBP are described in a unique, exciting way. Suitable for high school through college-level students.
Recenser des informations sur les nombreux mutants du gène de la mucoviscidose et les analyses prédictives qui peuvent être conduites.
La mucoviscidose est une des maladies génétiques potentiellement graves les plus fréquentes en France et dans les pays occidentaux. Elle touche surtout les fonctions digestives et respiratoires. Ses symptômes invalidants et les complications infectieuses et fonctionnelles qui en découlent impactent l’espérance de vie des patients.
6 000 malades en France en 2020
200 nouveaux-nés chaque année = 1 /4 500 en moyenne mais 1 /3 000 en Bretagne ; 1 /8 000 en Languedoc-Roussillon
Espérance de vie : 5 ans en 1960 -> 40 ans en 2020
L’épais mucus qui encombre les bronches entraîne en premier lieu l’installation d’une bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) qui épuise progressivement les capacités respiratoires du patient, entraînant à terme une insuffisance respiratoire.
Le mucus présent dans les bronches fait également le lit d’infections bactériennes fréquentes et spécifiques par Staphylococcus aureus (staphylocoque doré), Haemophilus influenzae ou encore Pseudomonas aeruginosa.
Dès 1953 une concentration anormalement élevée du chlore et du sodium était mesurée dans la sueur.
la protéine CFTR est associée aux canaux transporteurs d'ions chlore et sodium
Le dysfonctionnement de ces canaux s'explique par la présence de la protéine CFTR modifiée chez les malades. L'épithélium respiratoire produit un mucus anormal et les glandes sudorales une sueur plus salée que la normale
la protéine CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator)
présente dans la membrane des cellules de différents muqueuses : respiratoire, digestive…
Elle fonctionne comme un canal qui permet l’échange d’ions chlorures entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.
Lorsque son gène est muté, le canal dysfonctionne.
Par le biais de différentes cascades biologiques, il en résulte notamment une diminution de l’eau excrétée au niveau des muqueuses et, en conséquence, une inflammation et un épaississement du mucus qui le recouvre.
L'identification directe du gène et de ses différentes mutations est possible depuis 1989. Le gène CF (CF pour Cystic Fibrosis) est un grand gène de 250 kilo-bases qui code pour une protéine de 1480 acides aminés appelée protéine CFTR.
Le gène CFTR peut être porteur de nombreuses mutations : près de 2 000 altérations différentes du gène ont été identifiées. Parmi elles, la mutation Delta F508 est la plus fréquente : elle est présente chez 70 % des malades sous forme hétérozygote (une seule copie), et chez 50 % d’entre eux sous forme homozygote (deux copies).
Mutation de classe 2 : mutations perturbant le processus de maturation cellulaire de la protéine. De nombreuses mutations altèrent la maturation de la protéine et son ciblage vers la membrane plasmique. Ainsi, la protéine est soit absente, soit présente en quantité réduite dans la membrane apicale. Les mutations de cette classe représentent la majorité des allèles CF.
L’examen des arbres généalogiques familiaux permet de connaître les modes de transmission héréditaire des déterminants génétiques responsables.
Il existe à proximité du gène CF une région non codante où se trouvent des sites de restriction (coupure par des enzymes de restriction) reconnus par l'enzyme Taq I.
L'allèle fonctionnel est lié à 4 sites de restriction tandis que l'allèle morbide est lié à 3 sites de restriction.
On dispose d'une sonde XV2C radioactive capable de s'hybrider à ce locus avec les fragments de restriction (chacun d'eux est exprimé en kilobases (kb).
La technique du Southern-blot permet de révéler pour chaque individu la présence de tel ou tel fragment de restriction au locus XV2C et donc d’identifier quel allèle est présent
La technique du Southern-blot permet de révéler pour chaque individu la présence de tel ou tel fragment de restriction au locus XV2C. Principales étapes de cette technique :
1. l’ADN est digéré par l'enzyme de restriction Taq I.
2. Les fragments de restriction sont séparés par électrophorèse puis sont mis sous forme simple brin.
3. La sonde radioactive va s'hybrider avec les fragments qui comportent au moins une partie complémentaire avec elle.
4. Après lavage, l'autoradiographie révèle les fragments de restriction qui se sont hybridés avec la sonde radioactive XV2C pour différents individus de cette famille
La thérapie génique est une stratégie qui consiste à faire pénétrer des gènes dans les cellules d'un patient pour traiter une maladie.
Le virus vecteur infecte les cellules épithéliales bronchiques cibles
Le gène CFTR s’intègre au génome des cellules bronchiques
Thérapie génique à base d'un vecteur adénovirus (virothérapie).
Un nouveau gène est inséré dans un vecteur dérivé d'un adénovirus, lequel est utilisé pour introduire l'ADN modifié dans une cellule humaine. Si le transfert se déroule correctement, le nouveau gène élaborera une protéine fonctionnelle qui pourra alors exprimer son potentiel thérapeutique.
L'éventail des vecteurs est large :
• Les vecteurs intégratifs, comme les rétrovirus et les lentivirus, permettent d'insérer un gène thérapeutique dans l'ADN de l'hôte, garantissant ainsi son maintien dans les cellules filles après divisions.
• Les vecteurs non intégratifs (adénovirus, AAV) permettent au contraire d'éviter l'intégration aléatoire du gène dans l'ADN de l'hôte.
• D'autres essais sont tentés avec de l'ADN nu, directement injecté dans l'organisme.
in vivo : Pour les maladies musculaires, respiratoires, oculaires, cardiaques ou neurologiques, le transfert du gène se fait in vivo, par injection du gène vectorisé directement dans l’organisme ou dans l’organe à traiter, comme un médicament. De nombreux essais cliniques sont en cours avec cette technique et plusieurs produits ont atteint le stade de la mise sur le marché (Glybera, Luxturna).
exvivo : - mieux contrôler les étapes
- utiliser moins de vecteurs
- éviter la dispersion du traitement dans des organes non ciblés.
Solution plus souvent utilisée pour le traitement des maladies sanguines, car il est possible de prélever les cellules à corriger par une simple prise de sang.
Le premier médicament ex vivo (Strimvelis, 2016) correspond à des cellules hématopoïétiques CD34+ prélevées à des patients atteints d’un déficit immunitaire sévère (ADA-DICS).
Utiliser des virus génétiquement modifiés pour tuer des cellules cancéreuses
Ces virus sont appelés oncolytiques. Ils sont modifiés génétiquement pour infecter spécifiquement les cellules tumorales qu’ils détruisent. Un premier virus oncolytique, issu d’une souche d’herpès, a obtenu une autorisation de mise sur le marché en 2015 (Imlygic). Il est indiqué dans le traitement du mélanome
Produire des cellules thérapeutiques par thérapie génique
Pour certaines pathologies complexes, il n’y a pas un gène unique à réparer ou à remplacer. Mais il est possible de concevoir des stratégies indirectes : en associant thérapie cellulaire et thérapie génique, on peut obtenir des cellules qui possèdent de nouvelles propriétés thérapeutiques.
Modifier l’ARN pour obtenir une protéine fonctionnelle
Cette technique consiste à faire produire par la cellule une version modifiée de la protéine qui lui fait défaut. Cela nécessite l’injection de petits oligonucléotides (Courts segments d’acides nucléiques ARN ou ADN) anti-sens qui se fixent sur l’ARN messager transcrit à partir du gène muté et en modifient l’épissage, une étape importante avant sa traduction en protéine.
Dans la maladie de Duchenne, causée par des mutations dans le gène de la dystrophine, les approches de « saut d’exon » consistent à faire omettre les séquences du gène qui portent la mutation. On obtient une dystrophine plus courte que la protéine normale, mais fonctionnelle.
Dans l’amyotrophie spinale, l’approche est de bloquer un site inhibiteur d’épissage, afin de « réinclure » un exon dans l’ARN pour obtenir une forme normale du gène SMN2.
Eliminer ou réparer un gène altéré directement dans la cellule
Cette technique, appelée édition génomique permet de réparer des mutations génétiques de façon ciblée. Elle nécessite d’importer plusieurs outils dans la cellule :
des enzymes spécifiques (nucléases) qui vont couper le génome là où c’est nécessaire
un segment d’ADN qui sert à la réparation du génome et permettra de retrouver un gène fonctionnel
Parmi ces outils, on trouve les nucléases à doigt de zinc, les TALEN et surtout les outils CRISPR. Ces approches sont encore très expérimentales, mais la révolution apportée par la simplicité du système CRISPR suscite des espoirs extrêmement importants. Plusieurs essais cliniques sont déjà en cours aux Etats-Unis et en Chine.
Génomique : Étude conduite à l’échelle du génome, portant sur le fonctionnement de l’organisme, d’un organe, d’une pathologie…
Nucléases : Enzyme capable de couper des acides nucléiques au niveau des liaisons phosphodiesters.
Les vecteurs, clés du succès de la thérapie ex vivo et in vivo
Une des difficultés associées au développement de la thérapie génique est qu’il faut faire pénétrer un acide nucléique à visée thérapeutique dans les cellules d’un patient.
Les vecteurs viraux :
intégratifs : l’ADN du vecteur viral s’intègre dans l’ADN de l’hôte => se reporduit avec celle-ci => modifie le génôme. Ex : vecteurs lentiviraux, dérivés de virus humains comme le VIH rendus inoffensifs.
non intégratifs : le gène thérapeutique demeure dans la cellule sans s’intégrer au génome de l’hôte => meurt avec la cellule hôte. Ex : vecteurs dérivés de virus adéno-associés (ou AAV).
Les vecteurs non viraux :
l’injection directe d’ADN, modifié et protégé des nucléases grâce à des modifications chimiques, ou intégré dans un plasmide.
La lipofection : le gène thérapeutique est associé à des lipides cationiques qui favorisent son entrée dans la cellule hôte.
l’électroporation ou la nucléofection, par application d’un champ électrique, sont très utilisés, notamment pour la délivrance des protéines et oligonucléotides du système CRISPR pour des approches ex vivo,
Video : https://youtu.be/OoAJqxxSRgY
Site dédié : https://www.vaincrelamuco.org/
exercice en ligne : http://svt.tice.ac-orleans-tours.fr/php5/publis/genetique/mucovisc.htm
Maladie génétique : un gène est défectueux ≠ gène de susceptibilité
Thérapie génique : modifier ou remplacer le gène défectueux
prochain cours : QCM sur :
Bilan / Microbiote humain et santé
Mots clefs : symbiose ; hôte et microbiote ; unicité et diversité du microbiote ; habitudes alimentaires et évolution du microbiote ; microbiote maternel et construction de la symbiose hôte-microbiote ; compétition entre microbes.
Connaissances :
Le microbiote humain représente l’ensemble des microorganismes qui vit sur et dans le corps humain. Le microbiote se met en place dès la naissance et évolue en fonction de différents facteurs comme l’alimentation (présence de fibres) ou les traitements antibiotiques. Le microbiote intestinal a un rôle indispensable dans l’immunité et dans la digestion. Certaines bactéries ont des propriétés anti-inflammatoires. Les interactions entre hôte et microbiote jouent un rôle essentiel pour le maintien de la santé et du bien-être de l’hôte. La composition en microorganismes et la diversité du microbiote sont des indicateurs de santé. Certains microorganismes normalement bénins du microbiote peuvent devenir pathogènes pour l’organisme notamment en cas d’affaiblissement du système immunitaire. Les travaux sur le microbiote établissent des corrélations entre des compositions du microbiote et des pathologies. La modulation du microbiote ouvre des pistes de traitement dans certains cas de maladies.
Mots clefs : pathogène, vecteur, réservoir à pathogène, cycle évolutif, épidémie/endémie, modes de transmission, traitements, prophylaxie, vaccins, porteur sain.
Connaissances :
Certaines maladies causées par des agents pathogènes sont transmises directement entre êtres humains ou par le biais d’animaux tels que les insectes (maladies vectorielles). Les agents pathogènes (virus, certaines bactéries ou certains eucaryotes) vivent aux dépens d’un autre organisme, appelé hôte (devenu leur milieu biologique), tout en lui portant préjudice (les symptômes). La propagation du pathogène se fait par changement d’hôte. Il exige soit un contact entre hôtes, soit un vecteur biologique qui est alors l’agent transmetteur indispensable du pathogène (il assure la maturation et/ou la multiplication du pathogène). Le réservoir de pathogènes peut être humain ou animal (malade ou non). La propagation peut être plus ou moins rapide et provoquer une épidémie (principalement avec des virus). La connaissance de la propagation du pathogène (voire, s’il y en a un, du vecteur) permet d’envisager les luttes individuelles et collectives. Les comportements individuels et collectifs permettent de limiter la propagation (gestes de protection, mesures d’hygiène, vaccination, ...). Le changement climatique peut étendre la transmission de certains pathogènes en dehors de leurs zones historiques.
