vendredi 19 décembre 2014

Repurposed Retroviruses

B cells have commandeered ancient viral sequences in the genome to transmit antigen signals.
By  | December 18, 2014
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B cellWIKIMEDIA, BRUCEBLAUSRetroviral sequences in mammalian genomes are the remnants of old viral infections and, for the most part, their expression is suppressed. But a report published today (December 18) in Science suggests that, in B cells, a particular type of antigen can stimulate transcription of these viral relics, which in turn prompts cell proliferation and antibody production.
The work is a “tour de force,” said Michael Cancro, a professor of pathology and laboratory medicine at the University of Pennsylvania Perelman School of Medicine who was not involved in the study. “It may well be the seminal paper in resolving this long-standing conundrum of exactly what is a TI-2 antigen doing to get these B cells to kick off.”
TI-2 antigens are so named because they can stimulate B cells to produce antibodies in a T cell-independent (TI) manner. Unlike protein antigens—which need T helper cells to interact with and stimulate the B cell in which they are being processed—TI antigens can stimulate B cells on their own. TI-2 antigens tend to be large polysaccharides with repetitive structures, such as those that encapsulate certain bacteria and viruses. It is known that they interact via multiple crosslinks with B cell receptors, but the subsequent pathway to antibody production was a mystery.
A team led by Nobel Laureate Bruce Beutler at the University of Texas Southwestern Medical Center screened a large number mutant mice—each with defects in different immunity-related genes—to see which, if any, failed to produce the expected antibodies in response to a known TI-2 antigen. The researchers found three: one with a defective cytoplasmic RNA-sensing pathway—caused by a mutation in the mitochondrial antiviral signaling protein (MAVS)—and two with defects in the cytoplasmic DNA sensing pathway—caused by mutations to cGMP-AMP synthase (cGAS) and stimulator of interferon gene (STING).
The requirement of these RNA and DNA sensing pathways, which detect and signal the presence of foreign nucleic acids, was a bit perplexing, said Beutler. “We asked ourselves, ‘Where is the DNA or RNA coming from?’ [After all], we’re not giving any nucleic acid to these mice.”
It turned out that TI-2 stimulated B cells to produce a wide range of endogenous retrovirus (ERV) RNA transcripts from across the genome. These transcripts were then also reverse-transcribed into DNA. Indeed, the team showed that treating the mice with drugs that inhibit reverse transciptase not only reduced ERV-derived DNA, but also the production of TI-2-induced antibodies.
If the mechanism holds true in humans, “then the millions of people that are infected with HIV and taking combination therapies with reverse transcriptase inhibitors might have problems,” pointed out Didier Trono, a professor of virology and genetics at the École Polytechnique Fédérale de Lausanne who was not involved in the work. “They might be unable to respond to fairly garden variety antigens,” he said—and thus could be susceptible to infections. However, added Beutler, reverse transcriptase inhibition did not entirely wipe out TI-2-induced antibody production in the mice because “you still do have the MAVS pathway.”
Although the findings indicate a role for ERV RNAs and DNAs in TI-2 signaling, a definitive experiment—blocking activation of all ERV transcription across the genome to see whether antibody production is affected—would be very difficult to perform, said Trono. “You’re not going to be able to inactivate 500,000 different sequences.”
Still, Trono said he thinks ERVs are likely involved. “The more we look at [ERVs], the more we realize that even though the bulk of them are repressed for good in early embryogenesis, a number of them remain expressed in a tissue-specific manner or are subjected to repression mechanisms that are labile,” he said.
How might this unexpected TI-2-to-ERV pathway have evolved? “Once retroviral elements become part of the genome then of course they are under positive selection for the benefit of the host,” explained Beutler. “It appears that [their expression] was taken advantage of, at least in the B cells . . . and has become an integrated part of the B cell receptor signaling mechanism.”
The MAVS and cGAS-STING nucleic acid detection pathways exist in many other cell types, Beutler added. It’s quite possible, therefore, that a variety of cells are putting one-time retroviral invaders to work for their own ends.

M. Zeng et al., “MAVS, cGAS, and endogenous retroviruses in T-independent B cell responses,”Science, 346: 1486-92, 2014.
UV et mutations

http://acces.ens-lyon.fr/biotic/genetic/mutation/html/mutagen.htm
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CDQQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.lfv.pl%2Flfv%2FIMG%2Fdoc%2FEffet_mutagene_des_UV_sur_les_levures.doc&ei=g06UVMO5Ns32atGfgIAC&usg=AFQjCNF040Mfja_nnIaqi0F2QG_C0YvCwg&sig2=ByIsrYellkIK5DzHkb-ycw&bvm=bv.82001339,d.d2s
http://tpeultraviolets.free.fr/experience.pdf
http://www.ac-grenoble.fr/armorin.crest/beespip/IMG/pdf_CHAPITRE_No2_la_variabilite_genetique_et_mutations.pdf

correction du CR /10
intro : pb → hyp → conséquences vérifiables /3pts
mat&met : levure ade2, chaine de synthèse de l'adénine, coloration, réversion ; culture en milieu stérile ; irradiation aux UV /3
résultats & interp : tableau % de réversion → graphe courbe /2
conclusion : => Les UV sont mutagènes et létaux /2
impact moléculaire des UV sur l'ADN : http://www.web-books.com/MoBio/Free/Ch7F5.htm

jeudi 18 décembre 2014

A5/ Cas d'Arabidopsis thaliana / www

Phénotype mol, micro, macroscopique,

B221/ Du génotype au phénotype

Le phénotype macroscopique dépend du phénotype cellulaire, dit aussi microscopique, lui-même induit par le phénotype moléculaire qui correspond à une protéine. Le phénotype moléculaire est gouverné par le génotype. Le génotype est la composition allélique d'une cellule pour un gène donné. Le phenotype est l'expression du génotype.

§ des pelages pas tous génétiques

gene-rayures2.2.odp

§ Génétique ou environnement ? Nature ou culture ? Inné ou acquis ?

2.2.2/ Gènes et environnement

A1/ Exercices sur lapins himalayens / documents

gene_lapin_himmalaya.odp
© gene_lapin-himmalaya.odt
rôles de l’environnement et du génotype dans l’expression d’un phénotype.

C/ poursuivre avec quelques articles colorés

Mécanismes génétiques de la couleur des yeux : http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4116
Génétique de la couleur et de la texture du pelage chez le chat domestique : http://www.academie-veterinaire-defrance.org/fileadmin/user_upload/Bulletin/pdf/2012/numero_3/205.pdf
Mélanisme et évolution chez la souris pocketmice : http://www.svt-hatier.com/ressources/chap_4/svt2_c4_app.pdf
The genetic basis of adaptive melanism in pocket mice : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC154334/#_blank
18 décembre : TP anagène

A2/ Comparaison d'allèles phénylcétonuriques / Anagène

© 1S_TP_phénylcétonurie_anagene.odt
Anagène → fichier → banque de séquences → la phenylalanine hydroxylase
remplir la première colonne du tableau (attention avec bases complémentaires)
rôle de l'alimentation sur le génotype

lundi 15 décembre 2014

Theme 2 - Human Body, Health and Physical exercise. Physiological changes during exercise.

Knowledge of the body and its functioning is essential to practise a physical exercise in conditions compatible with health. This requires an understanding of the physiological effects of stress and its mechanisms which we study few aspects.

La connaissance du corps et de son fonctionnement est indispensable pour pratiquer un exercice physique dans des conditions compatibles avec la santé. Cela passe par la compréhension des effets physiologiques de l’effort et de ses mécanismes dont on étudie ici un petit nombre d’aspects.

EV/ Prétest pour mettre en place la problématique

  • Imaginez que vous pliez une jambe, pas l'autre, … quels sont les organes investis dans cet effort ?
  • Schématisez sur une pleine page A4 ces organes et leurs connexions, relations, échanges pour expliquer
  • Légendez, coloriez, inventez si besoin !

§ Problématique (les pb seront numérotés par le chapitre dans lequel on trouvera la réponse) :

  1. nut&O2 : Quelle est la définition exacte d'un organe ? Combien y a t-il d'organes ? 4 ou 5 ? → Le rein en fait-il partie ?
  2. circ&resp : Y a-t-il des muscles dans les poumons ? Y a-t-il un organe qui vit encore un peu après la mort ?
  3. nervousloop : Le cœur a t-il besoin du cerveau pour fonctionner ? Le sang joue-t-il un rôle essentiel lors de l'action que commande le cerveau ? Est-ce que le cerveau crée de l'énergie ? Les nerfs transmettent-ils les informations aux muscles ? Quel est le rôle de la moelle épinière dans le fonctionnement du corps ? Que fait le cerveau afin de donner les actions à effectuer ? Qu-est ce que le nerf sciatique ?
  4. mus&drug :

§ quel est le lien entre effort, dioxygène & nutriments ?

21 - Exercise and dioxygen

A1/ Mesure du métabolisme humain lors d'un effort / ExAO

ExAO = Expérimentation assistée par ordinateur
schématiser le montage
essai et mise en commun des expériences
résultats :
IR = intensité respiratoire = volume de dioxygène absorbé par unité de masse et par unité de temps => permet de comparer la consommation de O2 pour des organismes de masse différentes
Lors d'un effort la pente de la courbe est plus forte  => plus de O2 consommé
L’augmentation de l’activité respiratoire se fait avec un retard et se prolonge en fin d’effort : il y a un temps de réaction de l’organisme par rapport au début de l’effort, c'est le remboursement de la dette en O2

A4/ Cas de la drépanocytose / diapo

Diap drepanocytose
manuel p.62 à 65
différentes échelles d’un phénotype : mol, micro, macroscopique,

vendredi 12 décembre 2014

EV/ Test génétique

A4/ Cas de la drépanocytose / diapo

Diap drepanocytose
manuel p.62 à 65

 

§ Quel est le fruit de l'évolution ?

133 - Evolution and Biodiversity

«la caractéristique la plus frappante de la Terre est sa vie, la caractéristique la plus frappante de la vie est sa diversité » David Tilman, Nature. 2000.
diap escargots

A1/ Rappel / sortie et herbier

Sortie dans le parc pour évaluer de la biodiversité / quadra

L'objectif de la sortie étant d'évaluer la biodiversité du parc, évitez de rester groupés en troupeau sur le même carré de pelouse et de prélever les mêmes échantillons que votre voisin(e) !
  1. Notez les caractéristiques du milieu : prairie, forêt, …
  2. Limitez la zone à analyser, à l'aide d'une ficelle et d'un mètre, un carré de 1m de côté
  3. Identifiez le Genre de chaque être vivant que vous trouvez sur 1m² (livres et fiches d'identifications à disposition au laboratoire) (n'oubliez pas les végétaux!)
clefs d'identification :

Réalisation d'un herbier

Réaliser un herbier de 4 plantes herbacées avec détermination du nom commun + scientifique, date, lieu et milieu de récolte, notation en plus sur qualité du séchage et l'état de l'échantillon
exemples d'herbiers :
clefs de détermination :

A2/ A walk in the forest / animation

Do forest organisms shut down, stick it out, take off, or snooze to deal with cold winters? : http://nationalzoo.si.edu/Education/ConservationCentral/walk/walk3_broadband.html
Il était une forêt, film documentaire :

A3/ Définir la biodiversité et l'évolution / diaporama

Diap sur biodiversité
2'40'' ce qu'est la biodiversité / étudiants de la Vancouver Film School : http://vimeo.com/user5887114/biodiversite-vf
Biodiversity, ecosystems, species, evolution
biodiversité, écosystèmes, espèces, évolution

C/ Outils de mesure de la biodiversité / animations

suivit insectes : http://www.spipoll.org/

B133/ La biodiversité, résultat et étape de l’évolution

La biodiversité est à la fois la diversité des écosystèmes, la diversité des espèces et la diversité génétique au sein des espèces. L’état actuel de la biodiversité correspond à une étape de l’histoire du monde vivant : les espèces actuelles représentent une infime partie du total des espèces ayant existé depuis les débuts de la vie. La biodiversité se modifie au cours du temps sous l’effet de nombreux facteurs, dont l’activité humaine.

Biodiversity means the diversity of ecosystems, species diversity and genetic diversity within species. The current state of biodiversity corresponds to a stage in the history of life : the existing species represent a small fraction of the total species that have existed since the earliest days of life. Biodiversity is changing over time as a result of many factors, including human activity.

C/ pour aller plus loin

Des arbustes menacés par la disparition de certains oiseaux : http://www.larecherche.fr/content/actualite-vie/article?id=29303
GBIF (Global Biodiversity Information Facility) : http://www.gbif.org/
Expéditions scientifiques : http://acces.inrp.fr/santo
2010 : année internationale de la biodiversité : http://www.biodiversite2010.fr/#panel-4
Barcode of life data system : http://www.boldsystems.org/views/login.php

§ Diversité des mutants de Drosophila melanogaster

§ Comment les êtres vivants se sont-ils diversifiés au cours de l'évolution ?

2,2/ L'évolution des individus / diversification du vivant

Il s'agit ici de donner une idée de l'existence de la diversité des processus impliqués, sans chercher une étude exhaustive. En outre, nous montrerons qu'une diversification des êtres vivants n'est pas toujours liée à une diversification génétique. La variété des mécanismes de diversification à l'oeuvre et l'apport de la connaissance des mécanismes du développement ont permis de faire des progrès dans la compréhension des mécanismes évolutifs.

A1/ Comparaison de gènes homéotiques / logiciel Anagène

manuel p.38 : ouvrir le logiciel Anangène – dossier « boxthm » ou « TerminalesS » - ouvrir les fichiers « .adn » des gènes homéotiques– comparer les séquences - prendre les informations « i » pour avoir les % d'identité – construire un tableau des identités, appelé matrice en phylogénèse.
© Historique des gènes homéotiques
différents mutants homéotiques : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/ATP/gen-dros.htm
Développement embryonnaire et gènes sélecteurs : http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/homeotique/index.html
© schémas de comparaison hoxb6/Antp
gènes homéotiques, homologies moléculaires de séquences

mercredi 10 décembre 2014

FT / logiciels banques de séquences moléculaires

On dispose de plusieurs logiciels pour le traitement des séquences des gènes :
- SeqaidII : ce logiciel gratuit est déjà assez ancien ; il comporte néanmoins de multiples fonctions d'analyse, de conversion et de comparaison des séquences : http://www.inrp.fr/Acces/biogeo//genemol/seqaid.htm ; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC321006/
Anagène : logiciel sous windows diffusé par le CNDP. Version de démonstration téléchargeable.
- Genigen

A6/ Comparaison des gènes des globines / logiciel Anagène

manuel p.23
Ouvrir le logiciel Anagène
Ouvrir le fichier dans le répertoire prof « toutes-globines-humaines-adn.edi »
Sélectionner « béta » comme séquence de référence
Réaliser une « comparaison avec discontinuité » avec « alpha 1 », « gammaA » et « delta ».
Afficher le pourcentage d’identité des différentes globines (bouton « i »)
Recommencer en choisissant une autre globine comme référence.
Présenter vos résultats dans un tableau à double entrée
Qd vous avez fini : ouvrir le logiciel Anangène – dossier « boxthm » ou « TerminalesS » - ouvrir les fichiers « .adn » des gènes homéotiques– comparer les séquences - prendre les informations « i » pour avoir les % d'identité – construire un tableau des identités, appelé matrice en phylogénèse.
matrice [tableau] des différences ou des identités selon choix de comparaison simple ou avec discontinuité sous Anagène :
Tableau de comparaison avec discontinuité en pourcentage des identités des différentes globines obtenu avec comparaison avec alignements :
  % identités
Béta
Alpha1
Delta. ADN
GammaA.ADN
Béta
 100
57.4
92.6
75.9
Alpha1
59.4
 100
57.2
58.3
Delta. ADN
92.6
57.2
 100
76.1
GammaA. ADN
75.9
56.3
76.1
 100
Tableau de comparaison simple en pourcentage des différences des différentes globines obtenu avec comparaison simple :
  % différences
Béta
Alpha1
Delta. ADN
GammaA.ADN
Béta
 0
40,6
7.4
24.1
Alpha1
68.9
 0
70.0
70.7
Delta. ADN
7
69.0
 0
23.9
GammaA. ADN
24.1
69.7
23.9
 0
groupes emboîtés

§ Qui a saboté la méiose ?

B213/ Le brassage génétique et sa contribution à la diversité génétique / évolution des génômes

Des anomalies au cours de la méiose peuvent survenir. Un crossing-over inégal aboutit parfois à une duplication de gène. Un mouvement anormal de chromosomes produit une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes [polysomie]. Ces mécanismes, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de diversification du vivant (par exemple à l'origine des familles multigéniques).
Mots clefs : Brassage génétique inter et intrachromosomique au cours de la méiose. Diversité des gamètes. Stabilité des caryotypes.
Lexiques :

lundi 8 décembre 2014

§ le zèbre est-il rayé noir sur blanc ou blanc sur noir ?

Explication du Pr Burp / Gotlib
Diaporama : gene-rayures2.odp
Phénotype [phen : paraître ; typ : signe] = caractère observable d'un être vivant

§ Comment une information génétique se traduit-elle au niveau d'un organisme ? Qu'est-ce qu'un phénotype ?

2.2/ Des gènes à la réalisation des phénotypes

2.2.1/ Un caractère à différentes échelles

A1/ Cas de l'albinisme / diapo

Diap albinisme
manuel p.66
Pigment = molécule colorée
albinisme = génétique / défaut de pigment
mélanine = pigment protéique
expression d'un gène = protéine

A2/ Cas des groupes sanguins / net

manuel p.67 
Règles immunologiques de la transfusion sanguine : http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/gpes-sanguins/04regles.htm
hématies marquées : A, B et/ou O = antigène
molécule protéique à la surface des cellules
génotypes : (A//A) ou (A//O) ; (B//B) ou (B//O) ; (A//B) ; (O//O)
phénotypes : [A] ; [B] ; [AB] ; [O]

(génotype) => [phénotype]

A3/ Définition des forces évolutives / doc

définir en 4 mots clefs ce qui peut conduire à l'apparition de nouvelles espèces.

B132/ 4 forces évolutives


La diversité des allèles est l’un des aspects de la biodiversité. La dérive génétique est une modification aléatoire de la diversité des allèles. Elle se produit de façon plus marquée lorsque l’effectif de la population est faible. Mutations, migrations, dérive génétique et sélection naturelle peuvent conduire à l’apparition de nouvelles espèces.

The diversity of alleles is one aspect of biodiversity. Genetic drift is a random modification of the diversity of alleles. It occurs most dramatically when the population size is low. Mutation, migration, natural selection and genetic drift can lead to the emergence of new species.

Genetic drift, alleles, mutation, natural selection, migration
dérive génétique, allèles, mutation, sélection naturelle, migration
Migration = changement de lieu d'un organisme provoquant l'isolement de certains génômes, donc une évolution différente et éventuellement un croisement avec une nouvelle population et dans ce cas l'apport de nouveaux gènes pour la population.
Mutation = provoque l'apparition de nouveaux allèles par modification de gènes c'est-à-dire d'une séquence de nucléotides (bases) dans l'ADN.
Sélection = filtre à allèles par l'intermédiaire du milieu, de la reproduction, de l'alimentation, de la prédation, ...
Dérive [drift] = modification aléatoire de la fréquence des allèles dans une population

C/ Pour-suivre

Modélisation :
Modéles multi-agents :
Modèles divers
Banque de données alléliques :
La science, l’évolution et le créationnisme : http://www.academie-sciences.fr/enseignement/Darwin_260108.pdf

A2/ PJC sur la séléction naturelle / internet

Jeu sur la séléction naturelle : http://svt.spip.ac-rouen.fr/spip.php?article284
sélection naturelle

vendredi 5 décembre 2014

tout est question d'échelle

A3/ Expérience de Meselson & Stahl en 1958 / doc ©

réplication semi conservative

A4/ schématisation / animations

ADN polymérase = système enzymatique

B212/ La réplication semi-conservative du génôme

Au cours de la phase S, l’ADN subit la réplication semi-conservative. Ainsi, les deux cellules filles provenant par mitose d’une cellule mère possèdent la même information génétique. En absence d’erreur, la mitose préserve, par copie conforme, la séquence des nucléotides.

B/ Schéma ©

Mots clefs : multiplication cellulaire conforme aux échelles cellulaire (mitose) et moléculaire (réplication de l’ADN) ; séquence
Contrôle à prévoir : 12 décembre

A4/ Trois mécanismes génétiques / article + diaporama

Quand le flamenco fait danser les éléments transposables : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3321.htm
duplication + transposition + mutation → familles multigéniques

A5/ Etude de la famille des gènes des globines / do©

FT / logiciels banques de séquences moléculaires

On dispose de plusieurs logiciels pour le traitement des séquences des gènes :
- SeqaidII : ce logiciel gratuit est déjà assez ancien ; il comporte néanmoins de multiples fonctions d'analyse, de conversion et de comparaison des séquences : http://www.inrp.fr/Acces/biogeo//genemol/seqaid.htm ; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC321006/
Anagène : logiciel sous windows diffusé par le CNDP. Version de démonstration téléchargeable.
- Genigen

mercredi 3 décembre 2014

lundi 1 décembre 2014

§ Qu'est-ce qui fait évoluer ?

132 - Evolutionary forces

A1/ Modélisation de la dérive génétique / maquette + logiciel

faire 4 tirages :
2 couleurs / 10 individus
2 couleurs / 100 individus
5 couleurs / 10 individus
5 couleurs / 100 individus
noter le nombre de génération quand la population est devenue homogène.
Pendant ce temps, faire le tirage des littorines dans l'autre salle :
Étude de 2 populations de littorines (coquillages) : l'une de 200 individus, l'autre de 40 individus
prendre au hasard 10 % de la population => 20 et 4 individus
noter les proportions de chaque couleur
résultats \littorines dérive G.ods
C2E10 et C5E10 ; C2E50 et C5E50 ; C2E100 et C5E100
noter la couleur de fin et le nb de générations
refaire la manip pour chaque modèle