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Réalisation de la construction génétique
Réalisation de la construction génétique
Il faut avant tout identifier le gène d'intérêt
Cartographie d'un gène majeur
Cartographie d'un gène majeur
Exemple du tournesol

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La génomique


La génomique
La génomique
La cartographie du génome ouvre de nouvelles perspectives
La génomique
La nécessité de disposer de cartes de gènes et l'apparition des cartes à haute densité de marqueurs moléculaires ont fait naître des travaux de séquençage systématique du génome. On disposerait ainsi d'une représentation physique des chromosomes avec le positionnement des marqueurs et des gènes.
 
Le terme génomique regroupe les analyses qui consistent à localiser, isoler et séquencer les gènes, puis à étudier leur fonction. Signalons que cette approche ne concerne pas uniquement les végétaux.


Les espèces modèles

 
L'Arabette ou Arabidopsis thaliana a été choisie comme espèce modèle pour les programmes de séquençage, car elle cumule un certain nombre de caractéristiques : un génome de taille réduite (100 à 130 mégabases), un cycle de développement rapide (2 mois), une reproduction autogame. Sur cette espèce, de nombreuses techniques sont facilement mises en œuvre comme la transgénèse. De plus, la structure de son génome est conservée dans les espèces apparentées. Les découvertes seront donc directement transposables sur le colza, notamment.
 
Le riz est également la plante modèle des graminées cultivées, car c'est la graminée cultivée au plus petit génome. De plus, elle possède une bonne synténie avec l'ensemble des autres espèces de ce genre.
 
Chez le maïs, il s'agit là d'un programme de grande ampleur car la taille du génome est plus importante. On estime que le nombre de gènes est environ 5 fois supérieur à celui d'Arabidopsis.


Le catalogue des gènes

Pour pouvoir accéder à la connaissance du génome des plantes modèles, un inventaire exhaustif des gènes a débuté selon deux approches :
 
- La première approche est basée sur l'inventaire des gènes exprimés. Les séquences caractérisées sont nommées EST (Expressed Sequence Tags).
Toutefois, cette approche a ses limites. En effet, un gène n'est pas toujours actif dans une cellule. Chez Arabidopsis, on estime que 50 % seulement des gènes ont pu être répertoriés par cette méthode.
 
- La seconde approche s'intéresse au séquençage direct du génome. Ce travail est plus long, mais peut donner la séquence complète des gènes et leurs positions.


Vers la construction de génotypes élites

La génomique devrait permettre d'accroître les connaissances dans le domaine végétal et donc d'identifier de nombreux gènes de plantes. Ainsi, les applications sont dans quatre domaines :
 
- La fourniture d'une grande quantité de marqueurs moléculaires liés à des fonctions ou à des phénotypes. Ceci permet la réalisation de sélection assistée par marqueurs pour des caractères de qualité ou de valeur agronomique,
 
- Un meilleur contrôle de la régulation des gènes,
 
- L'identification d'un réservoir de gènes candidats pour l'analyse des QTL de caractères agronomiques majeurs,
 
- L'identification d'allèles favorables.


Du gène à la fonction

Ce travail cherche à associer en aval une fonction à chaque gène. Une démarche consiste à provoquer au hasard des mutations par introduction de fragments d'ADN connus dans le gène étudié pour observer le phénotype obtenu et en déduire sa fonction.


Méthode de génotypage en grande quantité

Un des outils de la génomique en cours de développement sont les puces à ADN (ou Gene Chip). Ce sont de nouveaux systèmes permettant l'analyse simultanée de plusieurs milliers de séquences. Le fonctionnement des puces à ADN repose sur le processus de l'hybridation.

Des sondes moléculaires sont fixées sur une surface miniaturisée. L'échantillon d'ADN à analyser est marqué (radioactivement par exemple). Ensuite, il est déposé sur la puce.

Après lavage, une lecture informatique de la surface de la puce permet le repérage des hybridations.

Ces puces présentent l'avantage, comme leur nom l'indique, d'avoir une surface miniaturisée (quelques centimètres carrés), c'est pourquoi il est envisageable de réaliser l'analyse à l'aide de centaines voire de milliers de sondes différentes.

De plus, leur utilisation se prête à une automatisation.