Notre ADN est-il naturel ? première partie

Notre génome est-il naturel ?

Ce que le génome humain a d'unique, qui définit notre nature humaine, est éclairé de manière nouvelle par des recherches récentes comparant et analysant les nombreux génomes disponibles. De nouvelles opportunités d'explorer cette question sont accessibles en classe, par un simple accès internet. Voyons comment on peut vérifier soi-même - éprouver dirait G. De Vecchi - que le génome humain s'inscrit dans l'ensemble des génomes avec plus de similitudes que de différences. Puisque l'humanité est définie en partie par nos différences dans le génome, éprouvons combien ces différences sont ténues. Explorons combien notre génome a été envahi d'ADN étranger : "Nous sommes 8% OGM et 1.25% humains" disait de manière provocante Prof. M. Strubin de l'UNIGE. Puisque la pureté de la transmission génétique n'existe pas - donc que la "barrière des espèces" n'est guère étanche - il faut chercher dans la sélection naturelle le mécanisme qui maintient l'homogénéité de l'espèce. Un éclairage peu courant dans le débat sur les OGM.

L'information génétique a de nombreux points communs chez tous les êtres vivants : vérifions !

Pour un biologiste, l'universalité des mécanismes et supports de l'information génétique est une évidence. Ce qui est nouveau, c'est qu'au lieu de l'affirmer, on peut offrir aux élèves la possibilité d'explorer les génomes de nombreuses espèces et leur permettre de se rendre compte par eux-mêmes que l'information génétique a de nombreux points communs chez tous les êtres vivants, par exemple :

• Séquence du chromosome X humain
• Séquence du chromosome Y du chimpanzé
• Séquence du génome de la mitochondrie (Homo sapiens)
• Séquence du génome de la mitochondrie (Homo sapiens neanderthalensis)
• Séquence du chromosome 1 du riz
• Séquence du génome du virus HIV
• Les chromosomes sont accessibles depuis la page d'accueil de Mapviewer : exemple de l'insuline !
• Quelques scénarios d'utilisation en classe ajouter (Cf Cours Bist)

En 2011, plus de 2500 protéomes de diverses espèces sont maintenant disponibles et accessibles sur internet. Exemples:

• Protéome humain
• Protéome de E.coli
• Protéome de HIV

Une réflexion et des pistes pour approfondir ont été traitées dans les Bio-Tremplins :

• L'homme diffère du singe de 1.3% mais chaque humain diffère de 12% ?

Notre génome peut-il définir notre ‘humanité' ? Vérifions !

C'est une très belle question : elle n'a pas de réponse simple, elle suscite de belles discussions et peut aider à ancrer dans la réalité des élèves des concepts comme le gène, le génotype, les interactions gènes-environnement, le développement du cerveau, etc.

Il y a tout un éventail de possibilités entre un réductionnisme que même les biologistes ne soutiendraient pas dans sa forme extrême :

• L'humain est entièrement défini par son génome, on ne sait pas encore tout décrypter, mais tout est écrit dans le génome.

A l'autre bout on a une position inverse - probablement plus populaire chez nos collègues philosophes et littéraires :

• L'humain est essentiellement différent des animaux. On ne peut réduire l'humain à ses bases biologiques.

La discussion complète de cette question sort du cadre de cette publication, qui adopte cependant la position intermédiaire selon laquelle une part importante de ce qui fait de nous des humains est définie par notre génome, et cette part est suffisamment importante pour discuter de son origine et de sa nature.

Le mythe du "gène de"

Après avoir entendu ou lu que "le propre de l'homme" serait le langage (ou le rire, ou la marche dressée,...), certains élèves pourraient imaginer qu'un seul gène détermine l'humanité. Le plus célèbre représentant de cette pensée est peut-être FOXP2, appelé parfois "gène du langage", notamment parce que certaines familles possèdent une mutation dans le gène FOXP2 qui conduit à des troubles du langage : difficulté à parler, à écrire, à appréhender la grammaire.  
Fig 2 : Parfois appelé gène du langage : Le gène FOXP2 code une protéine qui est nécessaire au développement neural [img] Source Ledford, Heidi (2008) mlorenzphotography/ Getty.

Ce gène est très largement répandu chez les animaux et chez certains pinsons zebra finch Taeniopygia guttata [img wikimedia] (taxonomie @ADW | @Uniprot | génome complet @ mapview), on a pu observer (Teramitsu, I., et al (2010) que l'expression de FOXP2 durant l'apprentissage du chant a des parallèles étonnants avec l'apprentissage du langage chez l'humain. (Webb, D. M., & Zhang, J. (2005). Obtenir ces articles : Get-a-doi Il semble bien que la présence d'un FOXP2 opérationnel soit nécessaire au langage, mais de là à réduire tout le langage à son fonctionnement il y a un pas !

• On trouvera une discussion de son rôle dans la parole dans :
• le dossier Pédagogique de l'expo Chromosome Walk(chromosome 7), 
• LeCerveau @ Mc Gill, 
• Schipper, Ori (2010) Le plus humain de tous les gènes (PDF, 3.9 MB) Revue Horizon. SNF
  
• Le Monde
•  Morin, Hervé. (2009) Le "gène de la parole" livre ses secrets, LeTemps 19 novembre 2009
• On peut vérifier qu'on trouve ce même gène chez différentes espèces : (Humain, Chimpanze, Souris, Vache, )
• Que la même protéine est produite chez différentes espèces (FOXP2): les différences sont visibles si on compare leur alignement ( Cf le scénario avec FOXP2 solution temporaire ici pdf )

  Fig 2 : L'alignement montre bien le degré de similitude très grand de FOXP2 entre de nombreuses espèces [img]    Un autre exemple, parfois appelé mutation « quadrupède », rend certaines personnes incapables de marcher debout, elles se déplacent à 4 pattes : le gène VLDLR code une protéine qui est nécessaire au développement neural. Ozcelik, T. et al.(2008): Fig 3 : Parfois appelé mutation « quadrupède » : le gène VLDLR code une protéine qui est nécessaire au développement neural [img] Source Ozcelik, T. et al.(2008).

"Impliqué dans" ne veut pas dire que c'est la fonction !

Les limites de cette vision du "gène de" ont été discutées dans une Bio-tremplins précédente : 1 ADN-> 1ARNm -> 1 protéine : faux ou... vrai à 6%... Le fait qu'un gène soit indispensable à certaines fonctions perçues comme caractéristiques de l'humain - souvent de manière très discutable d'ailleurs (ref ici) - ne prouve pas que ce gène produise la fonction. FOXP2 ne crée pas la parole, et son apparition n'est pas ce qui a distingué l'humain des autres primates dans notre passé évolutif.

Le débat Culture - Nature réapparait..

Un autre débat sur la nature de l'homme oppose deux positions extrêmes :

• L'humain est programmé par son ADN, la culture ne fait que réaliser les possibilités sociales et intellectuelles latentes.

Ou

• L'humain se construit par son interaction avec la société, il est d'abord culturel.

La lecture régulière des revues Nature et Science me donne à penser que la biologie glisse depuis une position plus déterministe qui avait suivi la découverte du code génétique et les réalisations du génie génétique, vers une position plus nuancée. La connaissance du génome humain n'a pas permis de comprendre aussi bien qu'on l'avait espéré la nature humaine (cf Bio-Tremplins : Le projet génome humain a 10 ans. ). Le terme d'épigénétique (Review Nature Obtenir cet articles : Get-a-doi) très à la mode manifeste l'importance des recherches sur les interactions génome - environnement. (Voir aussi p. ex. Ameisen, Jean-Claude. (2006). Entre gènes et environnement Pour la Science Extraits intranet.pdf) L'anémie falciforme ou l'intolérance au lactose dont Darwin semble avoir souffert sont des exemples très classiques. Dans un pays où l'on ne boit pas de lait Darwin n'aurait pas souffert ! (L'intolérance au lactose à l'âge adulte est due à une diminution de la production de lactase suite à une mutation dans une région non-codante du gène voisin de la lactase, le gène MCM6. (cf. Bio-tremplins du 7 mai 2008 L'évolution , les gènes le lait et les migrations)

Plus rares sont ceux qui cherchent encore le gène qui causerait une maladie particulière. Actuellement, on imagine plutôt un gène qui rend plus vulnérable à certaines conditions de l'environnement, ou même un ensemble de gènes qui rend plus résistant ou plus susceptible à ...

L'humanité est “100 % ADN et 100 % culturelle”

Cette paraphrase du mot d'Albert Jacquard manifeste bien combien il est stérile de voir le débat culture-nature comme une opposition où l'un exclut l'autre.

Ainsi, notre génome détermine effectivement une part importante de notre humanité et c'est le degré d'exclusivité et l'origine de cet ADN que nous allons discuter ici.

A suivre ...

La suite de cet article ->  Notre ADN est-il naturel ? (suite) 

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Les scénarios présentés dans cette page sont développés ici : http://doiop.com/bist

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Accès aux articles scientifiques offert par la faculté des sciences aux enseignants:

La plateforme Expériment@l vous offre la possibilité d'obtenir ces articles : Get-a-doi

Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Sources

• Ameisen, Jean-Claude. (2006). Entre gènes et environnements Pour La Science N°350 Décembre intranet.pdf
• Cole-Turner, R. (2011). What Defines Us? Science, 331(6017), 548. doi:10.1126/science.1203070
• Dunning Hotoppa, Julie C. (2011) Horizontal gene transfer between bacteria and animals Trends in Genetics Volume 27, Issue 4, April 2011, Pages 157-163 doi:10.1016/j.tig.2011.01.005
• Ledford, Heidi (2008). Mutations may make humans walk on all fours| Nature News 2 June 2008 | doi:10.1038/news.2008.868
• Le Guyader, H. (2008). La biodiversité: un concept flou ou une réalité scientifique? Le Courrier de líenvironnement de líINRA, 7-26. texte complet.pdf
• Marks, J. (2003). 98% Chimpanzee and 35% Daffodil, The Human Genome in Evolutionary and Cultural Context. In A. H. Goodman, D. Heath & M. S. Lindee (Eds.), Anthropology and Science beyond the Two-Culture Divide (pp. 132-151). Berkeley: University of California Press.
• Ozcelik, T. et al. (2008) Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 4232–4236 (2008). Mutations may make humans walk on all fours Simon E Fisher & Gary F. Marcus. (2009). The eloquent ape: genes, brains and the evolution of language. Nature Reviews Genetics 7, 9-20 (January 2006). doi:10.1038/nrg1747
• Ponting, C. P. (2001). Plagiarized bacterial genes in the human book of life. Trends in Genetics: TIG, 17(5), 235-237.
• Teramitsu, I., Poopatanapong, A., Torrisi, S., & White, S. A. (2010). Striatal FoxP2 Is Actively Regulated during Songbird Sensorimotor Learning. PLoS ONE, 5(1), e8548. doi:10.1371/journal.pone.0008548
• Webb, D. M., & Zhang, J. (2005). FoxP2 in Song-Learning Birds and Vocal-Learning Mammals. Journal of Heredity, 96(3), 212 -216. doi:10.1093/jhered/esi025

Cette Bio-Tremplins est basée sur une présentation aux 31èmes JIES Journées de Chamonix 2011 réalisée avec Marie-Claude Blatter, de l'Institut Suisse de Bioinformatique.

Le cerveau amoureux décrypté par le neurobiologiste... pour ceux qui n'ont pas pu venir

Lors de la semaine du cerveau la foule était telle pour certaines conférences - notamment, "Amour et fidélité: une mécanique neurobiologique?" de Larry J. Young - que deux salles de 500 personnes, une troisième salle avec transmission vidéo n'ont pas suffi... des centaines de personnes ont du renter, dépités.

Le sujet est très actuel, (Cf. Biotremplins . 20 avril 2009 L' amour, poésie ou molécules ? et - et sans tomber dans une réductionnisme extrême - l'IRMf donne une nouvelle légitimité à l'exploration scientifique des questions émotionnelles et fournit des réponses nouvelles. De nouvelles données conduisent forcément en sciences à une ré-interprétation de ce qu'on sait et à revoir nos affirmations.  

Les liens entre la fidélité et la vasopressine ont évidemment été repris par les journaux et la manière dont l'information se transforme :comment Increased affiliative response devient la souris est devenue fidèle... Ce cas a été discuté dans  bio-tremplins du 23 septembre 2010 La percolation des découvertes scientifiques dans la presse.

Larry Young est un chercheur de pointe dans le domaine, un grand communicateur et sa conférence valait le déplacement... Pour ceux qui ont pu entrer ! Fort heureusement, un enregistrement vidéo (Vidéo version française  |  Video version anglaise ) permet encore de suivre la conférence à domicile, d'en montrer des extraits en classe voire d'en indiquer la visualisation comme devoir à domicile.

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8 mars 2011  Le cerveau amoureux décrypté par le neurobiologiste

Comment aime-t-on? Pourquoi est-on fidèle ou infidèle? Neurobiologiste de renommée internationale, le professeur Larry J. Young s’est exprimé sur les mécanismes qui sous-tendent le développement des liens sociaux et des relations affectives, le mardi 15 mars à Uni Dufour. Sa conférence s'inscrivait dans le programme de la Semaine internationale du cerveau consacrée à la thématique "Moi et les autres". Vidéo version française  |  Video version anglaise

A partir de l’exemple de cet animal à la fois très social et monogame qu’est le campagnol des champs, Larry J. Young a proposé une réflexion sur la manière dont la chimie du cerveau nous permet de créer du lien. Il a notamment insisté sur le rôle joué par des molécules telles que l’ocytocine, la vasopressine et la dopamine dans ces processus ainsi que sur la façon dont les gènes influent sur l’aptitude à développer des relations affectives. Il a par ailleurs tiré des parallèles entre ses travaux portant sur les campagnols des champs et des études récentes menées sur la personne humaine, en soulignant les implications de ces recherches pour la compréhension de troubles comme l’autisme.

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Semaine internationale du cerveau

Fig 2 : Un public très nombreux assistait à la conférence.  [img]Source : UniGe

Sources

• Young, L., Nilsen, R., Waymire, K., MacGregor, G., & Insel, T. (1999). Increased affiliative response to vasopressin in mice expressing the V1a receptor from a monogamous vole. Nature, 400(6746), 766-768.
• Young, L. J. & Wang, Z. Nature Neurosci. 7, 1048 |1054 (2004). | Article
• Postel-Vinay, Olivier (2004). Le cerveau et l'amour La recherche Nov 04 | intranet.pdf
• Bursaux, E. (1999). Polygame par nature, la souris est devenue fidèle, grâce à un gène introduit par des chercheurs américains Le Monde. 21/08/99,
• Bio-tremplins du 20 avril 2009 L' amour, poésie ou molécules ?
• Bartels A, Zeki S., (2000) The neural basis of romantic love. Neuroreport. 2000 Nov 27;11(17):3829-34. Intranet.pdf
• Bartels A, Zeki S., (2000)The neural correlates of maternal and romantic loveNeuroImageVol. 21(3), p. 1155-1166 (2004) Zeki, S. FEBS Lett. 581, 2575 2579 (2007). | Article | PubMed

Gènes sauteurs et serpents

 Comment les gènes sauteurs déterminent la forme du serpent qui, lui, ne saute pas !

Les serpents sont munis de très nombreuses vertèbres (p. ex 270) et n'ont pas de bassin alors que les lézards ont une bonne trentaine de vertèbres.  En étudiant les gènes architectes Hox et leur expression chez un lézard et un serpent, l'équipe du Prof Duboule à l'UniGe a découvert dans la région de ces gènes une invasion de transposons, ces gènes capables de se déplacer à intérieur du génome, qui est peut-être à l’origine de la grande souplesse observée dans le plan de construction des squamates..

Les gènes Hox, architectes de la structure du corps...

Les gènes Hox sont une famille de gènes Homéotiques trouvés chez quasiment tous les embranchements (Alberts (2002) cf. ici ) qui spécifient les structures le long de l'axe antéro-postérieur du corps.
On les appelle aussi homeotic selector genes : je trouve le terme de sélecteur très parlant : ils sélectionnent ce que fera ce segment.
La complexité du corps d'un animal adulte résulte de la répétition modulée de quelques types de structures de base. Ainsi, superposé au motif de gènes dont l'expression se répète dans chaque segment, l'expression sérielle (c.-à-d. différenciée en fonction de la position antéro-postérieure) des gènes hométiques confère à chaque segment une identité différente. 

• Denis Duboule sur les gènes architectes dans l'émission "La tête au carré "  ici.

Fig 1 : [img] Chacune des bandes colorées qui figurent ici sur les chromosomes désigne un gène homéotique. Les couleurs renvoient aux parties de l'embryon où ces gènes s'expriment et aux régions correspondantes de l'organisme adulte. On constate que la disposition des gènes sur le chromosome reflète fidèlement la disposition des structures de l'animal sur lesquelles ils agissent. .  Source Campbell, N. A. (2004).

Des gènes bien conservés

Leur remarquable similitude de séquence et de fonction aussi bien chez les arthropodes que chez les vertébrés a été très étudiée (Alberts (2002) cf. ici ). De plus, ils s'expriment dans un ordre qui correspond aussi bien à leur position sur les chromosomes qu'à l'ordre des structures corporelles.

Fig 2 : Comparaison du complexe Hox d'un insecte avec ceux d'un mammifère avec les régions corporelles correspondantes .  [img] Source Alberts B, et al.(2002).  [img]  

"Chez la drosophile, tous ces gènes se situent sur le même chromosome. Chez la souris et les autres mammifères, on trouve le même ensemble de gènes ou des ensembles similaires sur quatre chromosomes. Tous ces gènes sont presque identiques chez les drosophiles et les souris, excepté ceux qui sont représentés par des bandes noires; ces derniers se ressemblent moins chez les deux espèces." Campbell, N. A. (2004).

• Voir aussi  Alberts (2002)Molecular Biology of the Cell. 4th edition. Edition on-line gratuitement accessible

Ces gènes sont très conservés, ce qui ne veut pas dire qu'ils mutent moins, mais plutôt que les mutations qui s'y produisent ont en général des conséquences trop graves pour que l'individu qui les porte puisse même vivre assez longtemps et être observé : elles sont létales.
Cf l'excellent Blog Pharyngula How to make a snake "purifying selection — that is, mutations here tend to be unsuccessful, and lead to death, failure to propagate, etc., other horrible fates that mean tinkering here is largely unfavorable to fecundity "
Cependant il y a un cas au moins de mutation liée aux gènes Hox cf.  Levinsohn, E. M., et al. (2004) publient une recherche qui lie une mutation du  gène Hox10 à une déformation du talon Congenital vertical talus.

Séquences

• Gènes Hox chez l'humain @ UniProt:  ici
  
• Un gène Hox particulier @ Uniprot: HOXD10
  

Des gènes dont la protéine se fixe sur l'ADN

Les protéines produites à partir des gènes Hox sont des facteurs de transcription qui reconnaissent une région spécifique de l'ADN appelée homeobox ou boîte homéotique d'environ 180 nucléotides. En s'y fixant, ils vont réguler l’expression d’autres gènes.

Le domaine (région) des protéines Hox qui reconnaît l’homéobox sur l’ADN est appelé ‘homéodomain’. Il s’agit d’une séquence de 60 acides aminés avec une structure 3D particulière appelée helix-turn-helix (HTH)

• Séquence homeodomain @ UniProt 

Exemple : l’homéodomaine de la protéine antennapedia de la drosophile se fixant par complémentarité des formes à l’homéobox (ADN).

• La protéine f de la drosophile @ UniProt

Fig 3 : Homéodomaine de la protéine antennapedia de la drosophile se fixant par complémentarité des formes à une section d'ADN. [img]Source : wikipedia.

Les serpents ont plus de vertèbres

Chez les Squamata (squamates), on observe l'expansion des régions caudale et thoracique et donc des vertèbres porteuses de côtes, mais par contre la disparition du bassin.

Fig 4 : Le squelette des serpents a beaucoup plus de vertèbres, thoraciques et caudales, mais pas de lombaires ni de bassin. source : CR4 A droite squelette de lézard d'après Bertrand-Renault & Mols 2001 

Les gènes sauteurs

Ce sont des éléments d’ADN mobiles aussi appelés transposons.

Fig 5 : Les transposons sont des éléments d'ADN qui se déplacent dans l'ADN.  [img]Alberts  Chapter 5, DNA Replication, Repair, and Recombination.


Formés de séquences d’ADN capables de se déplacer de manière autonome dans le génome, présents chez tous les organismes vivants, ces «gènes sauteurs» sont considérés comme de véritables moteurs de l’évolution, leur mobilité étant source de mutations, dit le Pr. Duboule dans le dossier de presse de l'UniGe. Ces séquences particulières produisent une enzyme qui reconnait des zones autour du gène lui-même, la découpent et l'insèrent plus ou moins au hasard.

•  Pour approfondir : DNA-only Transposons Move By DNA Breakage and Joining Mechanisms. In: Alberts  Chapter 5, DNA Replication, Repair, and Recombination.
• Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs»

Les gènes sauteurs modifient l'expression des gènes Hox chez les squamates

L'équipe du Prof. Duboule à l'UniGe ( Di-Poi, N., et al., 2010) a comparé l'expression des gènes Hox chez un serpent et un lézard (Whiptail lizard : probablement Cnemidophorus uniparens@ADW   et corn snake : probablement Elaphe guttata (red corn snake) ). Ils ont constaté avec surprise que les segments de génome abritant les gènes Hox étaient bien plus longs chez les squamates que chez les autres reptiles.
«Cette accumulation de transposons a vraisemblablement facilité les adaptations qui ont accompagné la transition morphologique entre le modèle ressemblant au lézard et celui du serpent, qui s’est fortement allongé», explique Denis Duboule. Une fenêtre d’opportunité s’est présentée au cours de l’évolution du plan de construction des squamates. Il en a résulté un relâchement dans la fonction et la régulation des gènes architectes et un remodelage intégral de la structure des serpents.
Ils  montrent en particulier des grands changements dans l'expression de Hox13 et Hox10. Cf figure 6

Fig 6 : Les positions des domaines d'expression Hox le long de l'axe chez un lézard whiptail lizard avec 32-40 somites et un serpent corn snake avec  255-270 somites) sont représentées en noir (Hox13), gris foncé (Hox12), gris  clair (Hox11) blanc (Hox10), alignées avec un schéma des futures vertèbres. Les couleurs indiquent les différentes régions :  vertébrales ; jaune : cervicale; bleu foncé :  thoracique; bleu clair, lombaire; vert : sacrée (chez le lézard) ou cloacale (chez le serpent); rouge; caudale. Notez l'absence de Hoxa13 et Hoxd13 du mésodeme du serpent et  l'absence de Hoxd12 du génome du serpent. [img]

Comment Les serpents ont perdu leur bassin

Ces changements se sont accompagnés d’une forte augmentation du nombre de vertèbres chez les serpents et de la disparition de la région lombaire. En effet, chez ces reptiles, toutes les vertèbres portent des côtes, à l’exception de celles du cou et de la queue. «Chez les serpents, les gènes architectes qui interviennent pour bloquer la formation des côtes ont muté. Leur perte d’activité a abouti à une expansion sans précédent de la région thoracique, par manque d’un signal d’arrêt», ajoute Denis Duboule. L’élongation de la région caudale serait due elle aussi à une altération dans les gènes Hox.

Ils ont aussi montré qu'un nombre inhabituellement élevé de transposons se sont accumulés dans les complexes Hox, et pourrait avoir joué un rôle dans la radiation morphologique chez les squamates. "Variations in both protein sequences and regulatory modalities of posterior Hox genes suggest how this genetic system has dealt with its intrinsic collinear constraint to accompany the substantial morphological radiation observed in this group."
Façon prudente de dire que cela pourrait avoir activé la répétition des vertèbres thoraciques et la disparition des vertèbres lombaires.

• Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs»  Extraits intranet.pdf

Une nouvelle façon de faire de la science

Un serpent? Un gecko? Une tortue? Et quelques lézards exotiques? S’ils sont vivants, on se trouve dans un zoo. S’ils sont morts, dans un musée d’histoire naturelle. En fait, on se trouve dans le laboratoire à la pointe de la recherche en biologie expérimentale, celui de Denis Duboule à l’Université de Genève. Ces organismes sont utilisés pour mieux comprendre le rôle des gènes dans le développement de l’anatomie des vertébrés. L’article de Nicolas Di-Poï et al. (2010), en plus de présenter des résultats étonnants sur la structure, la fonction et l’évolution de ces gènes,  illustre parfaitement une transformation historique profonde en cours dans la manière de faire de la recherche biologique.
Un Gecko dans l’Eprouvette Par  Bruno J. Strasser, Yale University dans le nouveau site Expériment@l de la faculté des sciences de l'UniGe. Cf :  Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

De nouvelles approches pour étudier l'évolution...

Au-delà d'une explication passionnante de cette particularité anatomique remarquable des serpents, c'est l'approche qui interpelle l'école : l'analyse de séquences, pour y mettre en évidence les gènes Hox, leur position, la mise en évidence des transposons est au centre de cette recherche. Et ces expériences-là se font au clavier, une nouvelle sorte de biologie "in silico" (BIST) qui prend de plus en plus de place dans la pratique de tous les biologistes.
Elle ne remplace pas la paillasse traditionnelle – ici l'étude de l'expression se fait chez des animaux – mais elle l'amplifie, la complète, prend souvent une place cruciale dans la construction des savoirs.
Mais elle demande de nouvelles compétences pour comprendre et mettre en perspective ces résultats, des compétences auxquelles beaucoup d'enseignants ne sont pas formés.
Elle est une opportunité pour l'école, pusiqu'elle permet aussi de nouvelles expériences: les ressources sont disponibles en classe avec un simple accès internet et les outils pour les traiter également.
Comment mettre en oeuvre ces outils en classe n'est pas facile à inventer, certains ont commencé à le faire. 
Un site établi sur la base de formations continues avec Marie-Claude BLATTER, de l'Institut Suisse de Bioinformatique, propose de nombreux scénarios http://doiop.com/bist

Sources

• Dessibourg, Olivier.(2010).Les serpents, si longs à cause des «gènes sauteurs» Le Temps jeudi 4 mars 2010 Extraits intranet.pdf
  
  Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.(2002) Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York: Garland Science; .
  Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
• Di-Poi, N., Montoya-Burgos, J. I., Miller, H., Pourquie, O., Milinkovitch, M. C., & Duboule, D. (2010). Changes in Hox genes' structure and function during the evolution of the squamate body plan. Nature, 464(7285), 99-103. doi:10.1038/nature08789  
• Duboule, D. (2007). The rise and fall of Hox gene clusters. Development, 134(14), 2549 -2560. doi:10.1242/dev.001065. Full Text (PDF)
• Kmita, M., & Duboule, D. (2003). Organizing Axes in Time and Space; 25 Years of Colinear Tinkering. Science, 301(5631), 331 -333. doi:10.1126/science.1085753  | extraitsintranet.pdf
• Levinsohn, E. M., Shrimpton, A. E., Cady, R. B., Packard, D. S., & Hootnick, D. R. (2004). Congenital vertical talus in four generations of the same family. Skeletal Radiology, 33(11), 649-654. doi:10.1007/s00256-004-0851-1
• Service de Presse de l'université de Genève (2010)
  

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Expériment@l, des données authentiques, 3 éclairages!

Les jours du Gène 2011

Les gènes sont une part importante de ce qui fait de nous  des humains, ils définissent la nature des êtres vivants, des plantes bio aussi. Ils sont très controversés quand ils sont vus comme OGM, dans un contexte qui ne dissocie pas toujours les enjeux economiques de l'agrobusiness, les enjeux géopolitiques et les propriétés relles des ADN dans les transferts horizontaux. Une meilleur compréhension de ce que sont les gènes clarifierait sans doute le débat.

Alors que les tests génétiques se banalisent et se commercialisent,  une meilleur compréhension des liens entre les gènes et l'environnement pourrait favoriser un débat serein sur des questions importantes.

Chaque année les jours du gène sont l'occasion de voir la recherche en action, de faire rencontrer à nos élèves des chercheurs,  de sentire l'ambiance des labos, et de révéler des passions pour la recherche parfois, d'aider les futurs citoyens à se faire une idée plus réalistes de la science et des enjeux de la recherche.
Il s'agit soit de faire venir un-e chercheur-e dans votre classe soit de vister un labo, voire de faire des manips.
Le site très ludique  gene-abc est aussi très utilisé en classe.

Une sélection  de l'offre abondante est rappelée ci-dessous mais tout est dans le site Les jours du Gène

La plupart des évènements sont disponibles toute l'année, mais Notamment une conférence le 24 mai, sur l’Intelligent Design.

Les enseignants intéressés s’adressent directement aux organisateurs, sur le site web ou par poste

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Les jours du Gène

Région Genevoise
Accueil » Les jours du Gène

Journées de la recherche en génétique 2011

Faites entrer la recherche de pointe dans votre salle de classe!

Souhaitez-vous donner l’opportunité à vos élèves d’acquérir un aperçu du monde de la recherche? Souhaitez-vous leur montrer à quel point la recherche en biologie influence notre vie de tous les jours?
Les Jours du Gène de cette année vous offrent cette opportunité. Par leur biais, il vous est ainsi possible d’inviter dans votre salle de classe/école des chercheurs (des professeurs aux doctorants) du domaine des sciences de la vie. Les chercheurs viendront vous rendre visite ainsi qu’à vos élèves, et vous expliqueront leur travail quotidien, ceci à l’aide de présentations orales passionnantes, d’images fascinantes et d’exemples de la vie de tous les jours. Il sera également possible, par la suite, que votre classe ou les élèves particulièrement intéressés participent à une visite du laboratoire du chercheur.
Les visites d’écoles et de laboratoires offrent la possibilité aux jeunes d’éveiller leur intérêt pour les sciences de la vie en se faisant une idée plus précise du monde de la recherche. La confrontation et le dialogue avec les chercheurs leur permettent de se former leur propre opinion et de vaincre d’éventuels craintes ou préjugés face à la science. Ceci est important en vue de l’exercice de leur droit de vote et de leur participation aux décisions prises dans ce domaine en Suisse. Ces échanges peuvent également inciter les jeunes à envisager une carrière dans le domaine des sciences de la vie.
Nous sommes heureux de vous proposer, dans le cadre des Jours du Gène de cette année, une grande variété de visites d’écoles et de laboratoires, et vous souhaitons, d’ores et déjà, une merveilleuse découverte du monde des sciences de la vie.

«Intelligent design»: L’imposture du créationnisme scientifique

24 mai 2011

Le «dessein intelligent» (Intelligent Design) est une tentative récente pour introduire l’idéologie néo-créationniste dans la sphère scientifique. La justification centrale de ce concept repose sur le fait que les mécanismes naturels seraient incapables de générer des êtres vivants complexes.  Pourquoi cette thèse est-elle incorrecte et en quoi cette approche est-elle inconciliable avec les fondements de la méthode scientifique?
Orateur: Prof. Michel Milinkovitch, Faculté des Sciences, Université de Genève
Date, lieu: 24 mai 2011, à 18h30, Uni-Dufour, auditoire U300
Entrée libre, une inscription n’est pas requise.

Organisation: Université de Genève et Pôle de Recherche National Frontiers in Genetics

www.jours-du-gene.ch

Offre de la région Genevoise pour toute l’année

Comment la soupe vous fait-elle grandir?

L’hydre d’eau douce fournit un modèle fantastique pour identi- fier les mécanismes qui permettent aux espèces animales de régénérer un tissu, un organe ou une partie de leur corps. Lorsque l’hydre est coupée en deux, chaque moitié est capable de régénérer la partie manquante. Nous étudions ces processus en essayant d’identifier quels gènes sont nécessaires et comment les cellules se transforment. Les gènes ont été extrêmement bien conservés depuis l’ancêtre commun de l’hydre et de l’homme, ce qui veut dire que les résultats de nos recherches pourraient aider à comprendre pourquoi nous régénérons si peu.

Prof. Brigitte Galliot, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

L’Afrique berceau de l’humanité

Le continent africain est le berceau de notre espèce, mais aussi celui de nombreuses inventions majeures de la préhistoire, telles que l’artisanat de la céramique ou la réduction du minerai de fer. Il a, en outre, vu l’épanouissement de grands empires médiévaux: en témoigne par exemple le pèlerinage à la Mecque effectué en 1324 par l’empereur du Mali Mansa Moussa, qui fut d’un tel faste qu’il fit chuter le cours de l’or sur toutes les places financières européennes, créant ainsi la convoitise des Euro- péens. Depuis 1988, une équipe pluridisciplinaire de l’Université de Genève mène des fouilles archéologiques pour exhumer des vestiges du passé ouest-africain méconnu.

Prof. Eric Huysecom, Département d’Anthropologie, Université de Genève

Le réveil de la graine au bois dormant

Certaines plantes ont mis au point des stratégies très astucieu- ses afin que leur progéniture passe le cap crucial de la germina- tion avec tous les indicateurs au vert. L’un des garde-fous visant à empêcher les «faux départs» se manifeste par un état de dormance de leurs graines, qui est maintenu jusqu’à l’apparition de conditions environnementales optimales. Nous étudions les processus permettant à l’embryon de sortir de sa léthargie, ainsi que le rôle des facteurs environnementaux.

Prof. Luis Lopez-Molina, Département de Biologie Végétale, Université de Genève

Comprendre la biodiversité pour mieux la protéger

La biodiversité génétique est fondamentale à toute forme de vie. Elle permet aux organismes de s’adapter aux changements envi- ronnementaux et de survivre en communautés sur de longues périodes. Comprendre comment cette diversité génétique se met en place et évolue au cours du temps est indispensable pour pouvoir la protéger efficacement. Nous verrons comment notre équipe explore les rivières d’Amazonie à la recherche d’espèces inconnues, comment les outils modernes de génétique permettent d’identifier les nouvelles espèces et comment ces connaissances nous permettent de reconstituer les processus évolutifs qui ont façonné la biodiversité actuelle.

D^r Juan Montoya, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

La face cachée de la vie marine

Dans cette conférence, nous allons à la rencontre des organismes unicellulaires qui foisonnent dans les océans mais, en général, passent inaperçus à cause de leur petite taille et de l’apparente simplicité de leurs formes. Ces organismes jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes marins et l’évolution de notre planète, mais c’est seulement récemment que leur grande diversité nous a été révélée, grâce au progrès de la génétique et au séquençage de l’ADN.

Prof. Jan Pawlowski, Département de Génétique et Evolution, Université de Genève

Les protéines chaperonnes, gardiennes du bien-être cellulaire

La cellule se trouve dans un état hautement organisé, grâce aux protéines qui jouent un rôle structurel, afin de faciliter la mobilité intracellulaire, ou qui régulent l’expression des gènes. Ces pro- cessus sont contrôlés et coordonnés par une famille de protéines appelées chaperonnes. Elles assistent d’autres protéines dans leur maturation et modulent également leur activité en les séquestrant ou en les assistant. Nous étudions notamment leur rôle dans le fonctionnement des récepteurs aux oestrogènes dans le cadre de certains cancers. Nous caractérisons aussi d’autres chaperonnes dont le rôle est encore inconnu.

Guillaume Mühlebach, étudiant en doctorat au Département de Biologie Cellulaire, Université de Genève

Génétique du développement sexuel

Comment devenons-nous un homme ou une femme? Dans notre laboratoire, nous cherchons à identifier les bases moléculaires régissant le développement sexuel d’un individu. Ces études ont pour but de mieux comprendre les multiples cas d’ambiguïtés sexuelles présents dans la population humaine.

Prof. Serge Nef et doctorante Céline Zimmermann, Département de Génétique et Développement, Université de Genève

La bioinformatique… une biologie un peu particulière

Les génomes de l’homme et du chimpanzé sont très similaires. L’oiseau est un lointain ancêtre du dinosaure. La puce d’eau a plus de gènes que l’homme. C’est la bioinformatique qui a permis toutes ces découvertes. Cette discipline récente crée des outils informatiques pour l’étude des sciences de la vie. Aujourd’hui, la quantité de données biologiques produites dans les laboratoires explose. Ces données ne peuvent plus être analysées manuellement, et la bioinformatique est devenue l’alliée indispensable des chercheurs. Grâce à elle, il est possible de concevoir des médicaments devant un écran d’ordinateur ou de retrouver à qui appartient un morceau d’ADN.

D^r Marie-Claude Blatter et Dr Patricia Palagi, SIB Institut Suisse de Bioinformatique

Les plantes ont-elles aussi besoin de vitamines pour leur bien être?

Les vitamines B1 et B6 sont des éléments essentiels pour notre santé, mais notre corps ne peut pas les fabriquer. Nous devons donc les absorber par l’alimentation, et les plantes en sont une des principales sources. Vous découvrirez pourquoi plus d’un demi-siècle fut nécessaire pour enfin comprendre que les plantes ont une manière bien particulière de fabriquer ces composés. Nous pourrons débattre ensemble des applications existantes ou potentielles liées à ce travail de recherche.

D^r Nicolas Szydlowski, Département de Biologie Végétale, Université de Genève

Les virus bactériens

Le bacteriophage T4 est le prototype des virus qui infectent et lysent les bactéries. Bien que les 60 gènes essentiels de T4 soient connus depuis 50 ans, la séquence du génome a révélé la présence de 120 gènes de fonction inconnue et qui n’ont pas de parents dans les génomes cellulaires connus. Pour tenter de comprendre la fonction de cette «matière noire» du vivant, nous étudions les effets de ces gènes en les introduisant et les exprimant dans des bactéries, en absence d’infection par T4.

Prof. Dominique Belin, Faculté médecine, Université de Genève

La chimie aussi bouge ! Cinetique et Catalyse: Formation Continue

Voici un message de Didier.Perret@unige.ch

La Section de chimie et biochimie vous propose une apres-midi conviviale de presentations attrayantes et de discussions sur le theme "Cinetique et catalyse: Tous les chemins menent-ils a Rome?", le mercredi 6 avril 2011, de 14h30 a 17h30 (voir l'affiche en annexe).

Apres un accueil par le President de la Section de chimie et biochimie, le Dr Tomasz Wesolowski proposera une approche theorique de la cinetique et de la catalyse (Loi d'Arrhenius: Du becher a la molecule").
Les subterfuges permettant aux cellules vivantes de gouverner les reactions biochimiques seront ensuite illustres par le Dr Jos Cox ("Enzymes et catalyse dans le monde du vivant").
Finalement, le Prof. Peter Kundig illustrera les moyens que le chimiste se donne pour controler ses reactions en laboratoire ("Developpement de nouveaux catalyseurs asymetriques").

Pour des raisons organisationnelles, les personnes souhaitant participer a l'evenement sont priees de confirmer leur presence aupres de info-chimie@unige.ch jusqu'au lundi 4 avril.

L'evenement, qui s'adresse principalement aux enseignant-e-s du secondaire superieur et a leurs classes, est ouvert a toute personne interessee par les aspects chimiques et biochimiques de la cinetique et de la catalyse. N'hesitez donc pas a diffuser l'information aupres de vos collegues.
Une ample place sera laissee aux questions du public et l'evenement se terminera par une verree permettant de continuer agreablement les discussions.
Un CD des interventions sera envoye a toute personne interessee.
Nous transmettrons ulterieurement les noms des enseignants genevois au Service de la Formation Continue pour que leur participation soit prise en compte.

En esperant vous compter nombreux/ses parmi nous le 6 avril, je vous adresse mes plus cordiales salutations.

Dr Didier PERRET