La génétique, couteau suisse de la biologie

Précipité d'ADN extrait de tissu biologique de souris. L'ADN se présente sous forme de filaments blanchâtres formant la "méduse". Il est soumis à différents traitements enzymatiques pour localiser les sites de translocations chromosomiques. La translocation est une aberration chromosomique au cours de laquelle un segment de chromosome coupé va se fixer sur un chromosome non homologue. Cette aberration chromosomique peut affecter les cellules B (lymphocytes B), productrices des anticorps, et…

Séquençage du génome viral du SARS-CoV-2 sur un séquenceur de troisième génération. Cette technique permet de détecter les mutations du génome du virus. Les mutations résultent d’erreurs lors de la réplication virale (le processus par lequel le virus se multiplie). Les étudier permet de tracer la diffusion de l’épidémie de covid-19 en suivant les lignées de virus dans l’espace et dans le temps. On peut aussi repérer les mutations qui impactent l'évolution de l’épidémie, comme la résistance des…

L'utilisation du microscope mathématique (transformée en ondelettes) pour analyser la complexité du génome permet d'extraire des informations structurelles sur le compactage de l'ADN dans le noyau cellulaire. Cette image donne une représentation espace(x)/échelle(y) de l'organisation hiérarchique (arborescente) des séquences d'ADN où est codée cette information structurelle.

Culture de neurones dérivés d'iPSC marqués avec le marqueur somato-dendritique MAP2+ (rouge) et un marquage post-synaptique (PSD95, vert). Le noyau est contremarqué au Hoechst bleu. Cette image a été réalisée dans le cadre d'une étude sur la compréhension des mécanismes moléculaires sous-jacents aux troubles du spectre autistique (TSA). L’origine de ces troubles neuro-développementaux complexes reste en effet souvent inconnue. En analysant les cellules souches olfactives de patients autistes,…

Carte génomique du virus géant ”Pandoravirus salinus” découvert dans les sédiments des côtes chiliennes en 2013. Le nombre de ses gènes rivalise avec celui de certains microorganismes cellulaires eucaryotes. Le terme "Pandoravirus" évoque à la fois sa forme en amphore et son contenu génétique mystérieux. Seul un infime pourcentage (6%) des protéines codées par les 2 500 gènes de "Pandoravirus salinus" ressemble à des protéines déjà répertoriées dans les autres virus ou organismes cellulaires…

Chevaux courant dans les steppes de Mongolie intérieure, en Chine. Le cheval moderne a été domestiqué environ 2 200 ans avant notre ère. Il est originaire des steppes pontiques, dans le nord du Caucase, et s'est répandu en Asie et en Europe durant les siècles suivants, remplaçant les populations sauvages qui peuplaient jusque là ces régions. Pour parvenir à cette conclusion, une équipe internationale de scientifiques a rassemblé, séquencé et comparé 273 génomes de chevaux anciens dispersés à…

Lupin blanc, "Lupinus albus". Cette image est en lien avec des travaux sur le décryptage du génome du lupin blanc. Cette plante possède un système racinaire très adapté aux sols pauvres ; grâce à ses racines protéoïdes, elle extrait le phosphate du sol de manière très efficace. Le décryptage de son génome représente une étape majeure vers la compréhension de ce mécanisme. Il pourrait permettre d'accélérer tous les programmes de sélection du lupin et aider à faire de cette légumineuse un atout…

Particules virales vues en microscopie électronique à balayage : "Pithovirus sibericum" (en vert), "Mollivirus sibericum" (en rouge), "Pandoravirus salinus" (en bleu) et "Mimivirus" (en violet). Ils appartiennent à différentes familles de virus géants, des virus dont la taille et la complexité génétique rivalisent avec les organismes cellulaires et qui pourraient jouer un rôle métabolique majeur dans de nombreux écosystèmes. Les scientifiques ont étudié leur épigénome, c'est-à-dire l’ensemble…

Méduse "Clytia", dont le génome a été décodé. Ces recherches ont mis en évidence les gènes impliqués dans le développement de la méduse, dont certains sont présents aussi chez l’homme, et questionnent l’origine évolutive de ce cnidaire, apparu sur la planète il y a plus de 500 millions d’années.

Papillon "Heliconius numata", forme "Heliconius numata silvana", à Tarapoto au Pérou. Ce papillon est une espèce amazonienne dont les motifs colorés sont des signaux d'avertissement de toxicité envers les prédateurs. Plusieurs formes colorées coexistent au sein des populations, portées par des inversions chromosomiques distinctes. Ces inversions bloquent la recombinaison génétique et empêchent les caractères des différentes formes colorées de se mélanger entre eux. La forme "silvana" que l’on…

Représentation circulaire de la distribution et de la recombinaison de SNPs (qui sont des variations mineures du génome au sein d’une population ou d’une espèce, à l’origine de différences morphologiques mais aussi de certaines prédispositions à des maladies). Ici, les chercheurs ont comparé des lignées de clonotype cc1 du groupe B de "Streptococcus agalactiae" (GBS) avec celle de la bactérie "Streptococcus agalactiae", principale cause d'infections néonatales bactériennes. Les récents…

Image améliorée d'une coupe fine de "Pandoravirus quercus", observé en microscopie électronique. Cette souche découverte à Marseille appartient à la famille de virus géants pandoravirus, caractérisés par leur forme en amphore et leur génome géant et atypique. Ils ne partagent que la moitié de leurs gènes codant pour des protéines, ce qui n'est pas la norme dans une même famille. Les nombreux gènes orphelins (sans équivalent chez d'autres organismes) et leur diversité d'un cas à l'autre laissent…

Criblage génomique pour trouver quels sont les gènes qui ont permis à l'espèce humaine de s'adapter aux différents environnements rencontrés. Ce crible s'est fait à partir de 1 000 génomes séquencés et utilise des techniques modernes d'apprentissage statistique. Les gènes trouvés correspondent à des gènes de la pigmentation et de la thermorégulation.

Modélisation en 3D de l'organisation des chromosomes dans le noyau d'une cellule, réalisée à partir des données d'activité de ses gènes. Les couleurs noir, bleu et vert correspondent à différents types de gènes inactifs alors que le jaune représente les gènes actifs. La simulation utilisée a nécessité environ une à deux journées de calcul. Cette modélisation permet aux chercheurs de mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques et biologiques qui contrôlent le repliement de l'ADN dans le…

Arbre phylogénétique décrivant la propagation du sous-type C du VIH-1, généré via le logiciel PhyML à partir de plus de 3 000 séquences du virus provenant du monde entier. L’arbre décrit globalement l’évolution des séquences, le système de coloration est utilisé pour corréler cette évolution à la géographie et aux facteurs de risque. Chaque branche (ligne colorée) représente l’évolution d’une séquence virale. La longueur des branches varie en fonction du nombre estimé de mutations. Les…

Algue rouge "Chondrus crispus", connue aussi sous le nom de pioka, prélevée au large de Roscoff dans le Finistère. Le premier séquençage du génome d'une algue rouge a été réalisé sur cette algue d'environ 20 cm de longueur, très commune sur les côtes rocheuses de l'Atlantique nord. Son génome s'est révélé petit et compact pour un organisme multicellulaire. Il y a plus d'un milliard d'années, les algues rouges auraient subi, du fait de conditions environnementales extrêmes, une perte massive de…

Mise en place d'une lame "flow cell" dans un séquenceur haut-débit (HiSeq 2000 Illumina). C'est une lame de verre sur laquelle est fixé l'ADN qui va être séquencé. La réalisation d'un processus complet par la machine, ou "run", dure de 3 à 11 jours selon le type de séquençage demandé. Genoscope, plateforme national de séquençage.

Visualisation de la position des réactifs à installer sur un séquenceur haut-débit (HiSeq 2000 Illumina). Ce séquenceur permet de réaliser en 3 à 11 jours, le séquençage des molécules d'ADN préalablement fixées et amplifiées sur une lame de verre. Genoscope, plateforme national de séquençage.

Mise en place d'une lame "flow cell" dans un séquenceur haut-débit (HiSeq 2000 Illumina). C'est une lame de verre sur laquelle est fixé l'ADN qui va être séquencé. La réalisation d'un processus complet, ou "run", dure de 3 à 11 jours selon le type de séquençage demandé. Genoscope, plateforme national de séquençage.

Arbre taxonomique d’abondance dynamique obtenu par analyse de métagénomique quantitative. Cette analyse permet d’identifier des associations entre un microbiome, différentes conditions environnementales et des individus présentant des caractéristiques particulières (maladies, origine géographique…). Ici, les chercheurs ont étudié le microbiome intestinal de souris infectées par la bactérie "Listeria monocytogenes". Dans cette expérience l’abondance des populations de bactéries "Alloprevotella"…

Traduction d'un ARN messager (ARNm, les points verts sur l'image), observée de l'intérieur d'un embryon de drosophile en développement. Les noyaux de l'embryon sont colorés en violet. L'image a été acquise avec un microscope à feuille de lumière de type MuViSPIM. Des scientifiques ont pu visualiser pour la première fois en temps réel l’étape de traduction de molécules d'ARNm individuelles dans l’embryon de drosophile grâce au système SunTag. En quantifiant, où, quand et avec quelle dynamique la…

Séquençage du génome viral du SARS-CoV-2 sur un séquenceur de troisième génération. Cette technique permet de détecter les mutations du génome du virus. Les mutations résultent d’erreurs lors de la réplication virale (le processus par lequel le virus se multiplie). Les étudier permet de tracer la diffusion de l’épidémie de covid-19 en suivant les lignées de virus dans l’espace et dans le temps. On peut aussi repérer les mutations qui impactent l'évolution de l’épidémie, comme la résistance des…

Analyse de l'expression de gènes de l'immunité dans des macrophages par la technique de RNA-FISH à l'aide d'un microscope confocal. Le principe est de marquer des ARN par des sondes fluorescentes et les images sont ensuite analysées à l'aide d'un microscope. Les scientifiques étudient depuis de nombreuses années les mécanismes biologiques responsables des différences liées au sexe dans l'immunité. Leur hypothèse est que les hormones sexuelles (œstrogènes et androgènes), via leurs récepteurs…

Analyse de l'expression de gènes de l'immunité dans des macrophages par la technique de RNA-FISH à l'aide d'un microscope confocal. Le principe est de marquer des ARN par des sondes fluorescentes et les images sont ensuite analysées à l'aide d'un microscope. Les scientifiques étudient depuis de nombreuses années les mécanismes biologiques responsables des différences liées au sexe dans l'immunité. Leur hypothèse est que les hormones sexuelles (œstrogènes et androgènes), via leurs récepteurs…

Plaque, dans laquelle sont contenus les échantillons d’ARN extraits à tester, ainsi que les réactifs de RT-qPCR (Reverse transcription - quantitative polymerase chain reaction). Cette plaque est insérée dans un appareil, le LightCycler, permettant d’effectuer la réaction de RT-qPCR. L'ARN est transformé en ADN puis amplifié. L'objectif est de savoir s'il y a du VIH (virus de l'immunodéficience humaine) dans l'échantillon et en quelle quantité.

Vortex d'un échantillon de sol lors de l'extraction d'ADN pour une analyse métagénomique. Il s'agit ici de vortexer une matrice de billes avec l'échantillon de sol pour lyser les micro-organismes présents et ainsi libérer l'ADN. Cet ADN est analysé afin de déterminer la diversité et la composition des communautés bactériennes présentes dans des échantillons de sol. Ces échantillons proviennent de 160 populations naturelles d'arabette localisées dans l'ouest de la région Midi-Pyrénées. Le…

Planche de feuilles de maïs matures constituée dans le cadre de l'étude de la dynamique de développement du maïs. Les chercheurs souhaitent estimer la surface et la forme des feuilles par le biais de mesures effectuées à intervalles réguliers, sur plusieurs plants de différents génotypes. Ces dernières servent à caractériser chaque génotype. Les chercheurs de l'unité de Génétique Quantitative et Évolution - Le Moulon étudient le contrôle génétique, épigénétique et moléculaire de caractères…

ARN polymérase de SARS-CoV-2 (en bleu) effectuant la réplication de l’ARN viral (en rouge). Les virus étant incapables de répliquer leur matériel génétique eux-mêmes, ils utilisent la machinerie cellulaire de l'hôte qu'ils ont infecté. Les cellules infectées se mettent alors à produire de nouveaux virus au détriment de leurs fonctions vitales. Les médicaments antiviraux visent à bloquer ce processus afin de ralentir ou de stopper la propagation du virus dans l'organisme. L'utilisation d…

Mutants nains d'arabette des dames, "Arabidopsis thaliana", issus de la technique CRISPR-Cas9. Cette technique innovante de "ciseaux moléculaires" permet de modifier le génome de façon ciblée. Elle peut être mise en œuvre de façon simple et efficace sur tous types de cellules. Elle a été utilisée ici pour supprimer le gène BRI1 d'"Arabidopsis thaliana" dont le mutant est connu pour donner des plantes naines chez "Arabidopsis thaliana". On retrouve, parmi des plantes non mutées de taille normale…

Micrographie électronique du tissu adipeux brun de rat agé de 7 jours. On observe sur ce cliché plusieurs cellules, avec le noyau d'une cellule (le disque moucheté), de nombreuses gouttelettes de lipides (les grands disques blancs) et de très nombreuses mitochondries. (Grossissement x 12.000).

Cellules HeLa en cours de métaphase anormale, observées en microscopie optique à fluorescence. La métaphase est la troisième phase de la division cellulaire par mitose. L'ADN est marqué en bleu, la protéine histone H3 est marquée en vert (H3 est une des protéines du nucléosome sur lequel s'enroule l'ADN pour former le chromosome). Le cytochrome C, qui est relargué par les mitochondries lors de cette mort cellulaire, est visible en rouge. La métaphase est anormale car il y a plusieurs…