Genetics, the Swiss Army knife of biology

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.

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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…

Circular representation of the distribution and recombination of SNPs (minor variations in the genome within a population or species that cause morphological differences or a predisposition to certain diseases). Here, research scientists have compared lines of the cc1 clonotype of group B Streptococcus agalactiae (GBS) to the Streptococcus agalactiae bacterium line, which is a major cause of neonatal bacterial infections. The recent development of new sequencing technologies means these…

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…

Phylogenetic tree describing the propagation of HIV-1 subtype C, generated with the PhyML software package using more than 3000 sequences of the virus from across the world. The tree provides an overview of how the sequences have evolved, with the colour scheme used to link this evolution to geography and risk factors. Each branch (coloured line) represents the evolution of a viral sequence. The length of the branches varies according to the estimated number of mutations. The junctions between…

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.

Taxonomic tree of dynamic abundance obtained using quantitative metagenomic analysis. This analysis involves identifying associations between a microbiome, different environmental conditions and individuals with particular characteristics (diseases, geographical origin, etc.). Here, research scientists have studied the intestinal microbiome of mice infected with the bacterium Listeria monocytogenes. In this experiment, the abundance of Alloprevotella and Allobaculum bacteria populations is…

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…

Plate holding RNA samples for testing and RT-qPCR (reverse transcription – quantitative polymerase chain reaction) reagents. This plate is inserted into the LightCycler instrument, which carries out the RT-qPCR reaction. The RNA is transformed into DNA, then amplified. The aim is to find out whether there is HIV (human immunodeficiency virus) in the sample, and in what quantity.

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…

A plate of mature maize leaves produced for the maize development dynamics study. Scientists are interested in estimating the surface area and shape of the leaves, by making measurements at regular intervals on several plants with different genotypes. These measurements are used to describe each genotype. Scientists at the Quantitative Genetics and Evolution unit in Le Moulon are studying the genetic, epigenetic and molecular control of qualitative and quantitative characteristics and their…

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…

CRISPR-Cas9 is an innovative molecular scissors technique that can be used to modify the genome in a targeted way. Here, it has been used to delete the BRI1 gene of Arabidopsis thaliana, which is involved in the perception of a plant growth regulator. Among the non-mutant plants of normal size can be seen mutant plants recognizable due to their small size and bud-like appearance. The acronym CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, refers to a set of similar sequences…

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).

Cells in the process of dividing during the metaphase (i.e. the second phase in the mitotic cell-division sequence), observed using fluorescence microscopy. DNA is marked in blue, histone H3 in green, and cytochrome C (released by mitochondria upon cell death) in red. Here, scientists are analysing this stage of mitosis as part of a study into a particular type of cell-death: mitotic catastrophe. This phenomenon is caused either by a defect in the cell cycle sequence or by a DNA alteration…