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L’informatique peut-elle remplacer l'expérimentation dans l'étude de la fonction des gènes ?

Introduction

Il serait impossible de présenter l’ensemble des techniques permettant l’étude de la fonction des gènes, tant elles sont nombreuses et en constante évolution. De plus, n’étant pas spécialistes des différents domaines, nous ne pourrons expliquer précisément l’ensemble des méthodes, c’est pourquoi nous nous limiterons à présenter ce qui est accessible à notre niveau.
Nous présenterons donc les différentes méthodes utilisées en indiquant au fur et à mesure les sources utilisées, et en illustrant le plus possible, soit par des schémas personnels, soit par des schémas provenant des références que nous avons consultées.

Notre réflexion est basée sur le cas particulier des bactéries

Pourquoi les bactéries ?

En raison de la complexité de nombreux êtres vivants, nous nous restreindrons à présenter les méthodes utilisées sur les procaryotes.
En effet, les procaryotes sont des êtres vivants bien plus simples que les eucaryotes (cf. tableau) et il est donc plus aisé d’étudier leurs gènes.

Procaryotes	Eucaryotes
Pas de membrane nucléaire	Membrane nucléaire
Pas de noyau	Présence d’un noyau
Pas de mitose ni de méiose	Mitose et méiose
Absence de mitochondries, d’appareil de Golgi, de réticulum endoplasmique	Présence de mitochondries(1) (et de chloroplastes(1) chez les végétaux), d’appareil de Golgi, de réticulum endoplasmique
Petits ribosomes (70S(2) = 50S + 30S)	Grands ribosomes (80S = 60S + 40S)
Pas de glycosylation	Glycosylation
Pas d’introns : un gène code pour une protéine	Présence d’introns : un gène peut coder pour plusieurs protéines
Présence d’ARN polycistronique	Pas d’ARN polycistronique

⁽¹⁾ Les mitochondries et les chloroplastes possèdent leur propre ADN.
⁽²⁾ Le svedberg, de symbole S, est une unité de mesure du taux de sédimentation qui varie en fonction de la taille et de la forme des macromolécules

Tableau : Différence entre procaryotes et eucaryotes

Comme nous pouvons le lire dans le tableau, l’absence d’introns, d’organites internes et la présence de gènes polycistroniques font que la transcription du gène et le processus de la composition de séquences d’acides aminés de la protéine sont plus faciles à connaître. En outre, il n’y a pas ou peu de remodelage secondaire (absence de glycosylation). La structure de la protéine en est donc plus facilement déductible de la simple séquence d’acides aminés.
Si dans ce modèle, la comparaison entre outils expérimentaux et informatiques est déjà très complexe à notre niveau de compétence, nous n’avons pas voulu dans ce travail nous lancer dans la comparaison de ces méthodes chez les eucaryotes, où la complexité augmente considérablement. Cependant, même si la connaissance des procaryotes est plus complète que celle des eucaryotes et les outils existants mieux définis, les conclusions que nous pourrions en tirer seraient du même ordre.
Aussi nous proposerons une généralisation de nos comparaisons entre les méthodes expérimentales et informatiques, avant de présenter la conclusion de notre travail bibliographique.

Présentation des bactéries

Les bactéries, les plus anciennes formes de vie autonome connues, sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes (cf. supra). La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les bactéries mesurent quelques micromètres de long et peuvent présenter différentes formes : des formes sphériques (coques), des formes allongées ou en bâtonnets (bacilles). Leurs sources de nourritures sont très variées en fonction des espèces, et des lieux où elles prolifèrent mais elles peuvent souvent se multiplier avec des substrats simples. On considère que l’on connaît moins de 1% des bactéries existantes sur la Terre.

Figure : Bactérie Salmonella

Comment identifier la fonction des gènes dans le génome d’une bactérie ?

Différentes méthodes sont habituellement utilisées pour identifier la fonction des gènes. Elles peuvent être soit expérimentales soit informatiques ou même souvent combiner les deux. Nous allons les présenter successivement.

Plan

Problématique

• Introduction
• Les méthodes expérimentales
• Les méthodes bioinformatiques
• Conclusion
• Bibliographie

Annexe : le séquençage

• Introduction
• Présentation du séquençage
• Chimie des molécules du vivant et technologie de l'ADN
• Historique du séquençage
• Comment se fait le séquençage ?
• Intérêt et buts du séquençage
• Les acteurs de la recherche
• La guerre privé-public
• Bibliographie

Annexe : autre

• La PCR