La structure des acides nucléiques

Structure et fonction des acides nucléiques

• Connaître la structure des acides nucléiques, savoir reconnaître1 les molécules simples

dont ils sont constitués, les classer d’après leurs propriétés ou leurs fonctions.

Cette partie nécessite la reconnaissance des structures de l’acide phosphorique, du ribose

et du désoxy-ribose, des bases puriques et pyrimidiques.

L’étudiant doit savoir reconnaître n’importe quelle base, nucléoside, nucléotide ou nucléoside

polyphosphate. Il doit savoir identifier les liaisons riches en énergie des nucléosides

polyphosphates et distinguer les groupements phosphates (α, β, γ) présents dans ces molécules.

Il doit savoir interpréter et manipuler les différentes représentations de la structure primaire

du DNA et du RNA, préciser la nature des liaisons impliquées dans l’enchaînement des nucléotides,

distinguer une extrémité 5’ d’une extrémité 3’ et manipuler les unités de taille

(kb, kpb, Mpb...).

Sur des schémas qui lui seront présentés, il doit savoir reconnaître les liaisons impliquées

dans la complémentarité des bases ainsi que les éléments structuraux essentiels d’une double

hélice de DNA, de la chromatine ou des différentes espèces de RNA.

Connaissant la composition en bases de deux DNA de même taille, il doit savoir prédire les

différences de température de fusion et expliciter les raisons de leur choix.

Méthode d’étude des acides nucléiques

• Connaître les méthodes permettant d’étudier le DNA des malades (obtention, purification,

conservation) y compris dans leur aspect éthique.

• Décrire l’activité de quelques enzymes qui permettent l’étude des acides nucléiques et

être capable de montrer l’effet de ces enzymes sur un exemple détaillé (séquence

d’acide nucléique). Cet objectif comprend au moins les activités des endonucléases de

restriction, les polymérases, les ligases et les topoisomérases.

• Expliquer le mécanisme de l’amplification du DNA par PCR (il ne s’agit pas des mé-

1. Savoir reconnaître

corps chimique : nommer un corps dont on voit la formule développée ;

réaction : désigner l’enzyme au vu de l’équation chimique ;

voie métabolique : désigner la voie métabolique au vu de son bilan chimique.

La structure des acides nucléiques

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thodes ou des techniques, seulement du principe qui est utilisé).

— Expliquer le principe de la PCR et de la RT-PCR

— Enumérer les principaux constituants du milieu de réaction d’une PCR

— Citer un exemple d’application de la PCR en diagnostic médical

• Donner un exemple1 de diagnostic fondé sur une variation de longueur de fragments

d’acides nucléiques (RFLP).

• Enumérer les facteurs qui permettent l’hybridation de deux brins d’acides nucléiques.

• Savoir interpréter2 les résultats d’une technique d’hybridation avec une sonde

(Southern ou Northern blots, puces à DNA) et son application à un diagnostic.

• Expliquer le mécanisme d’un séquençage d’acide nucléique.

• Donner un exemple de préparation et d’utilisation d’un DNA complémentaire.

Sans avoir à mémoriser les détails des modes opératoires, l’étudiant doit avoir acquis la notion

que des méthodes simples permettent d’extraire et de purifier, à partir de cellules eucaryotes,

les différentes formes de DNA et de RNA qu’elles renferment. Il doit avoir acquis

la notion des problèmes éthiques soulevés par la constitution d’une banque de DNA génomique

humain.

Il doit savoir reconnaître/représenter le mode d’action des principales enzymes impliquées

dans la manipulation du DNA : endonucléases, incluant les endonucléases de restriction,

ligases, DNA polymérases.

Il doit être capable d’interpréter des données expérimentales obtenues par les méthodes

couplant électrophorèse et hybridation sur filtre (Southern blots).

Ayant acquis la notion d’oligonucléotides de synthèse (sans aucun détail sur les méthodes

mises en oeuvre), de cDNA, de vecteurs plasmidiques ou phagiques, il doit savoir expliquer

les grands principes de l’étude du DNA génomique, en maîtrisant la notion de clonage.

Il doit savoir lire un gel de séquence et, à l’aide de la table de code génétique, convertir une

séquence nucléique en séquence peptidique, manipulant ainsi les notions de brin sens et

non-sens et de cadre de lecture. Sur des séquences comparées, il doit savoir identifier des

mutations, ponctuelles ou étendues, et leurs conséquences fonctionnelles (arrêt prématuré

de la traduction, décalage du cadre de lecture…). La connaissance ainsi acquise du séquençage

doit lui permettre de maîtriser les notions de discontinuité des gènes, en distinguant

les exons et les introns, et de modifications post-transcriptionnelles, incluant pose de la

coiffe, épissage et polyadénylation.

L’étudiant doit savoir interpréter des résultats expérimentaux obtenus par une technique

d’amplification génique (PCR), qu’il s’agisse d’analyse du génome, d’étude d’expression

de gène ou de préparation de matériel pour un clonage ultérieur.