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UNE BIOLOGIE POUR LE DÉVELOPPEMENT
UNE BIOLOGIE POUR LE DÉVELOPPEMENT
François Gros
Préface de JeanMichel Roy
17, avenue du Hoggar Parc d’Activité de Courtabœuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France
ISBN: 9782759803668
Imprimé en France
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les " copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective ", et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, " toute repré sentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite " (alinéa 1er de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences 2009
PRÉFACE
SOMMAIRE
..............................................................................................
INTRODUCTION GÉNÉRALE ................................................................
I. LE FABULEUX DESTIN DE LA BIOLOGIE
I.1. APERÇUS HISTORIQUES .................................................................  I.1.1. La vision des anciens ..................................................................  I.1.2. L’épopée naturaliste et la physiologie expérimentale ...............  I.1.3. À la recherche d’un formalisme unificateur du vivant (enzyme,  métabolismes, bioénergétique) .........................................................
I.2. LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE ET SES RÉALISATIONS  I.2.1. La biologie moléculaire du gène (double hélice, expression et  régulation génétiques, le « dogme central ») ..................................... lADN et double hélice........................................................ lFonction des gènes et régulation (premiers concepts)...  I.2.2. Le code génétique – Le transfert de l’information génétique :  transcription et traduction du code génétique ................................... lL’ARN messager et le code génétique.............................. lSynthèse des protéines.....................................................  I.2.3. Régulation des gènes – Le répresseur – L’opéron lactose........  I.2.4. Le dogme central de la Biologie moléculaire ............................
I.3. GÉNIE GÉNÉTIQUE – CONSÉQUENCES À CARACTÈRE FONDAMENTAL – APPLICATIONS.......................................................  I.3.1. Génie génétique – Découverte – Biologie des organismes  supérieurs ............................................................................................  I.3.2. ExonsIntrons ............................................................................  I.3.3. Épissage .....................................................................................  I.3.4. Ribozymes et monde des ARN ..................................................
I.4. LA COMPLEXITÉ DU MATÉRIEL GÉNÉTIQUE CHEZ LES ORGANISMES « EUCARYOTIQUES » ...........................................  I.4.1. Compaction de la chromatine – Nucléosomes ..........................  I.4.2. Modifications épigénétiques......................................................  I.4.3. Régulation positive – Promoteurs – Séquences cisrégulatrices
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Une biologie pour le développement
I.4.4. ADN codant et non codant ........................................................ I.4.5. Éléments répétitifs.....................................................................
I.5. GÉNOMIQUE – DONNÉES GÉNÉRALES – CONSÉQUENCES – APPLICATIONS........................................................................................  I.5.1. Génomique structurale et fonctionnelle .................................... lLes « surprises » de la génomique – Le nombre des gènes I.5.2. Polymorphisme génétique – Les SNP .......................................  I.5.3. Une Biologie des « Ensembles moléculaires » : transcriptomes  – protéomes......................................................................................... lTranscriptomes – Puces à ADN...................................... lProtéomes......................................................................... lInteraction des protéines................................................. lDu génome au phénome !................................................  I.5.4. Qu’estce qu’un gène ? La biologie des systèmes ......................
I.6. UN SOUFFLE NOUVEAU EN BIOLOGIE MOLÉCULAIRE – LE MONDE DES ARN ET LES PHÉNOMÈNES D’INTERFÉRENCE – RETOUR EN FORCE SUR L’ÉPIGÉNÉTIQUE .......................................  I.6.1. Le monde des ARN.....................................................................  I.6.2. SiARN et micro ARN ................................................................ lFormation – Transport et appariements des microARN  (Drosha, Exportine, Dicer et Risc)..................................... lApplications.....................................................................  I.6.3. Retour en force sur l’épigénétique – Quand l’hétérodoxie  devient symbole d’ouverture............................................................... lMéthylation de l’ADN...................................................... lRépression transcriptionnelle des transposons............. lEmpreintes parentales..................................................... lInactivation du chromosome X....................................... lModifications des histones et rôle des variants d’histones  dans le contrôle épigénétique.............................................
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I.7. DE LA BIOLOGIE CONTEMPORAINE AUX DÉFIS DU DÉVELOPPEMENT. .......................................................................... 93  I.7.1. Réflexions sur la biologie contemporaine.................................. 93  I.7.2. Que peuvent les sciences pour un développement durable ?  Le rôle de la biologie ........................................................................... 95  I.7.3. Santé........................................................................................... 96  I.7.4. Agriculture ................................................................................. 97  I.7.5. EnvironnementBiodiversité – Évolution ................................. 98  I.7.6. Remarques générales ................................................................. 100
Les frontières de la science
II. LA BIOLOGIE ET LES GRANDS DÉFIS DU DÉVELOPPEMENT
II.1.SANTÉ.............................................................................................. II.1.1. Maladies infectieuses (renouveau de la microbiologie, vaccins,  diagnostics et thérapeutiques antivirales, zoonoses, maladies à  prions) ..............................................................................................  II.1.1.1. Le retour des maladies infectieuses – Les maladies de la  pauvreté – Maladies tropicales négligées......................................  II.1.1.2. La microbiologie et son renouveau................................... lConsidérations générales................................................ lLes facteurs d’un renouveau en microbiologie............... lGénomique et virulence................................................... lLes cellules cibles et les mécanismes de pénétration  des bactéries pathogènes.................................................... lGènes de susceptibilité..................................................... lEnvironnement et réservoirs d’agents pathogènes........  II.1.1.3. Vaccinologie ...................................................................... lAperçus historiques et généralités.................................. lDivers types de vaccins.................................................... lLes défis posés par le SIDA, le paludisme et la tuberculose II.1.1.4. Les zoonoses...................................................................... lSIDA (les virus HIV)........................................................ lSRAS................................................................................. lEbola.................................................................................lChikungunya.................................................................... lGrippe aviaire.................................................................. lMarburg, WestNile......................................................... lRecherches récentes.........................................................  II.1.1.5. Diagnostics et thérapies des maladies virales – Un aperçu...... lThérapies antivirales.......................................................  II.1.1.6. Les maladies à prions........................................................ lLa protéine « prion » PrPsc............................................. lMaladies à prions............................................................  II.1.2 Maladies génétiques – Thérapie génique..................................  II.1.2.1. Historique .........................................................................  II.1.2.2. L’exemple de la myopathie de Duchenne (DMD) –  Un cas d’école.................................................................................  II.1.2.3. Les affections neurologiques ............................................  II.1.2.4. Gènes de susceptibilité – Polymorphismes et maladies  – Gènes du système HLA............................................................... lSystème HLA et prédispositions aux maladies............... lGènes de susceptibilité et polymorphismes type SNP....
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Une biologie pour le développement
 II.1.2.5. Thérapie génique – Le gène médicament et la chirurgie  du gène ........................................................................................... lTravaux d’A. Fischer et M. Cavazzana Calvo................. lLa stratégie du « saut d’exon »........................................  II.1.2.6. Maladies et malformations congénitales de l’enfant ....... II.1.3. Cellules souches et thérapie cellulaire (un espoir pour les maladies dégénératives)......................................................................  II.1.3.1. Considérations sur la biologie du développement ...........  II.1.3.2. Cellules souches adultes ................................................... lCellules souches sanguines.............................................. lAutres types de cellules souches adultes......................... lCellules souches neurales................................................. lPlasticité des cellules souches adultes.............................  II.1.3.3. Cellules souches embryonnaires ...................................... lHistorique......................................................................... lDécouverte des cellules souches embryonnaires humaines  et applications potentielles................................................. lRisques.............................................................................. lTransfert nucléaire somatique (clonage thérapeutique) –  clonage reproductif chez l’animal......................................  II.1.3.4. Aspects éthiques dans l’utilisation des cellules souches  embryonnaires ............................................................................... II.1.4. Vieillissement – Sénescence et mort cellulaire (Apoptose) – Cancers ..............................................................................................  II.1.4.1. Vieillissement – Considérations générales ......................  II.1.4.2. Génétique et longévité...................................................... lRelations entre génomique et longévité dans l’espèce  humaine......................................................................................... lSur les causes du vieillissement physiologique............... lVieillissement moléculaire – Effets des radicaux libres.  II.1.4.3. Sénescence cellulaire ........................................................  II.1.4.4. Apoptose – Mort cellulaire programmée.........................  II.1.4.5. Apoptose et cancers ..........................................................  II.1.4.6. Mécanismes moléculaires de l’apoptose ..........................  II.1.4.7. Cancers.............................................................................. lDonnées épidémiologiques.............................................. lCancers dans le monde et leur incidence grandissante  dans les pays en développement........................................ lBiologie du cancer – Oncogènes – Gènes suppresseurs –  Systèmes de réparation...................................................... lGènes sentinelles.............................................................. lSystèmes de réparation et cancers..................................
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Les frontières de la science
lFacteurs épigénétiques.................................................... lContrôle épigénétique du développement des cellules  souches cancéreuses............................................................ II.2. AGRICULTURE – NUTRITION – NOURRIR LES HOMMES – LES DÉFIS DE LA MALNUTRITION – PLANTES TRANSGÉNIQUES (DONNÉES, ESPOIRS ET CRAINTES) ...................................................  II.2.1. Nourrir la communauté des hommes – Les données du  problème et les défis à relever.............................................................  II.2.1.2. Une crise alimentaire mondiale – Le « retour de la faim »..  II.2.2. Apports de la génomique .........................................................  II.2.3. Les plantes transgéniques – Quelques données générales ..... lPrincipaux types de modifications introduites par  transgénèse végétale à des fins agricoles...........................lSécheresse et salinité........................................................ lAutres caractéristiques.................................................... lPhysiologie globale – Qualité nutritive.......................... lTransgénèse végétale et santé......................................... lEspoirs – Réserves – Risques potentiels.........................  II.2.4. L'élevage composante majeure de l'alimentation humaine –  Perspectives et effets sur l'environnement ......................................... lRecherche......................................................................... lEnvironnement................................................................ II.3. ENVIRONNEMENT – ÉNERGIES – BIODIVERSITÉ ...................  II.3.1. Défis énergétiques – Effets de serre – Énergies renouvelables  Biocarburants ......................................................................................  II.3.1.1. Défis énergétiques – Changements climatiques ..............  II.3.1.2. Énergies non émettrices de CO ....................................... 2  II.3.1.3. Énergies renouvelables..................................................... lPhotovoltaïque................................................................. lBiomasse........................................................................... l« Carburant contre aliment » (fuel versus food)............ lBiocarburants de deuxième génération..........................  II.3.2. Biodiversité...............................................................................  II.3.2.1. Connaissance et protection de la biodiversité ................. II.3.2.1.1. Données générales – Menaces et préoccupations  pour un patrimoine commun ................................................... lLes effets du réchauffement climatique.......................... lUrbanisation, déforestation, agriculture extensive....... lPrises de position et mesures internationales................  II.3.2.1.2. La variété des espèces vivantes – Une exploration  inachevée...................................................................................
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