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15.1 : Nouvelle terminologie - Biologie

15.1 : Nouvelle terminologie - Biologie


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La terminologie de la théorie de la maladie n'est pas tout à fait cohérente dans la littérature épidémiologique, mais nous l'utiliserons de manière cohérente comme suit.

Virulence: Dans quelle mesure ou à quelle vitesse un agent pathogène nuit à son hôte. Souvent symbolisé par alpha, (alpha), dans les équations de la maladie. Exemple : si un dixième des organismes infectés meurent au cours d'une période donnée et que tout est aléatoire, (alpha) = 1/10.

Infectiosité : Avec quelle facilité un agent pathogène arrive et envahit un nouvel hôte. Souvent symbolisé par bêta, (eta), dans les équations de la maladie. Exemple : dans une population par ailleurs non infectée, si chaque hôte infecté devrait en infecter trois autres au cours d'une période donnée, (eta) = 3.

Numéro reproducteur de base : Dans une population par ailleurs non infectée, combien de nouvelles infections une personne infectée devrait-elle produire pendant la durée de l'infection. Souvent symbolisé par (R_0) dans les équations de la maladie, et prononcé « ne sont pas ». C'est un nombre crucial; si (R_0) est supérieur à 1, la maladie se propagera dans la population, tandis que si (R_0) est inférieur à 1, la maladie disparaîtra.


15.1 Le code génétique

Dans cette section, vous explorerez les questions suivantes :

  • Quel est le « dogme central » de la synthèse des protéines ?
  • Qu'est-ce que le code génétique et comment la séquence nucléotidique prescrit-elle la séquence d'acides aminés et de polypeptides ?

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Depuis la redécouverte des travaux de Mendel dans les années 1900, les scientifiques ont beaucoup appris sur la façon dont les plans génétiques stockés dans l'ADN sont capables de se répliquer, d'exprimer et de mutation. Tout comme les 26 lettres de l'alphabet anglais peuvent être organisées en ce qui semble être un nombre illimité de mots, avec de nouveaux ajoutés au dictionnaire chaque année, les quatre nucléotides de l'ADN - A, T, C et G - peuvent générer séquences d'ADN appelées gènes qui spécifient des dizaines de milliers de polymères d'acides aminés. À leur tour, ces séquences peuvent être transcrites en ARNm et traduites en protéines qui orchestrent presque toutes les fonctions de la cellule. Le code génétique fait référence à l'alphabet ADN (A, T, C, G), à l'alphabet ARN (A, U, C, G) et à l'alphabet polypeptidique (20 acides aminés). Mais comment les gènes situés sur un chromosome produisent-ils finalement un polypeptide qui peut entraîner un phénotype physique tel que la couleur des cheveux ou des yeux, ou une maladie comme la mucoviscidose ou l'hémophilie ?

Le dogme central décrit le flux normal d'informations génétiques de l'ADN à l'ARNm à la protéine : l'ADN dans les gènes spécifie les séquences d'ARNm qui, à leur tour, spécifient les séquences d'acides aminés dans les protéines. Le processus nécessite deux étapes, la transcription et la traduction. Au cours de la transcription, les gènes sont utilisés pour fabriquer de l'ARN messager (ARNm). À son tour, l'ARNm est utilisé pour diriger la synthèse des protéines pendant le processus de traduction. La traduction nécessite également deux autres types d'ARN : l'ARN de transfert (ARNt) et l'ARN ribosomique (ARNr). Le code génétique est un code triplet, chaque codon d'ARN étant constitué de trois nucléotides consécutifs qui spécifient un acide aminé ou la libération de la chaîne polypeptidique nouvellement formée, par exemple, le codon d'ARNm CAU spécifie l'acide aminé histidine. Le code est dégénéré, c'est-à-dire que certains acides aminés sont spécifiés par plus d'un codon, comme les synonymes que vous étudiez dans votre cours d'anglais (mot différent, même sens). Par exemple, CCU, CCC, CCA et CCG sont tous des codons pour la proline. Il est important de se rappeler que le même code génétique est universel pour presque tous les organismes sur Terre. De petites variations dans l'attribution des codons existent dans les mitochondries et certains micro-organismes.

Des écarts par rapport au schéma simple du dogme central sont découverts alors que les chercheurs explorent l'expression des gènes avec une nouvelle technologie. Par exemple, le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est un rétrovirus qui stocke son information génétique dans des molécules d'ARN simple brin. Lors de l'infection d'une cellule hôte, l'ARN est utilisé comme matrice par l'enzyme codée par le virus, la transcriptase inverse, pour synthétiser l'ADN. L'ADN viral est ensuite transcrit en ARNm et traduit en protéines. Certains virus à ARN comme le virus de la grippe ne passent jamais par une étape d'ADN. Le génome d'ARN est répliqué par une ARN polymérase dépendante de l'ARN qui est codée de manière virale.

Le contenu présenté dans cette section soutient les objectifs d'apprentissage décrits dans la grande idée 1 et la grande idée 3 du cadre du programme d'études en biologie AP ® . Les objectifs d'apprentissage fusionnent le contenu des connaissances essentielles avec une ou plusieurs des sept pratiques scientifiques. Ces objectifs d'apprentissage fournissent une base transparente pour le cours de biologie AP ®, ainsi que des expériences de laboratoire basées sur l'enquête, des activités pédagogiques et des questions d'examen AP ®.

Grande idée 1 Le processus d'évolution entraîne la diversité et l'unité de la vie.
Compréhension durable 1.B Les organismes sont liés par des lignes de descendance d'ascendance commune.
Connaissances essentielles 1.B.1 Les organismes partagent de nombreux processus et caractéristiques de base conservés qui ont évolué et sont largement distribués parmi les organismes aujourd'hui.
Pratique scientifique 3.1 L'élève peut poser des questions scientifiques.
Pratique scientifique 7.2 L'étudiant peut relier des concepts dans et entre des domaines pour généraliser ou extrapoler dans et/ou entre des compréhensions durables et/ou de grandes idées.
Objectif d'apprentissage 1.15 L'étudiant est capable de décrire des exemples spécifiques de processus et de caractéristiques biologiques de base conservés partagés par tous les domaines ou au sein d'un domaine de la vie, et comment ces processus et caractéristiques de base partagés et conservés soutiennent le concept d'ascendance commune pour tous les organismes.
Grande idée 3 Les systèmes vivants stockent, récupèrent, transmettent et répondent aux informations essentielles aux processus de la vie.
Compréhension durable 3.A Les informations héréditaires assurent la continuité de la vie.
Connaissances essentielles 3.A.1 L'ADN, et dans certains cas l'ARN, est la principale source d'informations héréditaires.
Pratique scientifique 6.5 L'étudiant peut évaluer des explications scientifiques alternatives.
Objectif d'apprentissage 3.1 L'étudiant est capable de construire des explications scientifiques qui utilisent la structure et les fonctions de l'ADN et de l'ARN pour soutenir l'affirmation selon laquelle l'ADN et, dans certains cas, l'ARN sont les principales sources d'informations héréditaires.

Soutien aux enseignants

Le Dogme Central a été validé par de nombreuses expériences. Le flux d'informations de l'ADN à l'ARNm au polypeptide est le schéma commun à toutes les cellules, à la fois procaryotes et eucaryotes. L'information contenue dans l'ADN est contenue dans la séquence des bases azotées. La question suivante est : Comment la séquence des bases azotées est-elle traduite en acides aminés ? Une combinaison de deux des quatre lettres donne 16 acides aminés possibles (4 2 = 16) par exemple, AA, ou AC mais, il y a 20 acides aminés. Une combinaison de trois bases donne 64 ensembles possibles (4 3 = 64) par exemple, AAA ou AAC. Une combinaison de trois bases d'affilée est un codon ou des « triplés ». Cela donne lieu à plus qu'assez de combinaisons pour les 20 acides communs. Certains acides aminés sont spécifiés par un seul codon, par exemple la méthionine et le tryptophane, d'autres sont codés par jusqu'à six codons indépendants, par exemple la leucine.

Bien que la synthèse des protéines suive le même schéma général chez les procaryotes et les eucaryotes, le mécanisme détaillé de chacun peut être assez différent. La présence de la membrane nucléaire ajoute une couche de complexité au processus. Chez les procaryotes, la transcription et la traduction sont étroitement couplées. Dès que l'extrémité 5' d'un ARNm a été transcrite à partir du brin matrice d'ADN, les ribosomes peuvent s'y fixer et la synthèse du polypeptide commence. Les cellules eucaryotes utilisent une série d'étapes plus complexes. L'enzyme ARN polymérase forme le complexe d'initiation de la transcription avec de nombreuses protéines appelées facteurs de transcription. Produit de la transcription, l'ARNm subit plusieurs modifications qui modifient sa stabilité et facilitent son exportation à partir du noyau. Ces étapes supplémentaires permettent un meilleur contrôle de l'expression des gènes. Bien que l'ARNm procaryote ne soit généralement pas modifié, les brins d'ARNm eucaryotes subissent l'ajout d'une coiffe méthyl-guanosine à l'extrémité 5' et d'une queue poly-adénosine à l'extrémité 3', sans laquelle ils ne peuvent pas sortir du noyau. L'ARNm subit également un épissage pour éliminer les introns, les régions non codantes pour les protéines du gène. La traduction des protéines dépend de la présence de ribosomes, d'ARNm, d'un complément complet de molécules d'ARNt, de nombreuses enzymes et de nombreux facteurs protéiques. Au fur et à mesure que le polypeptide est synthétisé, il commence à se replier dans sa structure tridimensionnelle. D'autres modifications garantiront que la protéine est entièrement fonctionnelle et expédiée à sa destination.

Demandez aux élèves ce qu'est un dogme. Il servira d'introduction aux déviations du Dogme Central. Les virus présentent de nombreuses variations. Le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) est un rétrovirus. Son génome est codé dans des molécules d'ARN qui servent de matrice à la synthèse d'ADN par une enzyme codée par un virus appelée transcriptase inverse. Soulignez que cette enzyme, qui n'est pas présente chez l'humain, est la cible de nombreux médicaments anti-VIH. Le virus de la grippe porte des brins non codants de molécules d'ARN qui sont répliquées dans la cellule hôte par une ARN polymérase dépendante de l'ARN, une enzyme codée dans le génome viral. Dans le cas du virus de la grippe, il n'y a pas du tout de stade ADN. Le flux d'informations est d'ARN à ARN aux protéines. Plus près de « chez nous », les télomères, les extrémités des chromosomes linéaires chez les eucaryotes, sont répliqués par une enzyme spéciale, une télomérase, qui synthétise l'ADN à partir d'une matrice d'ARN.

Tout comme nous transférons des informations en utilisant des lettres et des chiffres, la cellule transfère des informations en utilisant des molécules. Insistez sur les similitudes entre l'écriture et le code génétique. Dites aux élèves qu'une grande partie du vocabulaire de la génétique moléculaire est empruntée à l'édition : transcription, traduction, relecture, faux-sens, non-sens, etc.

Bien que le chapitre n'utilise pas le terme « cadre de lecture ouvert », liez-le à la figure 15.4. Un cadre de lecture ouvert est une séquence d'ADN qui suit un codon d'initiation et se termine par un codon d'arrêt. Un long cadre de lecture ouvert est probablement un gène.

Soutien aux enseignants

Les élèves confondent le vocabulaire utilisé pour décrire le dogme central. Copier des informations de l'ADN à l'ARN est une transcription car le langage est le même. Les deux sont construits à l'aide de nucléotides. Lorsqu'un polypeptide est synthétisé, les éléments constitutifs ou « lettres » sont passés aux acides aminés. C'est une traduction. Bien qu'il ne soit pas tout à fait identique, montrez aux élèves un exemple semblable au suivant :

Chien à Chien (transcription) à Canis (traduction)

Les deux premiers mots représentent la transcription. Les lettres sont juste copiées. Le dernier mot a le même sens, "chien" en latin, mais maintenant la langue est différente.

Pensez à utiliser le mot « redondant » pour aider à expliquer le sens du mot « dégénéré » dans ce contexte. Les élèves confondent le fait que le code est dégénéré - plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé - avec le fait que le code génétique est universel, ce qui signifie que le même codon, AUG par exemple, est traduit par méthionine dans toutes les cellules. La confusion vient du fait que les élèves apprennent les deux concepts en même temps. Donnez des exemples de changements dans les codons qui aboutissent aux mêmes acides aminés. Bien que la séquence du gène soit différente, le polypeptide est le même. Rappelez aux élèves que chaque codon spécifie un acide aminé, mais l'inverse n'est pas vrai. Selon l'acide aminé, plus d'un codon se traduira par le même acide aminé.

Expliquez que de nombreuses protéines d'intérêt sont synthétisées dans les bactéries et les levures en insérant les gènes des protéines dans les systèmes d'expression de l'hôte. Ceci est possible car le code est universel. Si un gène codant pour l'insuline humaine est inséré dans les chromosomes de E. coli, la bactérie va synthétiser l'insuline humaine.

Soutien aux enseignants

Donnez aux élèves des exemples de codons et demandez-leur de trouver l'acide aminé correspondant. Porter à leur attention que les erreurs typographiques sont une grande source de mutations. Ils doivent relire attentivement leurs séquences.

Les questions du défi de la pratique scientifique contiennent des questions de test supplémentaires pour cette section qui vous aideront à vous préparer à l'examen AP. Ces questions portent sur les normes suivantes :
[APLO 3.4][APLO 3.25]

Le processus cellulaire de transcription génère un ARN messager (ARNm), une copie moléculaire mobile d'un ou plusieurs gènes avec un alphabet de A, C, G et uracile (U). La traduction de la matrice d'ARNm convertit l'information génétique basée sur les nucléotides en un produit protéique. Les séquences protéiques se composent de 20 acides aminés courants, on peut donc dire que l'alphabet protéique se compose de 20 lettres (Figure 15.2). Chaque acide aminé est défini par une séquence de trois nucléotides appelée codon triplet. Différents acides aminés ont des chimies différentes (comme acide par rapport à basique, ou polaire et non polaire) et différentes contraintes structurelles. La variation de la séquence d'acides aminés donne lieu à d'énormes variations dans la structure et la fonction des protéines.

Le dogme central : l'ADN code l'ARN L'ARN code la protéine

Le flux d'informations génétiques dans les cellules de l'ADN à l'ARNm à la protéine est décrit par le dogme central (figure 15.3), qui stipule que les gènes spécifient la séquence des ARNm, qui à leur tour spécifient la séquence des protéines. Le décodage d'une molécule à une autre est effectué par des protéines et des ARN spécifiques. Parce que les informations stockées dans l'ADN sont si essentielles à la fonction cellulaire, il est logique que la cellule fasse des copies d'ARNm de ces informations pour la synthèse des protéines, tout en gardant l'ADN lui-même intact et protégé. La copie d'ADN en ARN est relativement simple, un nucléotide étant ajouté au brin d'ARNm pour chaque nucléotide lu dans le brin d'ADN. La traduction en protéine est un peu plus complexe car trois nucléotides d'ARNm correspondent à un acide aminé dans la séquence polypeptidique. Cependant, la traduction en protéine est toujours systématique et colinéaire, de sorte que les nucléotides 1 à 3 correspondent à l'acide aminé 1, les nucléotides 4 à 6 correspondent à l'acide aminé 2, et ainsi de suite.

Le code génétique est dégénéré et universel

Étant donné le nombre différent de « lettres » dans les « alphabets » d'ARNm et de protéines, les scientifiques ont émis l'hypothèse que les combinaisons de nucléotides correspondaient à des acides aminés uniques. Les doublets de nucléotides ne seraient pas suffisants pour spécifier chaque acide aminé car il n'y a que 16 combinaisons possibles de deux nucléotides (4 2 ). En revanche, il existe 64 triplets nucléotidiques possibles (4 3 ), ce qui est bien plus que le nombre d'acides aminés. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que les acides aminés étaient codés par des triplets de nucléotides et que le code génétique était dégénéré. En d'autres termes, un acide aminé donné pourrait être codé par plus d'un triplet de nucléotides. Cela a ensuite été confirmé expérimentalement. Francis Crick et Sydney Brenner ont utilisé la proflavine, un mutagène chimique, pour insérer un, deux ou trois nucléotides dans le gène d'un virus. Lorsqu'un ou deux nucléotides ont été insérés, la synthèse des protéines a été complètement abolie. Lorsque trois nucléotides ont été insérés, la protéine a été synthétisée et fonctionnelle. Cela a démontré que trois nucléotides spécifient chaque acide aminé. Ces triplets de nucléotides sont appelés codons. L'insertion d'un ou deux nucléotides a complètement changé le cadre de lecture du triplet, modifiant ainsi le message pour chaque acide aminé suivant (Figure 15.4). Bien que l'insertion de trois nucléotides ait entraîné l'insertion d'un acide aminé supplémentaire pendant la traduction, l'intégrité du reste de la protéine a été maintenue.

Les scientifiques ont minutieusement résolu le code génétique en traduisant des ARNm synthétiques in vitro et en séquençant les protéines qu'ils ont spécifiées (Figure 15.5).

En plus d'instruire l'ajout d'un acide aminé spécifique à une chaîne polypeptidique, trois des 64 codons terminent la synthèse des protéines et libèrent le polypeptide de la machinerie de traduction. Ces triplets sont appelés codons non-sens ou codons stop. Un autre codon, AUG, a également une fonction spéciale. En plus de spécifier l'acide aminé méthionine, il sert également de codon de départ pour initier la traduction. Le cadre de lecture pour la traduction est défini par le codon d'initiation AUG près de l'extrémité 5' de l'ARNm.

Le code génétique est universel. À quelques exceptions près, pratiquement toutes les espèces utilisent le même code génétique pour la synthèse des protéines. La conservation des codons signifie qu'un ARNm purifié codant pour la protéine de globine chez les chevaux pourrait être transféré dans une cellule de tulipe, et la tulipe synthétiserait la globine de cheval. Le fait qu'il n'y ait qu'un seul code génétique est une preuve puissante que toute la vie sur Terre partage une origine commune, d'autant plus qu'il existe environ 10 84 combinaisons possibles de 20 acides aminés et 64 codons triplets.

Lien vers l'apprentissage

Transcrivez un gène et traduisez-le en protéine en utilisant un appariement complémentaire et le code génétique sur ce site.

  1. S'il y a une erreur de traduction, les lipides corrects ne seront pas faits pour la signalisation, le stockage d'énergie ou pour remplir les fonctions vitales. Cela peut provoquer des maladies héréditaires et liées à l'âge.
  2. La traduction est le processus par lequel un segment particulier d'ADN est copié en ARN (ARNm) par l'enzyme ARN polymérase. Une erreur dans une telle copie peut entraîner diverses maladies héréditaires et liées à l'âge.
  3. La traduction est le processus utilisé par les ribosomes pour synthétiser des protéines à partir d'acides aminés. S'il y a une erreur dans ce processus, les bonnes protéines ne seront pas fabriquées pour construire des tissus corporels importants ou remplir des fonctions vitales, ce qui entraînera des maladies héréditaires et liées à l'âge.
  4. La traduction est le processus utilisé par les corps de Golgi pour synthétiser des protéines à partir d'acides aminés. S'il y a une erreur dans ce processus, les bonnes protéines ne seront pas fabriquées pour construire des tissus corporels importants ou exécuter des fonctions vitales.

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Pensez-y

  • Un brin d'ADN a la séquence nucléotidique 3'……GCT GTC AAA TTC GAT……5'. Quelle est la séquence d'ARNm complémentaire de cette séquence d'ADN ? À l'aide du tableau des codons dans le texte, déterminez la séquence d'acides aminés qui peut être générée à partir de ce brin d'ADN.
  • Comment la dégénérescence du code génétique rend-elle les cellules moins vulnérables aux mutations ? Quel est l'avantage de la dégénérescence par rapport à l'impact négatif des mutations aléatoires sur la sélection naturelle et l'évolution ?

Soutien aux enseignants

La première question est une application de l'objectif d'apprentissage 3.1 et de la pratique scientifique 6.5, car les étudiants expliquent comment le langage de l'ADN peut être transcrit et traduit en une séquence d'acides aminés..

La deuxième série de questions est une application de l'objectif d'apprentissage 1.15 et de la pratique scientifique 3.1, car les étudiants sont invités à poser des questions sur le code génétique universel et l'impact de sa dégénérescence sur les mutations.

Réponse

  • 3'…GCT GTC AAA TTC GAT…5'
  • ARNm 5'……CGA CAG UUU AAG CUA……3'
  • peptide…Arg Gln Phe Lys Leu……

On pense que la dégénérescence est un mécanisme cellulaire pour réduire l'impact négatif des mutations aléatoires. Les codons qui spécifient le même acide aminé ne diffèrent généralement que d'un nucléotide. De plus, les acides aminés avec des chaînes latérales chimiquement similaires sont codés par des codons similaires. Cette nuance du code génétique garantit qu'une mutation de substitution d'un seul nucléotide pourrait soit spécifier le même acide aminé mais n'avoir aucun effet, soit spécifier un acide aminé similaire, empêchant la protéine d'être rendue complètement non fonctionnelle.

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Lequel a le plus d'ADN : un kiwi ou une fraise ?

Question: Un kiwi et une fraise qui ont approximativement la même taille (Figure 15.6) auraient-ils aussi approximativement la même quantité d'ADN ?

Fond: Les gènes sont portés par les chromosomes et sont constitués d'ADN. Tous les mammifères sont diploïdes, ce qui signifie qu'ils ont deux copies de chaque chromosome. Cependant, toutes les plantes ne sont pas diploïdes. Le fraisier commun est octoploïde (8m) et le kiwi cultivé est hexaploïde (6m). Recherchez le nombre total de chromosomes dans les cellules de chacun de ces fruits et réfléchissez à la façon dont cela pourrait correspondre à la quantité d'ADN dans les noyaux cellulaires de ces fruits. Découvrez la technique d'isolement de l'ADN pour comprendre comment chaque étape du protocole d'isolement aide à libérer et à précipiter l'ADN.

Hypothèse: Faites l'hypothèse que vous seriez capable de détecter une différence dans la quantité d'ADN à partir de fraises et de kiwis de taille similaire. Selon vous, quel fruit produirait plus d'ADN ?

Testez votre hypothèse: Isolez l'ADN d'une fraise et d'un kiwi de taille similaire. Effectuez l'expérience au moins en trois exemplaires pour chaque fruit.

  1. Préparez une bouteille de tampon d'extraction d'ADN à partir de 900 ml d'eau, 50 ml de détergent à vaisselle et deux cuillères à café de sel de table. Mélangez par inversion (bouchez et retournez quelques fois).
  2. Broyez une fraise et un kiwi à la main dans un sac en plastique, ou à l'aide d'un mortier et d'un pilon, ou avec un bol en métal et l'extrémité d'un instrument émoussé. Broyer pendant au moins deux minutes par fruit.
  3. Ajouter 10 ml de tampon d'extraction d'ADN à chaque fruit et bien mélanger pendant au moins une minute.
  4. Retirez les débris cellulaires en filtrant chaque mélange de fruits à travers une étamine ou un tissu poreux et dans un entonnoir placé dans un tube à essai ou un récipient approprié.
  5. Versez de l'éthanol glacé ou de l'isopropanol (alcool à friction) dans le tube à essai. Vous devriez observer un ADN précipité blanc.
  6. Rassemblez l'ADN de chaque fruit en l'enroulant autour de tiges de verre séparées.

Enregistrez vos observations: Étant donné que vous ne mesurez pas quantitativement le volume d'ADN, vous pouvez enregistrer pour chaque essai si les deux fruits ont produit des quantités d'ADN identiques ou différentes, comme observé à l'œil nu. Si l'un ou l'autre fruit a produit sensiblement plus d'ADN, notez-le également. Déterminez si vos observations sont cohérentes avec plusieurs morceaux de chaque fruit.

Analysez vos données: Avez-vous remarqué une différence évidente dans la quantité d'ADN produite par chaque fruit ? Vos résultats étaient-ils reproductibles ?

Tirer une conclusion: Compte tenu de ce que vous savez du nombre de chromosomes dans chaque fruit, pouvez-vous conclure que le nombre de chromosomes est nécessairement corrélé à la quantité d'ADN ? Pouvez-vous identifier des inconvénients à cette procédure? Si vous aviez accès à un laboratoire, comment pourriez-vous standardiser votre comparaison et la rendre plus quantitative ?

Imaginez s'il y avait 200 acides aminés courants au lieu de 20. Compte tenu de ce que vous savez du code génétique, quelle serait la longueur de codon la plus courte possible ? Expliquer.

Discutez de la façon dont la dégénérescence du code génétique rend les cellules plus résistantes aux mutations.


Fond

Avec l'avènement des méthodes protéomiques et transcriptomiques à haut débit, les données à l'échelle du génome donnent des vues sans précédent sur des collections entières de produits géniques et leur régulation. Récemment, des approches basées sur la réticulation UV améliorée par les nucléotides et la purification oligo(dT) ont montré qu'un certain nombre de protéines sont capables de se lier à l'ARN [1, 2].

Les protéines de liaison à l'ARN (RBP) sont des régulateurs clés des événements post-transcriptionnels [3] et influencent l'expression des gènes en agissant à diverses étapes du métabolisme de l'ARN, notamment la stabilisation, le traitement, le stockage, le transport et la traduction. Les événements médiés par la RBP ont été décrits en utilisant des éléments de reconnaissance et de régulation dans les séquences d'ARN [4, 5] ainsi que des profils d'expression [6] qui sont spécifiques aux tissus et conservés à travers les espèces [7-9]. Bien que l'hétérogénéité de la régulation des gènes soit responsable de la variation et de l'évolution phénotypiques [10], on sait très peu de choses sur les modèles d'expression constitutifs contrôlés par les RBP [11, 12], qui font l'objet de ce travail.

Les données d'études transcriptomiques et protéomiques récentes [13, 14] deviennent intéressantes pour étudier les mécanismes de régulation des gènes [15, 16]. Malgré la quantité croissante de données génomiques, le développement de méthodes informatiques pour l'intégration, l'interprétation et la compréhension des réseaux moléculaires reste un défi [17, 18]. Ici, nous combinons nos prédictions des interactions protéine-ARN, basées sur les calculs catRAPID [19, 20], avec les informations obtenues à partir des données d'expression pour étudier les mécanismes de régulation constitutifs. L'approche catRAPID a déjà été utilisée pour prédire les associations de protéines avec des ARN non codants [21, 22] ainsi que les interactions ribonucléoprotéiques liées aux maladies neurodégénératives [23, 24]. Notre cadre théorique a été utilisé pour démêler les voies d'autorégulation contrôlant l'expression des gènes [25]. L'algorithme catRAPID omics, validé à l'aide de données PAR-CLIP (photoactivatable-ribonucleoside-enhanced cross-linking and immunoprecipitation), a été récemment développé pour prédire les associations protéine-ARN aux niveaux transcriptomique et protéomique [26].

À l'aide de bases de données complètes et annotées manuellement de profils d'expression dans les tissus humains, aux niveaux de protéines et d'ARN, nous avons étudié la corrélation entre l'activité et la régulation de la RBP. Le lien entre la propension à l'interaction et les niveaux d'expression a été exploité pour révéler les sous-réseaux fonctionnels affinés responsables du contrôle de la régulation. Pour explorer davantage les résultats, nous avons développé le serveur Web express catRAPID [27].


Résultats

Profilage de l'occupation des protéines dans les cellules MCF7

Dans nos travaux précédents, nous avons profilé l'occupation des protéines sur l'ARN polyadénylé dans les cellules HEK293 [2]. Pour évaluer globalement les différences dans les contacts protéine-ARN entre différents types de cellules et comprendre leur impact sur le métabolisme de l'ARN, nous avons effectué un profilage de l'occupation des protéines dans les cellules MCF7. Les cellules MCF7 sont des cellules d'adénocarcinome épithélial mammaire à récepteurs d'œstrogènes positifs, qui sont largement utilisées comme modèle de cancer du sein basé sur la culture cellulaire [16–19]. À la suite de notre étude originale, nous avons généré deux bibliothèques d'occupation de protéines répliquées biologiques à partir de cellules MCF7 marquées au 4SU, qui ont été réticulées à l'aide d'une lumière UV à 365 nm. Les complexes protéine-ARN réticulés ont été purifiés à l'aide de billes oligo(dT) et la RNase I a été utilisée pour réduire les fragments d'ARN réticulés à une longueur d'environ 20 à 60 nucléotides. Après le traitement à la RNase, les complexes mRNP ont été précipités à l'aide de sulfate d'ammonium et transférés sur de la nitrocellulose pour éliminer l'ARN non réticulé. Un traitement à la protéinase K a été utilisé pour libérer des fragments d'ARN protégés par des protéines. L'ARN récupéré a été ligaturé à des adaptateurs de clonage, transcrit en sens inverse et les bibliothèques d'ADNc résultantes ont été séquencées Illumina (Fichier supplémentaire 1).

Nous avons cartographié les lectures de séquences prétraitées par rapport au génome de référence humain NCBI36 (hg18) avec TopHat2 [20] (Fichier supplémentaire 1). Les lectures ont été attribuées aux gènes à l'aide de modèles de gènes RefSeq, qui ont été téléchargés à partir du navigateur de génome UCSC [21, 22]. Nous avons observé une fraction élevée de lectures de séquences avec des transitions diagnostiques T-C (53 à 70 %) dans les deux expériences de réplication, ce qui indique une réticulation efficace de l'ARN marqué 4SU aux protéines (figure 2A, B). Après la procédure décrite, nous avons observé que la plupart des lectures étaient mappées sur des transcrits codant pour les protéines (88,3 % en moyenne), tandis que seule une petite fraction était mappée sur d'autres types d'ARN (Figure 2C, D Figure S1A, B dans le fichier supplémentaire 2). Nous avons ensuite généré un profil d'occupation des protéines consensus en utilisant le nombre moyen de transitions T-C ainsi que la couverture de lecture moyenne par position de nucléotide. Le profil d'occupation consensuel des cellules MCF7 est accessible au public [23]. La figure 2E, F montre le profil de transition T-C indiquant les contacts protéine-ARN sur le transcrit ARNm MYC ainsi qu'un zoom sur l'UTR 3' de la cycline D1 (CCND1). Les deux transcrits codent pour des oncogènes importants impliqués dans divers cancers, dont l'adénocarcinome mammaire [24].

Profilage de l'occupation des protéines dans les cellules MCF7. (UN B) Discordances de nucléotides dans les mappages de lecture pour les deux expériences de réplication MCF7. De gauche à droite : nombre total de lectures mappées, nombre de lectures avec zéro non-concordance et nombre de lectures avec exactement une non-concordance suivi de l'occurrence de transitions individuelles. Un nombre élevé de transitions T-C par rapport à des lectures parfaitement appariées indique une réticulation protéine-ARN efficace. (C, D) Distribution des lectures mappant à différents types d'ARN pour chaque expérience de réplication MCF7 individuelle. (E, F) Vue du navigateur de la région génomique codant pour MYC (E) et l'UTR 3' de l'ARNm de la cycline D1 (CCND1) (F). La piste de transition T-C consensus (en noir, nombre de transitions T-C) et la piste de couverture de séquence (orange) des profils d'occupation des protéines des cellules MCF7 sont affichées les unes au-dessus des autres. Les scores de conservation PhastCons des mammifères placentaires sont indiqués en bleu.

Comparaison des profils d'expression génique et d'occupation des protéines dans les cellules MCF7 et HEK293

Pour estimer la similitude entre deux profils d'occupation des protéines, nous avons calculé un coefficient de corrélation de rang Spearman par gène basé sur une approche de fenêtre glissante sur l'ensemble du transcrit. La corrélation médiane sur tous les transcrits codant pour les protéines a indiqué que les deux réplicats MCF7 présentaient un peu plus de variabilité par rapport aux réplicats HEK293 (coefficient de corrélation de rang moyen de 0,526 par rapport à 0,687 dans HEK293). Cependant, les profils de différents types de cellules étaient clairement distinguables (figure 3A).

Comparaison globale des profils d'occupation des protéines et des niveaux d'expression d'ARNm dans les lignées cellulaires MCF7 et HEK293. (UNE) Carte thermique des coefficients de corrélation de Spearman moyens par paire des profils d'occupation des protéines calculés pour les expériences de réplication biologiques MCF7 et HEK293. La corrélation a été calculée en utilisant une approche de fenêtre glissante pour comparer la couverture de lecture des transcriptions entre deux expériences. La corrélation médiane sur tous les transcrits est indiquée. (B) Fraction des lectures mappées sur les UTR 5', la séquence codante (CDS) et les UTR 3' dans les cellules MCF7 (à gauche) et HEK293 (à droite) en moyenne sur toutes les réplicats. Les distributions de lecture pour les expériences de profilage d'occupation des protéines sont affichées en haut, tandis que les lectures d'expériences d'ARNm-seq sont illustrées en bas. (C) Distribution de la densité des transitions T-C à partir des expériences de profilage d'occupation des protéines (en haut) et de la couverture de lecture de l'ARNm-seq (en bas) en moyenne sur toutes les régions de transcription couvertes. Les lignes en gras représentent les densités des cellules MCF7. Les lignes en pointillés représentent les densités des cellules HEK293. (RÉ) Nuage de points lisse des changements d'abondance de lecture au niveau des gènes entre MCF7 et HEK293 à partir des données de profilage de l'occupation des protéines (axe des y) et de l'ARNm-seq (axe des x). La ligne rouge représente le meilleur ajustement linéaire. Le coefficient de corrélation de Pearson est indiqué. Il est évident que les données RNA-seq ne peuvent pas expliquer la variabilité des données de profilage de l'occupation des protéines.

Ensuite, nous avons évalué les distributions de couverture de lecture dans différentes régions de transcription et avons constaté que les séquences codantes (CDS) et les 3'UTR étaient occupées presque dans la même mesure dans les cellules MCF7 (figure 3B, en haut). Nous avons obtenu un résultat similaire dans les cellules HEK293, mais nous avons observé une fraction légèrement inférieure de lectures d'occupation mappées sur des UTR 3'. Les deux lignées cellulaires ont montré des schémas similaires dans le positionnement relatif des transitions T-C sur des régions de transcription distinctes (figure 3C en haut, coefficient de corrélation de Pearson moyen de 0,858). Des résultats similaires ont été obtenus pour une comparaison de la couverture de lecture au lieu des transitions T-C (figure S2 dans le fichier supplémentaire 2, coefficient de corrélation de Pearson moyen de 0,884).

Pour évaluer l'influence de l'expression de l'ARNm sur les profils d'occupation, nous avons effectué un séquençage de nouvelle génération de poly(A) + ARN (ARNm-seq) à partir de cellules MCF7 en triple. De même, deux ensembles de données ARNm-seq répliqués ont été générés pour les cellules HEK293. Comme prévu, les réplicats du même type de cellule ont montré une corrélation plus élevée (Figure S3 dans le fichier supplémentaire 2). De plus, nous avons trouvé un accord élevé dans la fraction de lectures mappant à différentes régions de transcription dans les deux types de cellules (figure 3B, en bas). Cela est également vrai pour le signal de couverture le long des transcriptions (figure 3C, en bas). Nous avons comparé les distributions de couverture de lecture à partir des données de profilage de l'occupation de l'ARNm-seq et des protéines et observé une augmentation de la fraction des lectures mappées aux 3'UTR dans les profils d'occupation des protéines par rapport aux données de l'ARNm-seq. Par la suite, nous avons quantifié la corrélation du profil d'occupation des protéines et de la couverture de lecture de l'ARNm-seq en calculant les coefficients de corrélation de Pearson pour les données moyennées sur tous les transcrits comme le montre la figure 3C et obtenu 0,847 et 0,703 pour les cellules MCF7 et HEK293, respectivement. Nous avons ensuite examiné si la couverture de lecture à partir des données d'ARNm-seq était en corrélation avec la couverture de lecture à partir de l'occupation des protéines également sur une base par transcription. En d'autres termes, quelle part de la variance de la couverture de lecture du profil d'occupation des protéines peut être expliquée par la couverture de lecture de l'ARNm-seq. Nous avons comparé l'occupation des protéines avec les données d'ARNm-seq pour chaque transcrit par une approche de régression linéaire [25] et en moyenne sur les réplicats (Figure S4 dans le fichier supplémentaire 2). Alors que la variance expliquée variait de 0,007 % à 94,1 % pour les transcrits individuels, sa fraction moyenne globale se situait entre 6,7 % et 12,1 % et 8,9 % et 9,4 % pour les cellules MCF7 et HEK293, respectivement. Cela indique que les profils d'occupation des protéines pour les transcrits individuels ne peuvent pas être déduits des données d'ARNm-seq. Nous avons ensuite utilisé une approche moins contrainte localement et calculé les changements de plis génétiques entre les données MCF7 et HEK293. Une comparaison des changements de pli de log2 dérivés du profilage d'occupation des protéines et des données d'expression a donné un coefficient de corrélation de 0,44 (figure 3D). Pris ensemble, malgré une corrélation générale entre le signal d'occupation moyen et la couverture de lecture d'expression, nos résultats indiquent que seule une corrélation modérée peut être trouvée au niveau par transcription. Par conséquent, les données d'ARNm-seq ne sont pas suffisantes pour expliquer les différences entre les deux lignées cellulaires en ce qui concerne la signature de transition T-C en tant que proxy de l'occupation des protéines.

Profilage différentiel d'occupation des protéines basé sur le nombre de transitions T-C

Jusqu'à présent, nous avons décrit l'analyse des expériences de profilage d'occupation individuelle. Pour identifier les régions qui présentent des contacts protéiques différentiels dans des conditions expérimentales, nous nous sommes ensuite concentrés sur la détection de changements locaux dans l'occupation des protéines. Dans ce contexte, nous avons développé un flux de travail bioinformatique pour détecter des différences de position significatives dans le nombre d'événements de transition T-C des transcriptions individuelles. Nous choisissons une approche très similaire à la découverte de gènes exprimés de manière différentielle basée sur le nombre de lectures : les nombres d'un petit nombre de réplicats sont comparés et les positions qui montrent des différences de nombre significatives entre les conditions sont identifiées. Plus précisément, nous utilisons des méthodes statistiques établies [26] telles que réalisées dans le package R edgeR [27]. En utilisant edgeR, les données de comptage de transition T-C sont modélisées par une distribution binomiale négative Oui ps

NB(L sune ordinateur,?? p), avec L s étant le nombre total de comptes d'événements de transition T-C par échantillon s (après normalisation de la moyenne tronquée des valeurs M (TMM)), ?? p étant le facteur de normalisation (appelé dispersion) et une ordinateur étant l'abondance relative des transitions T-C à la position p dans des réplicats de condition c, quel échantillon s appartient à. Il est important de noter qu'au lieu d'effectuer la normalisation initiale par échantillon et de calculer les facteurs de dispersion sur toutes les positions génomiques testées à la fois (comme dans l'analyse différentielle de l'expression génique), nous calculons la normalisation ainsi que la dispersion par échantillon et par étiquette pour chaque transcrit individuellement. . En conséquence, nous normalisons les changements globaux dans les niveaux de base du nombre de transitions T-C qui pourraient résulter de variations techniques telles qu'une profondeur de séquençage différente. En outre, une normalisation au niveau du transcrit s'ajuste aux changements attendus du nombre de transitions T-C résultant de changements dans l'expression globale de l'ARNm, qui seraient autrement interprétés comme une occupation différentielle (une description graphique de l'approche de normalisation est illustrée à la figure 1B). Les transcriptions avec un faible nombre de transitions T-C sont supprimées de notre analyse par filtrage conservateur pour éviter les fausses identifications positives (voir Matériels et méthodes pour une description détaillée). Dans une dernière étape, les comptes différentiels d'événements de transition T-C sont définis à l'aide d'un test exact analogue au test exact de Fisher (pour une description plus détaillée, voir Robinson et Smyth [26]).

Identification des sites d'ARN différemment occupés entre les cellules MCF7 et HEK293

Nous avons appliqué l'approche susmentionnée pour comparer les profils d'occupation des protéines des cellules MCF7 et HEK293 et ​​identifié un grand nombre de régions d'ARNm en contact différentiel avec les protéines. Pour supprimer les appels faux positifs, nous avons utilisé une évaluation empirique du taux de fausses découvertes (FDR) en répétant la même analyse, tout en changeant l'affectation des réplicats des deux conditions (un réplicat MCF7 a été attribué comme réplicat HEK293 et ​​vice versa), générant ainsi un distribution de modèle nulle de P-valeurs. Nous avons utilisé cette approche à la place des approches FDR telles que définies par Benjamini-Hochberg ou Benjamini-Hochberg-Yekutieli [28, 29] car ces dernières conduiraient à un faible nombre de positions significatives en raison du très grand nombre de positions testées compte tenu de la faible nombre de répétitions. Les P-la distribution des valeurs obtenue à partir de ce modèle nul était clairement décalée vers moins significative P-valeurs par rapport à l'original P-valeurs, indiquant un faible FDR (Figure S5 dans le fichier supplémentaire 2). Pour minimiser la détection de positions différentielles faussement positives, nous avons ajusté notre analyse pour identifier les positions avec un FDR <0.1. Il en a résulté 30 006 positions de transition T-C occupées de manière différentielle entre les cellules MCF7 et HEK293 (Fichier supplémentaire 3). La figure 4A, B montre deux exemples de régions d'ARNm abritant des positions de transition T-C différentielles avec un signal de réticulation significativement augmenté et diminué dans MCF7 par rapport aux cellules HEK293. Malgré les ARNm, des changements dans l'occupation des protéines peuvent également être observés pour les ARN non codants à longue durée d'intervention (lincRNA). À titre d'exemple, le profil d'occupation du lincRNA EPHA6-1 dans les deux lignées cellulaires est illustré à la figure 4C.

Analyse des sites de réticulation différentiels observés dans les lignées cellulaires MCF7 versus HEK293. (A-C) Vue du navigateur de trois loci génomiques représentatifs codant pour des régions de transcription occupées de manière différentielle. Le profil de transition T-C de consensus et la couverture de lecture de MCF7 (en haut) et HEK293 (en bas) sont indiqués en noir et en orange, respectivement. (A) La boîte rouge en pointillé indique une position d'occupation élevée dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293 dans l'UTR 3 'du transcrit ARID1A. Cette région coïncide avec un site de liaison ELAVL1/HuR annoté précédemment identifié par PAR-CLIP [15]. (B) Région d'occupation significativement réduite dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293 dans l'UTR 3' de CBX3. (C) Loci génomiques codant pour le long ARN non-codant lincRNA EPHA6-1. Des régions avec une occupation accrue des protéines dans les cellules MCF7 sont apparentes (RÉ) Distribution empirique cumulative de la distance à la position de transition T-C différentielle la plus proche (FDR <0.1) pour toutes les transitions T-C présentant un changement significatif (rouge) par rapport aux positions non différentielles (noir). Les positions différentielles sont plus proches les unes des autres, indiquant un regroupement de sites différemment occupés. (E) Boxplot représentant les distances entre les positions significativement différentielles dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293 qui changent dans la même direction (gris) ou dans la direction opposée (blanc). Les positions différentielles qui partagent la même orientation se trouvent plus proches les unes des autres. (F) Fraction de positions avec une diminution (gauche) ou une augmentation (droite) significative des transitions T-C situées dans différentes régions de transcription. Les positions élevées ont une nette tendance à se répartir vers l'UTR 3'. (G) La densité des positions de transition T-C significativement diminuée (en haut) et augmentée (en bas) sur les régions de transcription relatives. Des positions de transition T-C diminuées sont plus fréquemment observées aux extrémités 5' et 3' des séquences codantes, tandis que les positions de transition T-C régulées à la hausse ne montrent pas de tendance positionnelle.

En plus d'identifier les régions d'occupation protéique significativement modifiées sur la base des transitions T-C, nous avons effectué une analyse similaire basée sur la couverture de lecture. En utilisant une approche d'appel de pointe décrite précédemment [30, 31], nous avons trouvé un accord élevé entre les régions occupées différemment en fonction de la couverture de lecture et des transitions T-C (Figure S6 dans le fichier supplémentaire 2). Cependant, étant donné que les transitions T-C sont une caractéristique clé du profilage de l'occupation des protéines et de la signature directe des événements de réticulation protéine-ARN [8], nous avons évalué les différences entre l'occupation des protéines MCF7 et HEK293 sur la base des transitions T-C différentielles.

Il semble facile de concilier que la liaison d'une seule protéine ou d'un complexe protéique n'affecte pas seulement une seule position T-C mais influence plutôt plusieurs positions localement groupées. Pour tester cette hypothèse, nous avons calculé la distance jusqu'à la transition T-C significativement modifiée la plus proche des positions significatives ou non significatives. Conformément au principe du regroupement, nous avons constaté que les positions significatives sont plus proches les unes des autres que les positions non significatives (figure 4D). Curieusement, la fraction des positions significatives à pas plus de 20 nucléotides de la prochaine position significative était de 33,8% tandis que la fraction respective pour les positions non significatives n'était que de 11,1%. De plus, nous avons calculé la fraction de transitions T-C significatives qui ont changé dans la même direction que leurs positions significatives les plus proches (par exemple, les deux montrent une augmentation ou une diminution de l'occupation dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293). Nous avons constaté que la plupart (80,4 %) des positions étaient cohérentes dans leur direction du changement. Étonnamment, en moyenne, ces sites étaient plus proches que les positions avec une direction de changement opposée (Figure 4E).

Ensuite, nous avons étudié la distribution des transitions différentielles T-C sur différentes régions de transcription et avons trouvé une différence entre les sites avec un signal de réticulation accru et diminué dans MCF7 par rapport à HEK293 (figure 4F). Alors que les uridines avec un signal T-C réduit dans MCF7 étaient distribuées presque également dans les CDS et les 3'UTR, les sites avec des transitions T-C accrues dans les cellules MCF7 étaient clairement enrichis dans les 3'UTR. La distribution positionnelle des sites avec une occupation significativement augmentée et diminuée sur des régions de transcription individuelles est illustrée à la figure 4G.

Enfin, nous avons évalué l'impact des exons différentiellement exprimés en tant que source possible de transitions différentielles T-C. Nous tenons à souligner que notre approche ne répond pas aux changements globaux des niveaux de transition T-C résultant de l'expression différentielle des gènes. Cependant, une fraction des positions de transition T-C différentielles pourrait être le résultat d'une utilisation différentielle des exons. Dans ce scénario, le saut d'un exon complet peut entraîner une absence locale d'événements de transition dans une condition. Pour résoudre ce problème, nous avons mis en œuvre une approche de filtrage supplémentaire qui supprime éventuellement les exons ou les transcrits sur la base d'une analyse d'expression différentielle des données ARNm-seq. Les transitions T-C importantes peuvent être supprimées post-hoc s'ils tombent dans un exon, un transcrit, un gène exprimé de manière différentielle ou toute combinaison de ceux-ci. Pour cette étude, nous avons filtré les positions dans les exons avec un changement significatif dans l'expression entre les types de cellules (seuil FDR de 0,01 et changement de pli minimal de 2). Avec ces paramètres, nous avons retenu 72,7% de toutes les positions signalées, ce qui ne pouvait pas simplement s'expliquer par une utilisation différentielle des exons. Cela laisse 21 823 postes sur 30 006 avec une occupation RBP différentielle dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293.

Toutes les étapes d'analyse susmentionnées sont implémentées dans le flux de travail POPPI [32], ce qui rend les expériences de profilage d'occupation de protéines (différentielles) plus accessibles à une communauté d'utilisateurs plus large.

Les positions occupées différemment présentent des caractéristiques de structure secondaire distinctes et se chevauchent avec les sites de liaison des RBP connus

Dans une prochaine étape, nous avons étudié les propriétés des régions d'ARNm avec des contacts différentiels avec les protéines. Nous avons sélectionné les 300 premières positions de MCF7 sans chevauchement avec des événements de transition T-C accrus et réduits par rapport aux cellules HEK293 et ​​des sites exclus dans les exons différentiels (fichiers supplémentaires 4 et 5). Les résidus qui ne se chevauchent pas doivent être séparés d'au moins 20 nucléotides pour minimiser la possibilité que deux positions de transition T-C proviennent de la même « empreinte » protéique. Nous avons comparé ces 300 premières positions avec un ensemble aléatoire de même taille (voir Matériels et méthodes).

Dans une première étape de notre analyse, nous avons étudié les caractéristiques de la structure secondaire. Nous avons utilisé l'algorithme LocalFold [33] pour calculer l'accessibilité de chaque région dans une fenêtre de ±50 nucléotides autour de chaque transition différentielle T-C et les avons comparés à la même analyse effectuée sur des sites aléatoires. L'accessibilité à cet égard est la probabilité qu'un nucléotide individuel soit non apparié, calculée sur l'ensemble des structures secondaires d'ARN prédites. Une accessibilité élevée indique une faible probabilité que le nucléotide soit apparié, tandis qu'une accessibilité inférieure à la moyenne pourrait refléter l'apparition de motifs structuraux. Étonnamment, nous avons observé une accessibilité plus élevée que prévu autour des positions avec un signal de réticulation élevé dans MCF7 (environ cinq nucléotides de chaque côté de la figure 5A). Fait intéressant, pour les positions avec des transitions T-C réduites, nous avons observé un résultat apparemment opposé (figure 5B), indiqué par des régions de faible accessibilité en amont et en aval des transitions T-C. Ce modèle reflète peut-être la présence de motifs structuraux, qui pourraient fonctionner comme des sites de liaison pour les RBP [34, 35]. Les deux résultats étaient robustes au nombre de régions analysées (figure S7 dans le fichier supplémentaire 2).

Comparaison des régions d'ARNm occupées différemment aux prédictions de la structure secondaire de l'ARN, présence de motifs de liaison à l'ARN et changements dans les demi-vies de l'ARNm. (UN B) Accessibilité positionnelle moyenne autour des 300 premières positions avec des transitions T-C significativement augmentées (A) ou diminuées (B) dans MCF7 par rapport à HEK293. L'accessibilité reflète la probabilité que chaque nucléotide ne soit pas apparié tel que calculé par l'algorithme LocalFold [33] en moyenne sur les 300 régions. L'accessibilité des positions réelles est indiquée en rouge/bleu tandis que les résultats obtenus à partir de régions aléatoires sont indiqués en gris. Les zones gris clair autour des accessibilités aléatoires reflètent un écart type. Nous avons lissé les données en utilisant une fenêtre de ±2 nucléotides. (C, D) Protéines de liaison à l'ARN associées aux 20 matrices de poids de position (PWM) en compétition ARN les plus enrichies [36] trouvées dans une région de ± 25 nucléotides autour des positions avec des transitions T-C augmentées (C) et diminuées (D). Les identifiants de la base de données CisBP-ARN de chaque PWM sont indiqués entre parenthèses. Le niveau de signification de chaque PWM est représenté par une transformation -log10 du P-valeur à gauche, tandis que le rapport entre les positions supérieures occupées différentiellement et aléatoires est donné en échelle log2 à droite. Les fichiers supplémentaires 6 et 7 contiennent la liste complète des PWM significatifs. (E) Distribution empirique de la densité cumulative des changements log2 fois dans les demi-vies de l'ARNm entre les cellules MCF7 et HEK293. Les 300 premiers gènes avec une occupation réduite sont indiqués en bleu tandis que les 300 premiers gènes avec une occupation accrue sont indiqués en rouge. Les deux groupes sont déplacés vers des demi-vies plus longues dans MCF7 par rapport à la distribution de tous les autres gènes (noir). Nous avons déterminé les niveaux de signification des deux changements avec un t-test de rendement P-valeurs de 0,000898 et 0,00644 pour les cibles abritant des positions d'occupation augmentée et diminuée, respectivement.

Ensuite, nous avons analysé si des régions avec des contacts protéine-ARN significativement différents sont associées à des éléments de reconnaissance d'ARN de RBP connus. Le recueil récemment décrit de in vitro Les motifs dérivés de liaison à l'ARN représentent une collection précieuse d'éléments de reconnaissance d'ARN pour 205 protéines distinctes de liaison à l'ARN provenant de 24 eucaryotes différents [36]. Les motifs respectifs sont distribués sous la forme d'une collection de matrices de pondération de position (PWM). Pour corréler les motifs individuels à nos 300 principales régions d'ARNm occupées différemment, nous avons scanné une région de 50 nucléotides autour de ces sites avec tous les PWM et dérivé un score par région en additionnant les scores sur toutes les positions (voir Matériel et méthodes). Par la suite, nous avons utilisé le test de somme des rangs de Wilcoxon pour définir les PWM avec des scores significativement plus élevés autour des positions différentielles par rapport aux régions aléatoires. En utilisant un seuil de signification de 0,01, nous avons trouvé 48 et 52 PWM pour montrer des enrichissements aux 300 premières positions avec des transitions T-C diminuées et augmentées dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK 293, respectivement (fichiers supplémentaires 6 et 7).

Étonnamment, les scores PWM pour ELAVL1 et d'autres membres de la famille ELAVL de protéines de liaison à l'ARN étaient significativement plus élevés dans les régions avec une augmentation des contacts protéine-ARNm dans les cellules MCF7 (figure 5C). ELAVL1 est une RBP hautement conservée qui stabilise les ARNm en se liant aux éléments riches en AU (ARE) et influence ainsi l'expression des protéines cibles codées par le transcrit qui sont fréquemment impliquées dans le contrôle du cycle cellulaire, la carcinogenèse, la sénescence et la réponse au stress [15, 37, 38 ]. Les motifs significativement surreprésentés dans les régions avec une occupation réduite des protéines dans les cellules MCF7 étaient légèrement enrichis en facteurs d'épissage riches en sérine/arginine (SRSF Figure 5D). Les protéines SRSF sont connues pour jouer un rôle majeur dans l'épissage constitutif et alternatif et le transport de l'ARNm. Pourtant, des analyses récentes suggèrent qu'ils peuvent également contribuer à la stabilité de l'ARNm et influencer la traduction [39-41]. De manière frappante, il a également été prédit que les protéines SRSF seraient associées à la déstabilisation de l'ARN [36]. En particulier, il a été démontré que SRSF1 réduisait la demi-vie de l'ARNm de la chimiokine GRO en se liant à son 3'UTR [42].

Pour étudier plus avant le fort enrichissement des éléments de reconnaissance de l'ARN de la protéine ELAVL dans les 300 premiers sites avec une liaison accrue dans MCF7, nous avons examiné si les régions d'ARNm différentiellement contactées coïncident avec celles déterminées expérimentalement. in vivo Sites de liaison RBP. Nous avons téléchargé tous les sites de liaison dérivés de PAR-CLIP à partir de la base de données doRiNA [43, 44]. Cet ensemble se compose d'expériences PAR-CLIP de 14 RBP avec un nombre total de 622 176 sites de liaison à l'ARN annotés. Certains RBP étaient représentés par plusieurs ensembles de données indépendants. Alors que la base de données doRiNA comprend des expériences CLIP supplémentaires, nous nous sommes concentrés exclusivement sur les ensembles de données PAR-CLIP, car ceux-ci fournissent des définitions de sites de liaison locaux. Nous avons croisé les 300 premières positions occupées différemment ainsi que des positions aléatoires avec des données PAR-CLIP et compté le nombre de positions qui se chevauchaient avec un site de liaison PAR-CLIP. La différence entre les positions supérieures et aléatoires a été notée à l'aide d'un test exact de Fisher. Les résultats complets pour les sites MCF7 avec un signal de réticulation accru et diminué par rapport à HEK293 sont fournis dans les fichiers supplémentaires 8 et 9. En regardant les 300 premières positions avec des transitions TC accrues, nous avons trouvé un chevauchement significatif avec les sites de liaison des quatre PAR- ELAVL1 publiés. Expériences CLIP. Entre 16,7% et 49% des 300 premiers sites avec une occupation accrue se chevauchaient avec au moins un site de liaison PAR-CLIP (les sites aléatoires respectifs ont donné 4,3% à 37% de chevauchement) à des FDR de 1,20 × 10 -5 à 0,01351, respectivement. De plus, un chevauchement significatif avec les sites PUM2 (5 % contre 1 % pour les sites réels et aléatoires, respectivement, FDR = 0,01878) a été observé. Pour l'ensemble des 300 premières positions avec une occupation réduite des protéines dans MCF7, nous n'avons pas observé de chevauchement significatif avec l'un des sites de liaison RBP dérivés expérimentalement. Pour approfondir notre observation selon laquelle les cellules MCF7 présentent une occupation comparativement plus élevée sur les sites ELAVL1 PAR-CLIP, nous avons effectué une analyse de motifs dans les zones environnantes ± 25 nucléotides (Figure S8A dans le fichier supplémentaire 2). Comme prévu par l'analyse PWM, ces régions étaient fortement enrichies en 7-mères connues pour être présentes dans les cibles à haute affinité d'ELAVL1, qui sont également surreprésentées dans les clusters ELAVL1 PAR-CLIP et compromettent les motifs de séquence UUUUUUU, UUUGUUU et UUUAUUU [15, 45]. Conformément à ces résultats, l'ARE lié à ELAVL1 le mieux caractérisé est défini par la séquence centrale AU mA, avec m étant le plus souvent 3 [46, 47]. Le test de la fréquence des ARE respectives dans les régions les plus occupées a révélé que ces ARE sont significativement plus fréquentes qu'aléatoires (test binomial unilatéral P-valeur de 5,61 × 10 -4 ). Nous avons répété l'analyse 7-mer sur les régions à occupation réduite. Par rapport aux régions d'occupation élevée, nous avons trouvé un ensemble différent de 7-mers enrichis (principalement riches en GC et riches en GA Figure S8B dans le fichier supplémentaire 2).

Pour confirmer davantage la liaison d'ELAVL1 aux régions avec des contacts protéine-ARN accrus dans MCF7, nous avons comparé nos données à une étude précédente réalisée dans des cellules MCF7 qui utilisait des expériences d'immunoprécipitation ARN en combinaison avec une analyse de puces à ADN (RIP-Chip) pour identifier les transcrits liés par ELAVL1 [37]. Nous avons sélectionné 300 gènes avec l'occupation protéique la plus significativement augmentée dans les cellules MCF7 et comparé la distribution des scores z observés dans les expériences RIP-Chip à tous les gènes qui ont été testés pour les transitions différentielles T-C (Figure S9 dans le fichier supplémentaire 2). En effet, ils ont montré une affinité significativement plus élevée pour ELAVL1 (P-value <10 -6 ), indiquant que ces transcrits représentent des ARNm liés à ELAVL1 qui sont occupés différemment dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293.

Les transcriptions avec une occupation accrue des protéines dans les cellules MCF7 montrent des demi-vies d'ARNm élevées

Après avoir analysé les propriétés des régions d'ARN différemment contactées par les protéines, nous nous sommes intéressés à l'association fonctionnelle et aux conséquences possibles des gènes respectifs. Nous avons donc défini l'ensemble des 300 principaux gènes cibles comme les gènes qui hébergent les événements de transition T-C les plus significativement augmentés ou diminués dans leurs ARNm respectifs. Bien que ces deux groupes puissent se chevaucher (c'est-à-dire que le même gène peut contenir des positions appartenant à l'ensemble de positions élevé ainsi qu'à un ensemble réduit de positions), leur chevauchement réel était mineur (36 des 300 gènes cibles testés). Pour mieux comprendre les fonctions génétiques associées, nous avons effectué une analyse d'enrichissement des termes et des voies d'ontologie génétique (GO) de ces cibles à l'aide du package R g:Profiler [48], qui implémente une approche d'ajustement de tests multiples spécifiquement adaptée à l'analyse. d'ensembles de gènes annotés fonctionnellement [49].

Pour les transcrits d'ARNm cibles avec un signal de réticulation positionnel accru dans MCF7, nous avons observé une association significative avec l'épissage et le traitement de l'ARNm ainsi que le transport et la surveillance de l'ARN (voir le fichier supplémentaire 10 pour tous les termes et voies GO avec P-value <0.1 et au moins cinq gènes associés). Pour les transcrits d'ARNm cibles avec une occupation positionnelle réduite dans MCF7, nous avons trouvé une association avec la régulation du cycle cellulaire et de l'expression des gènes ainsi qu'avec la régulation de la traduction (Fichier supplémentaire 11). Une fraction significative des gènes hébergeant une diminution des événements de transition TC dans les cellules MCF7 est également associée à des termes tels que « traitement de l'ARN », « régulation post-transcriptionnelle de l'expression génique » et « assemblage du complexe ribonucléoprotéique », qui relie les modèles d'occupation différentiels sur l'ARNm aux régulateurs de régulation post-transcriptionnelle.

Nous avons observé un enrichissement significatif des motifs de séquence et des sites de liaison déterminés expérimentalement pour ELAVL1 et d'autres régulateurs qui affectent la stabilité de l'ARN dans nos régions cibles les plus occupées de manière différentielle. Par conséquent, nous avons testé si les gènes cibles correspondants présentent des changements dans les demi-vies des ARNm. Nous avons généré deux mesures répétées des demi-vies d'ARNm dans les deux types de cellules par marquage 4SU et purification de populations d'ARNm marquées et non marquées après 1 h de marquage et sous hypothèse d'état d'équilibre comme décrit par Dölken et al. [50] et Schwannhäusser et al. [51]. Étant donné que les réplicats individuels ont montré une corrélation élevée (figure S10 dans le fichier supplémentaire 2), nous avons calculé la demi-vie moyenne observée dans les deux expériences et utilisé ces valeurs pour toutes les analyses ultérieures. Nous avons ensuite testé si les transcrits d'ARNm contenant des positions T-C différemment occupées présentaient également des changements significatifs dans leur distribution de demi-vie. À cette fin, nous avons calculé les changements log2 fois dans les demi-vies estimées dans les cellules MCF7 par rapport aux cellules HEK293 et ​​comparé les 300 premiers transcrits différemment occupés à tous les gènes testés. Remarquablement, nous avons trouvé des demi-vies d'ARNm significativement augmentées pour les transcrits avec des transitions T-C réduites et élevées dans les cellules MCF7 (Figure 5E P = 0,00644 et P = 0,000898 pour une diminution et une augmentation de l'occupation dans MCF7, respectivement).Curieusement, un examen plus attentif a révélé des demi-vies élevées d'ARNm de nombreux facteurs proto-oncogènes favorisant la croissance tels que CCNA2, CCNB2 et CDKN1A qui sont des cibles bien établies d'ELAVL1 [52] et montrent une augmentation de l'occupation locale des protéines dans les cellules MCF7.

Résumant nos résultats sur l'analyse d'expériences de profilage d'occupation différentielle, les mesures d'expression génique, l'estimation des demi-vies d'ARNm et in silico analyses (séquence, structure, annotation fonctionnelle), nous avons trouvé 1) une augmentation significative de l'occupation des sites de liaison ELAVL1 putatifs, 2) des gènes supérieurs occupés différemment pour montrer une association fonctionnelle avec la croissance cellulaire, la prolifération cellulaire ainsi que le traitement de l'ARNm, et 3 ) a augmenté les demi-vies des cibles d'ARNm avec une occupation locale différentielle des protéines. Ces résultats associent nos prédictions d'occupation différentielle locale des protéines à un résultat réglementaire global au niveau de la régulation des gènes post-transcriptionnels.


Introduction

Depuis la redécouverte des travaux de Mendel en 1900, la définition du gène est passée d'une unité abstraite d'hérédité à une entité moléculaire tangible capable de réplication, d'expression et de mutation (Figure 15.1). Les gènes sont composés d'ADN et sont disposés linéairement sur les chromosomes. Les gènes spécifient les séquences d'acides aminés, qui sont les éléments constitutifs des protéines. À leur tour, les protéines sont responsables de l'orchestration de presque toutes les fonctions de la cellule. Les gènes et les protéines qu'ils codent sont absolument essentiels à la vie telle que nous la connaissons.

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    • Auteurs : Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Éditeur/site Web : OpenStax
    • Titre du livre : Biologie 2e
    • Date de parution : 28 mars 2018
    • Lieu : Houston, Texas
    • URL du livre : https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • URL de la section : https://openstax.org/books/biology-2e/pages/15-introduction

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    Contenu

    L'orthographe de « woman » en anglais a progressé au cours du dernier millénaire de wīfmann [4] à wīmmann à wumman, et enfin, l'orthographe moderne femme. [5] En vieil anglais, wīfmann signifiait "femme" (littéralement "femme-personne"), alors que nous signifiait "homme". Mann avait un sens non sexiste de « humain », correspondant à l'anglais moderne « personne » ou « quelqu'un » cependant, après la conquête normande, homme a commencé à être utilisé davantage en référence à "homme humain", et à la fin du 13ème siècle, il avait commencé à éclipser l'utilisation de l'ancien terme nous. [6] Les consonnes labiales médiales f et m dans wīfmann fusionné dans la forme moderne "femme", tandis que l'élément initial wīf, qui avait également signifié « femme », a subi un rétrécissement sémantique au sens de femme mariée (« épouse »).

    C'est une idée fausse populaire que le terme "femme" est étymologiquement lié à "utérus". [7] "Womb" dérive du mot vieil anglais wamb signifiant "ventre, utérus" [8] (apparenté au terme familier allemand moderne "Wamme" du vieux haut allemand wamba pour "ventre, panse, genoux"). [9] [10]

    Féminité est la période de la vie d'une femme après son enfance, sa puberté et son adolescence. [11] Différents pays ont des lois différentes, mais l'âge de 18 ans est souvent considéré comme l'âge de la majorité (l'âge auquel une personne est légalement considérée comme un adulte).

    Le mot femme peut être utilisé de manière générale, pour désigner toute femme humaine, ou spécifiquement, pour signifier une femme adulte, par opposition à fille. Le mot fille signifiait à l'origine « jeune personne de l'un ou l'autre sexe » en anglais [12] ce n'est que vers le début du XVIe siècle qu'il en est venu à désigner spécifiquement un femelle enfant. [13] Le terme fille est parfois utilisé familièrement pour désigner une jeune femme ou une femme célibataire. Cependant, au début des années 1970, les féministes ont contesté cette utilisation car l'utilisation du mot pour désigner une femme adulte peut offenser. En particulier, des termes auparavant courants tels que fille de bureau ne sont plus largement utilisés. A l'inverse, dans certaines cultures qui lient l'honneur familial à la virginité féminine, le mot fille (ou son équivalent dans d'autres langues) est encore utilisé pour désigner une femme jamais mariée dans ce sens, il est utilisé d'une manière à peu près analogue à l'anglais plus ou moins obsolète Femme de ménage ou jeune fille.

    Il existe différents mots pour désigner la qualité d'être une femme. Le terme « féminité » signifie simplement l'état d'être une femme, ayant passé la ménarche « féminité » est utilisé pour désigner un ensemble de qualités féminines typiques associées à une certaine attitude envers les rôles de genre « féminité » est comme « féminité », mais est généralement associée à une vision différente des rôles de genre. "Quenouille" est un adjectif archaïque dérivé du rôle conventionnel des femmes en tant que fileuse, maintenant utilisé uniquement comme un archaïsme délibéré.

    La ménarche, le début des règles, survient en moyenne à l'âge de 12-13 ans. De nombreuses cultures ont des rites de passage pour symboliser le passage à l'âge adulte d'une fille, comme la confirmation dans certaines branches du christianisme, [14] bat mitzvah dans le judaïsme, ou une coutume d'une célébration spéciale pour un certain anniversaire (généralement entre 12 et 21), comme la quinceañera d'Amérique latine.

    Les femmes trans ont une assignation sexuelle masculine à la naissance qui ne correspond pas à leur identité de genre, tandis que les femmes intersexes peuvent avoir des caractéristiques sexuelles qui ne correspondent pas aux notions typiques de la biologie féminine. [15] [16]

    Les premières femmes dont les noms sont connus par l'archéologie comprennent:

      (c. 3200 avant notre ère), l'épouse de Narmer et la première reine de l'Egypte ancienne. [17][18] (vers 3000 avant notre ère), épouse et régente de l'Égypte ancienne pendant la première dynastie. Elle a peut-être été souveraine de l'Égypte à part entière. [19][20] (vers 2700 avant notre ère), a également vécu en Égypte et est la première femme médecin et scientifique connue. [21] (vers 2600 avant notre ère), médecin de l'Égypte ancienne. [22][23] (vers 2600 avant notre ère), ou Shubad - reine d'Ur dont la tombe a été découverte avec de nombreux artefacts coûteux. D'autres reines pré-sargoniques connues d'Ur (épouses royales) comprennent Ashusikildigir, Ninbanda et Gansamannu. [24] (environ 2500 avant notre ère), une taverne de Kish choisie par la prêtrise de Nippur pour devenir le souverain hégémonique de Sumer, et plus tard divinisée sous le nom de "Kubaba". (vers 2400 avant notre ère), reine akkadienne, épouse de Sargon d'Akkad et mère d'Enheduanna. [25][26] (vers 2384 avant notre ère), reine éminente et influente de Lugalanda de Lagash. D'autres reines pré-sargoniques connues de la première dynastie Lagash incluent Menbara-abzu, Ashume'eren, Ninkhilisug, Dimtur et Shagshag, et les noms de plusieurs princesses sont également connus. (c. 2285 BCE), [27][28] la grande prêtresse du temple du Dieu de la Lune dans la cité-état sumérienne d'Ur et peut-être le premier poète connu et le premier auteur nommé des deux sexes. [29] (vers 1775 avant notre ère), épouse du roi Zimrilim et reine de la cité-État syrienne de Mari. Pendant l'absence de son mari, elle régnait en tant que régente de Mari et jouissait de pouvoirs administratifs étendus en tant que reine. [30]

    En termes de biologie, les organes sexuels féminins sont impliqués dans le système reproducteur, tandis que les caractéristiques sexuelles secondaires sont impliquées dans l'allaitement des enfants et l'attraction d'un partenaire. [31] [32] Les ovaires, en plus de leur fonction régulatrice de production d'hormones, produisent des gamètes femelles appelés ovules qui, lorsqu'ils sont fécondés par des gamètes mâles (sperme), forment de nouveaux individus génétiques. L'utérus est un organe avec des tissus pour protéger et nourrir le fœtus en développement et des muscles pour l'expulser lors de l'accouchement. Le vagin est utilisé dans la copulation et l'accouchement, bien que le terme vagin est souvent utilisé de manière familière et incorrecte en anglais pour la vulve (ou les organes génitaux féminins externes), [33] [34] qui comprend (en plus de l'ouverture vaginale) les lèvres, le clitoris et l'urètre féminin. On suppose que les glandes mammaires ont évolué à partir de glandes apocrines pour produire du lait, une sécrétion nutritive qui est la caractéristique la plus distinctive des mammifères, avec la naissance vivante. [35] Chez les femmes matures, le sein est généralement plus proéminent que chez la plupart des autres mammifères, cette proéminence, non nécessaire à la production de lait, est considérée comme étant au moins partiellement le résultat de la sélection sexuelle. [32]

    Normalement, les cellules des femmes contiennent deux chromosomes X et les cellules des hommes contiennent un chromosome X et un chromosome Y. [36] Au début du développement fœtal, la morphologie de l'embryon des deux sexes est similaire jusqu'à environ la semaine 6 ou 7 lorsque les gonades se différencient en testicules chez les mâles en raison de l'action du chromosome Y. La différenciation sexuelle se déroule chez les femelles d'une manière indépendante des hormones gondales. [37] Parce que les humains héritent de l'ADN mitochondrial uniquement de l'ovule de la mère, les chercheurs en généalogie peuvent retracer la lignée maternelle très loin dans le temps.

    Bien qu'il y ait moins de filles que d'hommes nés (le rapport est d'environ 1:1,05), les filles nouveau-nées ont plus de chances d'atteindre leur premier anniversaire que les garçons et les femmes ont généralement une espérance de vie plus longue de six à huit ans, bien que dans certaines régions la discrimination fondée sur les femmes a réduit l'espérance de vie des femmes à une espérance de vie inférieure ou égale à celle des hommes. Sur la population humaine totale en 2015, il y avait 101,8 hommes pour 100 femmes. Les différences d'espérance de vie sont en partie dues à des avantages biologiques inhérents, mais elles reflètent également des différences de comportement entre les hommes et les femmes. L'écart se réduit dans une certaine mesure dans certains pays développés, peut-être en raison de l'augmentation du tabagisme chez les femmes et de la baisse des taux de maladies cardiovasculaires chez les hommes. L'Organisation mondiale de la santé écrit qu'il est "important de noter que les années de vie supplémentaires pour les femmes ne sont pas toujours vécues en bonne santé". [38] [39] [40]

    La puberté est le processus de changements physiques par lequel le corps d'un enfant mûrit en un corps adulte capable de reproduction sexuée pour permettre la fécondation. Il a généralement lieu entre 10 et 16 ans. Il est déclenché par des signaux hormonaux du cerveau aux gonades - soit les ovaires, soit les testicules. En réponse aux signaux, les gonades produisent des hormones qui stimulent la libido et la croissance, la fonction et la transformation du cerveau, des os, des muscles, du sang, de la peau, des cheveux, des seins et des organes sexuels. La croissance physique (taille et poids) s'accélère dans la première moitié de la puberté et s'achève lorsque l'enfant a développé un corps d'adulte. Le point de repère majeur de la puberté des filles est la ménarche, le début des règles, qui survient en moyenne entre 12 et 13 ans. [41] [42] [43] [44]

    La plupart des filles ont leurs premières règles et peuvent ensuite tomber enceintes et avoir des enfants. Cela nécessite généralement une fécondation interne de ses ovules avec le sperme d'un homme lors de rapports sexuels, bien que l'insémination artificielle ou l'implantation chirurgicale d'un embryon existant soit également possible (voir technologie de reproduction).

    Certaines maladies touchent principalement les femmes, comme le lupus. En outre, certaines maladies liées au sexe se retrouvent plus fréquemment ou exclusivement chez les femmes, par exemple le cancer du sein, le cancer du col de l'utérus ou le cancer de l'ovaire. Les femmes et les hommes peuvent présenter des symptômes différents d'une maladie et peuvent également réagir différemment au traitement médical. Ce domaine de la recherche médicale est étudié par la médecine sexospécifique. [45] L'étude de la reproduction féminine et des organes reproducteurs est appelée gynécologie. [46]

    La question de la santé des femmes a été reprise par de nombreuses féministes, notamment en ce qui concerne la santé reproductive. La santé des femmes se situe dans un ensemble plus large de connaissances citées, entre autres, par l'Organisation mondiale de la santé, qui accorde de l'importance au genre en tant que déterminant social de la santé. [47]

    La mortalité maternelle ou le décès maternel est défini par l'OMS comme « le décès d'une femme pendant la grossesse ou dans les 42 jours suivant l'interruption de grossesse, quels que soient la durée et le site de la grossesse, de toute cause liée ou aggravée par la grossesse ou sa gestion. mais pas de causes accidentelles ou fortuites." [48] ​​En 2008, notant que chaque année plus de 100 000 femmes meurent des complications de la grossesse et de l'accouchement et qu'au moins sept millions connaissent de graves problèmes de santé tandis que 50 millions de plus ont des conséquences néfastes sur la santé après l'accouchement, l'Organisation mondiale de la santé a exhorté la formation des sages-femmes à renforcer services de santé maternelle et néonatale. Pour soutenir l'amélioration des compétences des sages-femmes, l'OMS a mis en place un programme de formation des sages-femmes, Action for Safe Motherhood. [49]

    Environ 99% des décès maternels surviennent dans les pays en développement. Plus de la moitié d'entre eux se produisent en Afrique subsaharienne et près d'un tiers en Asie du Sud. Les principales causes de mortalité maternelle sont la pré-éclampsie et l'éclampsie, les avortements à risque, les complications de la grossesse dues au paludisme et au VIH/SIDA, et les saignements et infections graves après l'accouchement. [50] La plupart des pays européens, l'Australie, le Japon et Singapour sont très sûrs en ce qui concerne l'accouchement. [51]

    En 1990, les États-Unis se classaient au 12e rang des 14 pays développés analysés et depuis lors, les taux de mortalité de chaque pays se sont régulièrement améliorés tandis que le taux américain a grimpé en flèche. Alors que les autres qui ont été analysés en 1990 montrent un taux de mortalité en 2017 de moins de 10 décès pour 100 000 naissances vivantes, le taux américain est passé à 26,4. De plus, pour chacune des 700 à 900 femmes qui meurent chaque année aux États-Unis pendant la grossesse ou l'accouchement, 70 subissent des complications importantes, totalisant plus d'un pour cent de toutes les naissances. [52] [53]

    (. ) les droits humains des femmes incluent leur droit d'avoir le contrôle et de décider librement et de manière responsable sur les questions liées à leur sexualité, y compris la santé sexuelle et reproductive, sans coercition, discrimination et violence. Des relations égales entre les femmes et les hommes en matière de relations sexuelles et de reproduction, y compris le plein respect de l'intégrité de la personne, exigent le respect mutuel, le consentement et la responsabilité partagée du comportement sexuel et de ses conséquences.

    L'Organisation mondiale de la santé rapporte que sur la base des données de 2010 à 2014, 56 millions d'avortements provoqués ont lieu chaque année dans le monde (25 % de toutes les grossesses). Parmi ceux-ci, environ 25 millions ont été considérés comme dangereux. L'OMS rapporte que dans les régions développées, environ 30 femmes meurent pour 100 000 avortements à risque et que ce nombre atteint 220 décès pour 100 000 avortements à risque dans les régions en développement et 520 décès pour 100 000 avortements à risque en Afrique subsaharienne. L'OMS attribue ces décès à :

    • lois restrictives
    • faible disponibilité des services
    • coût élevé
    • stigmate
    • l'objection de conscience des prestataires de soins de santé
    • des exigences inutiles, telles que des périodes d'attente obligatoires, des conseils obligatoires, la fourniture d'informations trompeuses, l'autorisation d'un tiers et des tests médicalement inutiles qui retardent les soins. [55]

    Dans l'histoire récente, les rôles de genre ont beaucoup changé. À certains moments antérieurs de l'histoire, les aspirations professionnelles des enfants dès leur plus jeune âge différaient selon le sexe. [56] Traditionnellement, les femmes de la classe moyenne étaient impliquées dans les tâches domestiques mettant l'accent sur la garde des enfants. Pour les femmes les plus pauvres, en particulier les femmes de la classe ouvrière, bien que cela reste souvent un idéal, [ spécifier ] la nécessité économique les a obligés à chercher un emploi à l'extérieur de la maison. Bon nombre des emplois qui leur étaient offerts étaient moins bien rémunérés que ceux offerts aux hommes. [ citation requise ]

    Au fur et à mesure des changements sur le marché du travail pour les femmes, la disponibilité de l'emploi est passée de seulement des emplois d'usine "sales", de longues heures à des emplois de bureau "plus propres", plus respectables, où plus d'éducation était exigée. La participation des femmes à la main-d'œuvre américaine est passée de 6 % en 1900 à 23 % en 1923. Ces changements dans la main-d'œuvre ont entraîné des changements dans les attitudes des femmes au travail, permettant la révolution qui a conduit les femmes à s'orienter vers la carrière et l'éducation. [ citation requise ]

    Dans les années 1970, de nombreuses femmes universitaires, y compris des scientifiques, évitaient d'avoir des enfants. Tout au long des années 1980, les institutions ont tenté d'égaliser les conditions de travail des hommes et des femmes. Même ainsi, les inégalités à la maison entravaient les opportunités des femmes : les femmes professionnelles étaient encore généralement considérées comme responsables du travail domestique et de la garde des enfants, ce qui limitait le temps et l'énergie qu'elles pouvaient consacrer à leur carrière. Jusqu'au début du XXe siècle, les collèges féminins américains exigeaient que leurs membres féminins du corps professoral restent célibataires, au motif qu'une femme ne pouvait pas exercer deux professions à temps plein à la fois. Selon Schiebinger, "Être scientifique, épouse et mère est un fardeau dans la société qui attend des femmes plus souvent que des hommes qu'elles fassent passer leur famille avant leur carrière." (p.93). [57]

    Les mouvements prônent l'égalité des chances pour les deux sexes et l'égalité des droits sans distinction de sexe. Grâce à une combinaison de changements économiques et des efforts du mouvement féministe, au cours des dernières décennies, les femmes dans de nombreuses sociétés ont eu accès à des carrières au-delà de la ménagère traditionnelle. Malgré ces progrès, les femmes modernes de la société occidentale sont toujours confrontées à des défis sur le lieu de travail, ainsi qu'aux sujets de l'éducation, de la violence, des soins de santé, de la politique et de la maternité, etc. Le sexisme peut être une préoccupation majeure et un obstacle pour les femmes presque partout, bien que ses formes, sa perception et sa gravité varient selon les sociétés et les classes sociales. Il y a eu une augmentation de l'approbation des rôles égalitaires de genre à la maison par les femmes et les hommes. [58] [ échec de la vérification ]

    Bien qu'un plus grand nombre de femmes poursuivent des études supérieures, leurs salaires sont souvent inférieurs à ceux des hommes. CBS News a déclaré en 2005 qu'aux États-Unis, les femmes âgées de 30 à 44 ans et titulaires d'un diplôme universitaire représentent 62 % de ce que font les hommes de qualification similaire, un taux inférieur à celui de tous les 19 pays pour lesquels des chiffres sont disponibles, sauf trois. L'Allemagne, la Nouvelle-Zélande et la Suisse sont certains pays occidentaux où l'inégalité salariale est plus importante. [59]

    Violences faites aux femmes

    tout acte de violence sexiste qui entraîne ou est susceptible d'entraîner des dommages ou des souffrances physiques, sexuelles ou mentales pour les femmes, y compris les menaces de tels actes, la coercition ou la privation arbitraire de liberté, que ce soit dans la vie publique ou dans la vie privée .

    et identifie trois formes de violence : celle qui se produit dans la famille, ce qui se produit au sein de la communauté générale, et ce qui est perpétré ou toléré par l'Etat. Il précise également que "la violence à l'égard des femmes est une manifestation de relations de pouvoir historiquement inégales entre les hommes et les femmes". [61]

    La violence à l'égard des femmes reste un problème répandu, alimenté, surtout en dehors de l'Occident, par des valeurs sociales patriarcales, l'absence de lois adéquates et le manque d'application des lois existantes. Les normes sociales qui existent dans de nombreuses régions du monde entravent les progrès vers la protection des femmes contre la violence. Par exemple, selon les enquêtes de l'UNICEF, le pourcentage de femmes âgées de 15 à 49 ans qui pensent qu'un mari est justifié de frapper ou de battre sa femme dans certaines circonstances atteint 90 % en Afghanistan et en Jordanie, 87 % au Mali,86 % en Guinée et au Timor-Leste, 81 % au Laos et 80 % en République centrafricaine. [62] Une enquête de 2010 menée par le Pew Research Center a révélé que la lapidation comme punition pour adultère était soutenue par 82 % des personnes interrogées en Égypte et au Pakistan, 70 % en Jordanie, 56 % au Nigéria et 42 % en Indonésie. [63]

    Les formes spécifiques de violence qui affectent les femmes comprennent les mutilations génitales féminines, le trafic sexuel, la prostitution forcée, le mariage forcé, le viol, le harcèlement sexuel, les crimes d'honneur, les jets d'acide et la violence liée à la dot. Les gouvernements peuvent être complices de violence à l'égard des femmes, par exemple lorsque la lapidation est utilisée comme punition légale, principalement pour les femmes accusées d'adultère. [64]

    Il y a également eu de nombreuses formes de violence contre les femmes qui ont été historiquement répandues, notamment l'incendie des sorcières, le sacrifice des veuves (telles que sati) et les pieds bandés. La poursuite des femmes accusées de sorcellerie a une longue tradition, par exemple, au début de la période moderne (entre le XVe et le XVIIIe siècle), les procès pour sorcières étaient courants en Europe et dans les colonies européennes d'Amérique du Nord. Aujourd'hui, il reste des régions du monde (comme certaines parties de l'Afrique subsaharienne, des régions rurales de l'Inde du Nord et de la Papouasie-Nouvelle-Guinée) où la croyance en la sorcellerie est détenue par de nombreuses personnes et où les femmes accusées d'être des sorcières sont soumises à de graves violences. [65] [66] [67] En outre, il existe également des pays qui ont une législation pénale contre la pratique de la sorcellerie. En Arabie saoudite, la sorcellerie reste un crime passible de la peine de mort, et en 2011, le pays a décapité une femme pour « sorcellerie et sorcellerie ». [68] [69]

    Il est également vrai que certaines formes de violence à l'égard des femmes n'ont été reconnues comme des infractions pénales qu'au cours des dernières décennies et ne sont pas universellement interdites, dans la mesure où de nombreux pays continuent de les autoriser. C'est notamment le cas du viol conjugal. [70] [71] Dans le monde occidental, il y a eu une tendance à assurer l'égalité des sexes dans le mariage et à poursuivre la violence domestique, mais dans de nombreuses régions du monde, les femmes perdent encore des droits légaux importants lorsqu'elles contractent un mariage. [72]

    Les violences sexuelles contre les femmes augmentent considérablement en temps de guerre et de conflit armé, pendant l'occupation militaire ou les conflits ethniques le plus souvent sous la forme de viols de guerre et d'esclavage sexuel. Les exemples contemporains de violence sexuelle pendant la guerre incluent le viol pendant le génocide arménien, le viol pendant la guerre de libération du Bangladesh, le viol pendant la guerre de Bosnie, le viol pendant le génocide rwandais et le viol pendant la deuxième guerre du Congo. En Colombie, le conflit armé a également entraîné une augmentation des violences sexuelles contre les femmes. [73] Le cas le plus récent était le djihad sexuel mené par l'EIIL où 5 000 à 7 000 filles et enfants yézidis et chrétiens ont été vendus en esclavage sexuel pendant le génocide et le viol de femmes yézidies et chrétiennes, dont certaines ont sauté à la mort du mont Sinjar. , tel que décrit dans une déclaration de témoin. [74]

    Les lois et les politiques sur la violence à l'égard des femmes varient selon la juridiction. Dans l'Union européenne, le harcèlement sexuel et la traite des êtres humains sont soumis à des directives. [75] [76]

    Les femmes de différentes régions du monde s'habillent de différentes manières, leurs choix de vêtements étant influencés par la culture locale, les principes religieux, les traditions, les normes sociales et les tendances de la mode, entre autres facteurs. Différentes sociétés ont des idées différentes sur la modestie. Cependant, dans de nombreuses juridictions, les choix des femmes en matière de tenue vestimentaire ne sont pas toujours libres, les lois limitant ce qu'elles peuvent ou non porter. C'est particulièrement le cas en ce qui concerne l'habillement islamique. Alors que certaines juridictions imposent légalement de tels vêtements (le port du foulard), d'autres pays interdisent ou restreignent le port de certains vêtements hijab (comme la burqa/couvrant le visage) dans les lieux publics (un de ces pays est la France - voir l'interdiction française sur le visage couvrant). Ces lois, à la fois celles qui prescrivent et celles qui interdisent certains articles vestimentaires, sont très controversées. [77]

    L'indice synthétique de fécondité (ISF) – le nombre moyen d'enfants nés d'une femme au cours de sa vie – diffère considérablement entre les différentes régions du monde. En 2016, l'ISF estimé le plus élevé était au Niger (6,62 enfants nés par femme) et le plus bas à Singapour (0,82 enfant/femme). [79] Alors que la plupart des pays d'Afrique subsaharienne ont un ISF élevé, ce qui crée des problèmes en raison du manque de ressources et contribue à la surpopulation, la plupart des pays occidentaux connaissent actuellement un taux de fécondité inférieur au remplacement qui peut entraîner le vieillissement et le déclin de la population.

    Dans de nombreuses régions du monde, la structure familiale a changé au cours des dernières décennies. Par exemple, en Occident, il y a eu une tendance à s'éloigner des modes de vie qui incluent la famille élargie à ceux qui ne se composent que de la famille nucléaire. Il y a également eu une tendance à passer de la fécondité matrimoniale à la fécondité non matrimoniale. Les enfants nés hors mariage peuvent être nés de couples cohabitants ou de femmes célibataires. Alors que les naissances hors mariage sont courantes et pleinement acceptées dans certaines parties du monde, dans d'autres, elles sont fortement stigmatisées, les mères célibataires étant victimes d'ostracisme, notamment de violence de la part des membres de la famille et, dans les cas extrêmes, même de crimes d'honneur. [80] [81] De plus, les relations sexuelles hors mariage restent illégales dans de nombreux pays (tels que l'Arabie saoudite, le Pakistan, [82] l'Afghanistan, [83] [84] l'Iran, [84] le Koweït, [85] les Maldives, [86 ] Maroc, [87] Oman, [88] Mauritanie, [89] Émirats arabes unis, [90] [91] Soudan, [92] et Yémen [93] ).

    Le rôle social de la mère diffère selon les cultures. Dans de nombreuses régions du monde, les femmes ayant des enfants à charge sont censées rester à la maison et consacrer toute leur énergie à l'éducation des enfants, tandis que dans d'autres endroits, les mères retournent le plus souvent à un travail rémunéré (voir mère qui travaille et mère au foyer).

    Des doctrines religieuses particulières ont des stipulations spécifiques concernant les rôles de genre, l'interaction sociale et privée entre les sexes, la tenue vestimentaire appropriée pour les femmes et divers autres problèmes affectant les femmes et leur position dans la société. Dans de nombreux pays, ces enseignements religieux influencent le droit pénal ou le droit de la famille de ces juridictions (voir la charia, par exemple). La relation entre la religion, la loi et l'égalité des sexes a été discutée par des organisations internationales. [94]

    L'éducation non mixte a traditionnellement été dominante et est toujours très pertinente. L'éducation universelle, c'est-à-dire l'éducation primaire et secondaire assurée par l'État, indépendamment du sexe, n'est pas encore une norme mondiale, même si elle est supposée dans la plupart des pays développés. Dans certains pays occidentaux, les femmes ont dépassé les hommes à de nombreux niveaux d'éducation. Par exemple, aux États-Unis en 2005/2006, les femmes ont obtenu 62 % des diplômes d'associé, 58 % des diplômes de licence, 60 % des maîtrises et 50 % des doctorats. [95] [96]

    L'écart entre les sexes en matière d'éducation dans les pays de l'Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) s'est réduit au cours des 30 dernières années. Les femmes les plus jeunes sont aujourd'hui beaucoup plus susceptibles d'avoir obtenu un diplôme de l'enseignement supérieur : dans 19 des 30 pays de l'OCDE, plus de deux fois plus de femmes âgées de 25 à 34 ans ont terminé des études supérieures que de femmes de 55 à 64 ans. Dans 21 des 27 pays de l'OCDE avec des données comparables, le nombre de femmes diplômées de programmes de niveau universitaire est égal ou supérieur à celui des hommes. Les filles de 15 ans ont tendance à afficher des attentes beaucoup plus élevées pour leur carrière que les garçons du même âge. [97] Alors que les femmes représentent plus de la moitié des diplômés universitaires dans plusieurs pays de l'OCDE, elles ne reçoivent que 30 % des diplômes de l'enseignement supérieur délivrés dans les domaines des sciences et de l'ingénierie, et les femmes ne représentent que 25 à 35 % des chercheurs dans la plupart des pays de l'OCDE. [98]

    La recherche montre que si les femmes étudient dans des universités prestigieuses au même rythme que les hommes, elles n'ont pas la même chance de rejoindre la faculté. La sociologue Harriet Zuckerman a observé que plus un institut est prestigieux, plus il sera difficile et long pour les femmes d'y obtenir un poste de professeur. En 1989, l'Université Harvard a nommé sa première femme en chimie, Cynthia Friend, et en 1992 sa première femme en physique, Melissa Franklin. Elle a également observé que les femmes étaient plus susceptibles d'occuper leurs premiers postes professionnels en tant qu'instructeurs et chargés de cours, tandis que les hommes étaient plus susceptibles d'occuper d'abord des postes permanents. Selon Smith et Tang, en 1989, 65 pour cent des hommes et seulement 40 pour cent des femmes occupaient des postes permanents et seulement 29 pour cent de tous les scientifiques et ingénieurs employés comme professeurs adjoints dans les collèges et universités de quatre ans étaient des femmes. [99]

    En 1992, les femmes ont obtenu 9 pour cent des doctorats décernés en ingénierie, mais seulement un pour cent de ces femmes sont devenues professeurs. En 1995, 11 % des professeurs en sciences et en génie étaient des femmes. En relation, seuls 311 doyens d'écoles d'ingénieurs étaient des femmes, ce qui représente moins de 1% du total. Même en psychologie, un diplôme dans lequel les femmes obtiennent la majorité des doctorats, elles occupent beaucoup moins de postes permanents, environ 19 % en 1994. [100]

    L'alphabétisation

    L'alphabétisation mondiale est plus faible pour les femmes que pour les hommes. Le CIA World Factbook présente une estimation de 2010 qui montre que 80 % des femmes sont alphabétisées, contre 88,6 % des hommes (âgés de 15 ans et plus). Les taux d'alphabétisation sont les plus bas en Asie du Sud et de l'Ouest et dans certaines parties de l'Afrique subsaharienne. [101]

    Les femmes sont sous-représentées au gouvernement dans la plupart des pays. En janvier 2019, la moyenne mondiale de femmes dans les assemblées nationales était de 24,3 %. [103] Le suffrage est le droit civil de voter, et les mouvements pour le suffrage des femmes ont une longue chronologie historique. Par exemple, le suffrage des femmes aux États-Unis a été obtenu progressivement, d'abord aux niveaux étatique et local à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, puis en 1920 lorsque les femmes aux États-Unis ont obtenu le suffrage universel avec l'adoption du dix-neuvième amendement aux États-Unis. Constitution. Certains pays occidentaux ont mis du temps à autoriser les femmes à voter, notamment la Suisse, où les femmes ont obtenu le droit de vote aux élections fédérales en 1971, et dans le canton d'Appenzell Rhodes-Intérieures, les femmes n'ont obtenu le droit de vote sur les questions locales qu'en 1991, lorsque le canton a été contraint de le faire par la Cour suprême fédérale de la Suisse [104] [105] et du Liechtenstein, en 1984, par le biais d'un référendum sur le suffrage des femmes.

    Les femmes ont, tout au long de l'histoire, apporté des contributions à la science, à la littérature et à l'art. Historiquement, l'un des domaines où les femmes ont été le plus autorisées à accéder était celui de l'obstétrique et de la gynécologie (avant le XVIIIe siècle, les soins aux femmes enceintes en Europe étaient pris en charge par les femmes à partir du milieu du XVIIIe siècle, le suivi médical des femmes enceintes a commencé à exiger des procédures formelles rigoureuses. l'éducation, à laquelle les femmes n'avaient généralement pas accès, et la pratique a donc été largement transférée aux hommes). [106] [107]

    L'écriture était généralement également considérée comme acceptable pour les femmes de la classe supérieure, bien que réussir en tant qu'écrivaine dans un monde dominé par les hommes puisse être très difficile car plusieurs écrivaines ont adopté un nom de plume masculin (par exemple, George Sand, George Eliot). [ citation requise ]

    Les femmes ont été compositrices, auteures-compositrices, interprètes instrumentales, chanteuses, chefs d'orchestre, universitaires en musique, éducatrices musicales, critiques musicales/journalistes musicales et autres professions musicales. Il y a des mouvements musicaux, [ éclaircissements nécessaires ] événements et genres liés aux femmes, aux problèmes des femmes et au féminisme. [ citation requise ] Dans les années 2010, alors que les femmes représentent une proportion importante des chanteuses de musique populaire et de musique classique, et une proportion importante d'auteurs-compositeurs (dont beaucoup sont des auteurs-compositeurs-interprètes), il y a peu de femmes productrices de disques, critiques de rock et instrumentistes de rock. Bien qu'il y ait eu un grand nombre de femmes compositrices dans la musique classique, de la période médiévale à nos jours, les femmes compositrices sont considérablement sous-représentées dans le répertoire de musique classique couramment joué, les manuels d'histoire de la musique et les encyclopédies musicales par exemple, dans le Histoire concise de la musique d'Oxford, Clara Schumann est l'une des seules compositrices citées.

    Les femmes représentent une proportion importante des solistes instrumentaux dans la musique classique et le pourcentage de femmes dans les orchestres est en augmentation. Un article de 2015 sur les solistes de concertos dans les grands orchestres canadiens indiquait cependant que 84 % des solistes de l'Orchestre Symphonique de Montréal étaient des hommes. En 2012, les femmes ne représentaient encore que 6 % du premier orchestre philharmonique de Vienne. Les femmes sont moins courantes comme instrumentistes dans les genres musicaux populaires tels que le rock et le heavy metal, bien qu'il y ait eu un certain nombre d'instrumentistes féminines notables et de groupes entièrement féminins. Les femmes sont particulièrement sous-représentées dans les genres de métal extrême. [108] Les femmes sont également sous-représentées dans la direction d'orchestre, la critique musicale/le journalisme musical, la production musicale et l'ingénierie du son. Alors que les femmes étaient découragées de composer au XIXe siècle et qu'il y avait peu de musicologues femmes, les femmes se sont impliquées dans l'éducation musicale ". siècle." [109]

    Selon Jessica Duchen, auteure de musique pour le London's L'indépendant, les musiciennes de musique classique sont ". trop souvent jugées pour leur apparence plutôt que pour leur talent" et elles subissent des pressions ". pour être sexy sur scène et sur les photos". [110] Duchen déclare que même si « [t] il y a des femmes musiciennes qui refusent de jouer sur leur apparence, celles qui le font ont tendance à avoir plus de succès matériellement. [110]

    Selon la rédactrice britannique de Radio 3, Edwina Wolstencroft, l'industrie de la musique classique est depuis longtemps ouverte à la présence de femmes dans des rôles de performance ou de divertissement, mais les femmes sont beaucoup moins susceptibles d'occuper des postes d'autorité, comme diriger un orchestre. [111] Dans la musique populaire, alors qu'il y a beaucoup de chanteuses enregistrant des chansons, il y a très peu de femmes derrière la console audio agissant en tant que productrices de musique, les individus qui dirigent et gèrent le processus d'enregistrement. [112]

    Le glyphe (♀) pour la planète et la déesse romaine Vénus, ou Aphrodite en grec, est le symbole utilisé en biologie pour le sexe féminin. [113] [114] [115] Dans l'alchimie ancienne, le symbole de Vénus représentait le cuivre et était associé à la féminité. [115]

    La féminité (aussi appelé féminité ou féminité) est un ensemble d'attributs, de comportements et de rôles généralement associés aux femmes et aux filles. Bien que la féminité soit socialement construite, [116] certains comportements considérés comme féminins sont biologiquement influencés. [117] [118] [119] [120] dans quelle mesure la féminité est biologiquement ou socialement influencée est sujette à débat. [121] [122] [123] Il est distinct de la définition du sexe féminin biologique, [124] [125] car les hommes et les femmes peuvent présenter des traits féminins.


    Fond

    Les interactions ARN-protéine sont au cœur de tous les processus de régulation post-transcriptionnels qui contrôlent l'expression des gènes. Depuis le traitement initial d'un transcrit codant pour une protéine dans le noyau jusqu'à sa traduction finale et sa désintégration dans le cytoplasme, les ARNm cellulaires sont impliqués dans une chorégraphie complexe avec diverses protéines de liaison à l'ARN (RBP) [1–3]. Les RBP sont également nécessaires pour le traitement et la fonction des milliers d'ARN non codants (ARNnc), petits et grands, codés par les génomes eucaryotes. Ces ARN ont une variété de fonctions cellulaires, y compris la régulation de la chromatine et le contrôle du destin cellulaire [4, 5]. Ainsi, les interactions ARN-protéine représentent une couche vaste, diversifiée et critique de régulation du transcriptome.

    Les génomes eucaryotes codent pour une grande collection de RBP qui interagissent avec les ARNm pour former des complexes ribonucléoprotéiques dynamiques à plusieurs composants (mRNP) [6, 7]. Ces mRNP constituent souvent les formes fonctionnelles des ARNm, et ce n'est que par leur formation appropriée que les transcrits sont correctement régulés pour produire les quantités précises requises de chaque protéine dans une cellule [2, 3, 7, 8]. Curieusement, des preuves récentes suggèrent que la régulation post-transcriptionnelle des ARNm codant pour des protéines fonctionnellement apparentées nécessite probablement l'assemblage de mRNP par des ensembles spécifiques de RBP co-occurrents, une idée qui a été initialement postulée par l'hypothèse de l'opéron post-transcriptionnel [9, 10]. Ainsi, la composition et la formation précises des RNP dans les cellules eucaryotes sont essentielles pour une bonne régulation de l'expression des gènes.

    La nature essentielle des interactions ARN-protéines en biologie eucaryote a conduit à l'utilisation de nombreuses approches biochimiques, génétiques et informatiques, seules ou combinées, pour identifier et valider les RBP et leurs sites spécifiques de liaison à l'ARN [1, 11, 12]. Ces approches se sont avérées utiles pour caractériser un certain nombre de RBP [13-26]. Cependant, toutes ces approches antérieures ont étudié les interactions ARN-protéine une protéine à la fois, ce qui a limité leur capacité à surveiller le paysage mondial des RNP et à révéler des informations sur la liaison combinatoire et la régulation par le milieu cellulaire des RBP. Ainsi, il existe un écart majeur entre l'importance des interactions cellulaires ARN-RBP et la difficulté d'établir un catalogue complet de ces interactions en une seule expérience.

    Récemment, plusieurs groupes ont établi des approches expérimentales pour interroger les sites d'interaction ARN-protéine à une échelle plus globale. Ces approches utilisent la 4-thiouridine et la réticulation UV pour identifier les interactions ARN-protéine en découvrant les sites de transversion T > C (représentant les événements de réticulation ARN-protéine) [27, 28]. Cependant, ces études ont été limitées par plusieurs facteurs. Plus précisément, ils reposent sur un traitement avec des nucléotides synthétiques et une réticulation UV, qui peuvent être utilisés pour les cultures cellulaires mais pas pour les tissus ou les organismes entiers. De plus, la réticulation UV n'identifie que les sites de contact direct ARN-protéine et peut ne pas capturer les complexes multiprotéiques plus grands qui composent l'architecture RNP globale in vivo. Enfin, ces études se sont concentrées sur les transcrits poly-adénylés (polyA), réduisant leur capacité à surveiller la liaison RBP dans les ARN non polyA et naissants.

    Pour répondre aux limites des méthodologies actuellement disponibles, nous présentons une approche de séquençage de l'empreinte protéique médiée par la ribonucléase (RNase) que nous appelons séquençage du profil d'interaction protéique (PIP-seq). Cette approche identifie les sites d'interaction ARN-protéine dans les ARN non transformés et matures de manière essentiellement impartiale et à l'échelle du transcriptome. Nous décrivons plusieurs techniques de réticulation pour capturer les interactions ARN-protéine directes et indirectes. Nous montrons également que les RNases simple brin et double brin découvrent des ensembles distincts mais se chevauchant de sites d'interaction ARN-protéine. En utilisant cette approche, nous trouvons que PIP-seq est une approche reproductible qui révèle à la fois des sites d'interaction RBP connus et nouveaux. Nous démontrons l'utilité de PIP-seq en découvrant des motifs de séquence enrichis dans le complément des sites d'interaction RBP identifiés. Nous étudions également les interactions entre les sites de liaison aux protéines et fournissons des preuves de la co-liaison des ARN par des ensembles spécifiques de RBP, dont certains se lient à des groupes de transcrits codant pour des protéines fonctionnellement apparentées. Ces résultats révèlent de nouvelles connaissances sur les réseaux de régulation des gènes post-transcriptionnels médiés par des groupes spécifiques de motifs de séquence liés à la RBP. Enfin, nous identifions un enrichissement significatif pour les variantes associées à la maladie au sein des sites d'interaction RBP et démontrons les effets de certains de ces polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) sur les interactions ARN-protéine. Dans l'ensemble, notre approche fournit une évaluation globale centrée sur l'ARN des interactions ARN-RBP qui identifie directement les sites d'interaction ARN-protéine et est applicable à tous les organismes et types d'échantillons.


    Vers une quantification de l'impact de la déforestation du XXIe siècle sur le risque d'extinction des vertébrés terrestres

    Société royale pour la conservation des oiseaux, Centre RSPB pour la science de la conservation, Édimbourg, EH12 9DH Royaume-Uni

    Faculté de physique et d'astronomie, Université de Wrocław, Wrocław, Pologne

    BirdLife International, Wellbrook Court, Cambridge, CB30NA Royaume-Uni

    ARC Centre of Excellence for Environmental Decisions, Centre for Biodiversity and Conservation Science, The University of Queensland, 4072 Brisbane, Queensland, Australie

    School of Geography, Planning and Environmental Management, University of Queensland, 4072 Brisbane, Queensland, Australie

    Laboratoired'Ecologie Alpine (LECA), Université Grenoble-Alpes, Grenoble, 38000 France

    LECA, CNRS, Grenoble, 38000 France

    Programme mondial d'évaluation des mammifères, Département de biologie et de biotechnologie, Sapienza Università di Roma, viale dell’ Università 32, 00185 Rome, Italie

    BirdLife International, Wellbrook Court, Cambridge, CB30NA Royaume-Uni

    BirdLife International, Wellbrook Court, Cambridge, CB30NA Royaume-Uni

    Société royale pour la conservation des oiseaux, Centre RSPB pour la science de la conservation, Édimbourg, EH12 9DH Royaume-Uni

    Société royale pour la conservation des oiseaux, Centre RSPB pour la science de la conservation, Édimbourg, EH12 9DH Royaume-Uni

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    ARC Centre of Excellence for Environmental Decisions, Centre for Biodiversity and Conservation Science, The University of Queensland, 4072 Brisbane, Queensland, Australie

    School of Geography, Planning and Environmental Management, University of Queensland, 4072 Brisbane, Queensland, Australie

    Laboratoired'Ecologie Alpine (LECA), Université Grenoble-Alpes, Grenoble, 38000 France

    LECA, CNRS, Grenoble, 38000 France

    Programme mondial d'évaluation des mammifères, Département de biologie et de biotechnologie, Sapienza Università di Roma, viale dell’ Università 32, 00185 Rome, Italie

    BirdLife International, Wellbrook Court, Cambridge, CB30NA Royaume-Uni

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    Société royale pour la conservation des oiseaux, Centre RSPB pour la science de la conservation, Édimbourg, EH12 9DH Royaume-Uni

    Société royale pour la conservation des oiseaux, Centre RSPB pour la science de la conservation, Édimbourg, EH12 9DH Royaume-Uni

    Résumé

    Les actions de conservation doivent être hiérarchisées, en tenant souvent compte du risque d'extinction des espèces. La Liste rouge de l'Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) fournit un cadre objectif et accepté pour l'évaluation du risque d'extinction. Les évaluations basées sur les données collectées sur le terrain sont la meilleure option, mais les données de terrain sur lesquelles se baser sont souvent limitées. Les informations recueillies par télédétection peuvent être utilisées à la place des données de terrain pour éclairer les évaluations. Les forêts sont peut-être le type de couverture terrestre le mieux étudié pour l'utilisation des données de télédétection. À l'aide d'une carte en libre accès d'une résolution de 30 m du couvert forestier et de son évolution entre 2000 et 2012, nous avons évalué l'étendue du couvert forestier et la perte dans les distributions de 11 186 amphibiens, oiseaux et mammifères dépendant de la forêt dans le monde. Pour 16 espèces, la perte de forêt a entraîné un risque d'extinction élevé selon le critère A de la liste rouge, en raison des déclins rapides présumés de la population. Ce nombre est passé à 23 lorsque les espèces pour lesquelles les données sont insuffisantes (c'est-à-dire celles dont les informations sont insuffisantes pour l'évaluation) ont été incluses. En vertu du critère de la liste rouge B2, 484 espèces (855 lorsque les espèces pour lesquelles les données étaient incluses) étaient considérées comme présentant un risque d'extinction élevé, en raison de zones d'occupation restreintes résultant du peu de couvert forestier restant dans leurs aires de répartition. La proportion d'espèces préoccupantes pour la conservation augmenterait de 32,8 % pour les amphibiens, de 15,1 % pour les oiseaux et de 24,7 % pour les mammifères si nos propositions de surclassement sont acceptées. L'Amérique centrale, les Andes du Nord, Madagascar, les forêts de l'Arc oriental en Afrique et les îles de l'Asie du Sud-Est sont des points chauds pour ces espèces. Nos résultats illustrent l'utilité de l'imagerie satellitaire pour l'évaluation des risques d'extinction à l'échelle mondiale et la mesure des progrès vers les objectifs des accords internationaux sur l'environnement.

    Résumé

    Hacia la Cuantificación del Impacto de la Deforestación del Siglo XXI sobre el Riesgo de Extinción de los Vertebrados Terrestres

    CV

    Las acciones de conservation necesitan ser priorizadas, considerando con frecuencia el riesgo de extinción de las especies. La Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) proporciona un marco de trabajo objetivo y aceptado para la valoración del riesgo de extinción. Las valoraciones basadas en los datos colectados en el campo son la mejor opción, pero los datos de campo sobre los cuales basar las valoraciones con frecuencia son limitados. Los datos colectados por medio de la teledetección pueden usarse en lugar de los datos de campo para informar a las valoraciones. Los bosques tal vez sean el tipo de cubierta de suelo mejor estudiado para el uso de datos de teledetección. Con un mapa de acceso abierto y resolución de 30-m de la cobertura de árboles y su cambio entre 2000 y 2012, valoramos la extensión de la cobertura de bosque y la pérdida dentro de las distribuciones de 11, 186 especies de anfibios, aves y Mamíferos dependientes del bosque a nivel mundial. Para 16 especies, la pérdida del bosque resultó en un riesgo de extinción elevado, bajo el criterio A de la lista roja, debido a las déclinaciones rápidas de población inferidas. Este número incrementó a 23 cuando las especies con deficiencia de datos (es decir, aquellas con información insuficiente para su evaluación) fueron incluidas. Bajo el criterio B2 de la lista roja, 484 especies (855 cuando se incluyeron las especies con deficiencia de datos) se consideraron con riesgo alto de extinción, debido a las áreas restringidas de ocupación como resultado de la pequeña coquentado de la pequeña coquentado sur la distribution. La proporción de especies de interés para la conservación incrementaría en 32,8 % para los anfibios, 15,1 % para las aves y 24,7 % para los mamíferos si nuestros cambios de categoría sugeridos son aceptados. América Central, los Andes del norte, Madagascar, los bosques del Arco Oriental de África y las islas del sureste asiático son puntos clave para estas especies. Nuestros resultados ilustran la utilidad de las imágenes satelitales para la valoración global de la extinción de riesgo y para la medición del progreso hacia los objetivos de los acuerdos ambientales internacionales.


    2013 Statuts révisés du New JerseyTitre 24 - ALIMENTS ET DROGUESArticle 24:15-1 - Définitions

    24 :15-1. Définitions
    Tel qu'utilisé dans ce chapitre, "établissement alimentaire" comprend tout endroit utilisé dans la production, la préparation, la fabrication, l'emballage, le stockage, le transport ou la manipulation des aliments destinés à la vente ou à la distribution.

    Un "établissement pharmaceutique" comprend tout endroit utilisé pour la production, la préparation, la fabrication, l'emballage, le stockage, le transport et la manipulation de médicaments destinés à la vente ou à la distribution.

    Un « établissement de cosmétiques » comprend tout endroit utilisé dans la production, la préparation, la fabrication, l'emballage, le stockage, le transport et la manipulation de produits cosmétiques destinés à la vente ou à la distribution, à l'exclusion des pharmacies agréées par le New Jersey Board of Pharmacy.

    Modifié par L.1966, ch. 74, art. 17, eff. 14 juin 1966.

    Clause de non-responsabilité: Ces codes peuvent ne pas être la version la plus récente. Le New Jersey peut avoir des informations plus actuelles ou plus précises. Nous n'offrons aucune garantie quant à l'exactitude, l'exhaustivité ou l'adéquation des informations contenues sur ce site ou des informations liées sur le site de l'État. Veuillez vérifier les sources officielles.

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    Une nouvelle biologie pour le 21e siècle (2009)

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    Une nouvelle biologie pour le 21e siècle Comité sur une nouvelle biologie pour le 21e siècle : s'assurer que les États-Unis dirigent la prochaine révolution biologique du Conseil de la division des sciences de la vie sur les études de la Terre et de la vie

    LA PRESSE DES ACADEMIES NATIONALES †500 Fifth Street, N.W. †Washington, DC 20001 AVIS : Le projet qui fait l'objet de ce rapport a été approuvé par le Conseil d'administration du National Research Council, dont les membres sont issus des conseils de la National Academy of Sciences, de la National Academy of Engineering, et l'Institut de médecine. Les membres de la commission responsable du rapport ont été choisis pour leurs compétences particulières et dans le respect d'un juste équilibre. Cette étude a été soutenue par les National Institutes of Health via le contrat n° N01-OD-4-2139, l'ordre de tâche 209 de la National Science Foundation via la subvention n° DBI-0843904 et par le ministère de l'Énergie. Le contenu de cette publication ne reflète pas nécessairement les opinions ou les politiques des agences de parrainage, et la mention de noms commerciaux, de produits commerciaux ou d'organisations n'implique pas l'approbation du gouvernement américain. International Standard Book Number-13 :  978-0-309-14488-9 (Book) International Standard Book Number-10 :  0-309-14488-4 (Book) International Standard Book Number-13 :â €ƒ 978-0-309-14486-5 (PDF) International Standard Book Number-10:  0-309-14486-8 (PDF) Library of Congress Control Number: 2009939411 Des exemplaires supplémentaires de ce rapport sont disponibles auprès du National Academies Press, 500 Fifth Street, NW, Lockbox 285, Washington, DC 20055 (800) 624-6242 ou (202) 334-3313 (dans la région métropolitaine de Washington) Internet, http://www.nap.edu. Copyright 2009 par l'Académie nationale des sciences. Tous les droits sont réservés. Imprimé aux États-Unis d'Amérique

    L'Académie nationale des sciences est une société privée, à but non lucratif et auto-entretenue d'universitaires distingués engagés dans la recherche scientifique et technique, dédiée à l'avancement de la science et de la technologie et à leur utilisation pour le bien-être général. En vertu de la charte qui lui a été accordée par le Congrès en 1863, l'Académie a un mandat qui l'oblige à conseiller le gouvernement fédéral sur les questions scientifiques et techniques. Le Dr Ralph J. Cicerone est président de l'Académie nationale des sciences. La National Academy of Engineering a été créée en 1964, en vertu de la charte de la National Academy of Sciences, en tant qu'organisation parallèle d'ingénieurs exceptionnels. Il est autonome dans son administration et dans la sélection de ses membres, partageant avec l'Académie nationale des sciences la responsabilité de conseiller le gouvernement fédéral. La National Academy of Engineering parraine également des programmes d'ingénierie visant à répondre aux besoins nationaux, encourage l'éducation et la recherche et reconnaît les réalisations supérieures des ingénieurs. Le Dr Charles M. Vest est président de la National Academy of Engineering. L'Institut de médecine a été créé en 1970 par l'Académie nationale des sciences pour s'assurer les services de membres éminents de professions appropriées dans l'examen des questions de politique relatives à la santé du public. L'Institut agit sous la responsabilité donnée à l'Académie nationale des sciences par sa charte du Congrès d'être un conseiller du gouvernement fédéral et, de sa propre initiative, d'identifier les problèmes de soins médicaux, de recherche et d'éducation. Le Dr Harvey V. Fineberg est président de l'Institute of Medicine. Le Conseil national de recherches a été organisé par l'Académie nationale des sciences en 1916 pour associer la vaste communauté scientifique et technologique aux objectifs de l'Académie d'approfondir les connaissances et de conseiller le gouvernement fédéral. Fonctionnant conformément aux politiques générales déterminées par l'Académie, le Conseil est devenu le principal organisme d'exploitation de la National Academy of Sciences et de la National Academy of Engineering en fournissant des services au gouvernement, au public et aux communautés scientifiques et techniques. Le Conseil est administré conjointement par les deux académies et l'Institut de médecine. Le Dr Ralph J. Cicerone et le Dr Charles M. Vest sont respectivement président et vice-président du Conseil national de recherches. www.national-academies.org

    COMITÉ SUR UNE NOUVELLE BIOLOGIE POUR LE 21E SIÈCLE : ASSURER QUE LES ÉTATS-UNIS MÈNENT LA RÉVOLUTION BIOLOGIQUE À VENIR THOMAS CONNELLY (coprésident), DuPont Company, Wilmington, Delaware PHILLIP SHARP (coprésident), Massachusetts Institute of Technology, Cambridge DENNIS AUSIELLO, Massachusetts General Hospital et Harvard Medical School, Boston MARIANNE BRONNER-FRASER, California Institute of Technology, Pasadena INGRID BURKE, Université du Wyoming, Laramie JOHN BURRIS, Burroughs Wellcome Fund, Research Triangle Park, Caroline du Nord JONATHAN EISEN, Université de Californie, Davis ANTHONY JANETOS, Joint Global Change Research Institute, College Park, Maryland RICHARD KARP, International Computer Science Institute et Université de Californie, Berkeley PETER KIM, Merck Research Laboratories, North Wales, Pennsylvanie DOUGLAS LAUFFENBURGER, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge MARY LIDSTROM, Université de Washington, Seattle WENDELL LIM, Université de Californie, San Francisco MARGARET MCFA LL-NGAI, University of Wisconsin, Madison ELLIOT MEYEROWITZ, California Institute of Technology, Pasadena KEITH YAMAMOTO, University of California, San Francisco Personnel ANN REID, Directrice d'étude, Board on Life Sciences AMANDA CLINE, Assistante principale de programme, Board on Life Sciences FRANCES SHARPLES, directeur, Board on Life Sciences SANJAY MAGAVI, Christine Mirzayan Fellow, Board on Life Sciences KATHERINE SAYLOR, Christine Mirzayan Fellow, Board on Life Sciences

    CONSEIL DES SCIENCES DE LA VIE KEITH R. YAMAMOTO (président), Université de Californie, San Francisco ANN M. ARVIN, Stanford University School of Medicine, Stanford, Californie VICKI L. CHANDLER, Gordon and Betty Moore Foundation, Palo Alto, Californie MARK D. FITZSIMMONS, John D. et Catherine T. MacArthur Foundation, Chicago, Illinois LOUIS J. GROSS, University of Tennessee, Knoxville JO HANDELSMAN, University of Wisconsin, Madison CATO T. LAURENCIN, University of Connecticut Health Center, Farmington, Connecticut JONATHAN D. MORENO, Université de Pennsylvanie, Philadelphie CAMILLE PARMESAN, Université du Texas, Austin MURIEL E. POSTON, Skidmore College, Saratoga Springs, New York ALISON G. POWER, Cornell University, Ithaca, New York BRUCE W. STILLMAN, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, New York CYNTHIA WOLBERGER, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland Personnel FRANCES E. SHARPLES, directeur JO L. HUSBANDS, chercheur/directeur principal de projet ADAM P. FAGEN, Seni ou Chargée de programme ANN H. REID, Chargée de programme principale MARILEE K. SHELTON-DAVENPORT, Chargée de programme principale INDIA HOOK-BARNARD, Chargée de programme ANNA FARRAR, Associée financière AMANDA P. CLINE, Assistante principale de programme REBECCA L. WALTER, Assistante principale de programme CARL -GUSTAV ANDERSON, Assistant de programme vi

    Préface La recherche biologique est au cœur d'un changement révolutionnaire en raison de l'intégration de technologies puissantes ainsi que de nouveaux concepts et méthodes dérivés de l'inclusion des sciences physiques, mathématiques, sciences informatiques et ingénierie. Comme jamais auparavant, les progrès des sciences biologiques sont extrêmement prometteurs pour surmonter bon nombre des défis majeurs auxquels sont confrontés les États-Unis et le monde. Historiquement, les avancées scientifiques majeures ont apporté des solutions aux défis économiques et sociaux. Dans le même temps, ces défis ont incité la science à concentrer son attention sur les besoins critiques. Les efforts scientifiques fondés sur la satisfaction des besoins de la société ont jeté les bases d'innombrables nouveaux produits, industries, voire secteurs économiques entiers qui étaient inimaginables au début des travaux. Les leçons de l'histoire ont conduit le Comité pour une Nouvelle Biologie pour le XXIe siècle à recommander la mise en place d'une Nouvelle Biologie Initiative chargée de trouver des solutions aux grands besoins sociétaux : production alimentaire durable, protection de l'environnement, énergies renouvelables, et l'amélioration de la santé humaine. Ces défis représentent à la fois le mécanisme d'accélération de l'émergence d'une Nouvelle Biologie et ses premiers fruits.En réponse à son énoncé de tâche, le comité a trouvé la réponse à la question « Comment une compréhension fondamentale des systèmes vivants peut-elle réduire l'incertitude quant à l'avenir de la vie sur terre, améliorer la santé et le bien-être humains et conduire à l'intendant sage- navire de notre planète ? » en appelant à une initiative nationale pour appliquer le potentiel de la nouvelle biologie pour relever ces défis sociétaux. Comme l'explique le rapport, l'essence de la nouvelle biologie est l'intégration – la réintégration des nombreuses sous-disciplines de la biologie, et l'intégration dans la biologie de physiciens, chimistes, informaticiens, ingénieurs et mathématiciens pour créer un communauté de recherche ayant la capacité de s'attaquer à un large éventail de problèmes scientifiques et sociétaux. Le comité a choisi des approches biologiques vii

    viii PRÉFACE à résoudre les problèmes dans les domaines de l'alimentation, de l'environnement, de l'énergie et de la santé comme les objectifs les plus inspirants pour conduire le développement de la nouvelle biologie. Mais ce ne sont pas les seuls problèmes que nous espérons et attendons à la fois d'une nouvelle biologie florissante capable d'aborder des questions fondamentales dans tous les domaines de la biologie, de la compréhension du cerveau au cycle du carbone dans l'océan, seront tous plus faciles à résoudre à mesure que le La nouvelle biologie devient une réalité florissante. Compte tenu de l'unité fondamentale de la biologie, nous espérons et nous attendons que la nouvelle biologie contribue aux avancées dans les sciences de la vie. Tout au long du rapport, « New Biology » est capitalisé pour souligner qu'il est destiné à être un effort supplémentaire et complémentaire à la recherche traditionnelle en sciences de la vie, et non un remplacement. La recherche indépendante, évaluée par des pairs, initiée par des chercheurs est le fondement sur lequel repose la nouvelle biologie et sur laquelle elle continuera de s'appuyer. De nombreux domaines passionnants et importants de la recherche biologique ne sont pas pris en compte dans ce rapport. La capacité de recherche des États-Unis en sciences de la vie est à la pointe du monde. Ce comité appuie fortement les efforts de recherche actuels, tant dans le secteur public que privé. Au sein de la biologie, l'excellent travail en cours doit être poursuivi. Mais pour cette étude, l'intention n'était pas d'examiner de manière exhaustive toutes les recherches en sciences de la vie. Au lieu de cela, le comité s'est concentré sur les opportunités qui ne peuvent être abordées par aucune sous-discipline ou agence - des opportunités qui nécessitent une intégration à travers la biologie et avec d'autres sciences et ingénierie, et qui sont difficiles à capitaliser dans les structures institutionnelles et de financement traditionnelles. . Ce ne sont pas seulement les sciences qu'il faut intégrer. La nouvelle biologie s'appuiera sur les capacités de recherche et de développement des universités, du gouvernement et de l'industrie. Les agences fédérales individuelles continueront à mener des efforts importants et indépendants. Pour que la Nouvelle Biologie s'épanouisse, cependant, la co-direction interagences des projets sera nécessaire dans une bien plus grande mesure que ce n'est le cas aujourd'hui. Cette approche n'est pas simplement une question de financement. Les capacités et l'expertise combinées de nombreuses organisations sont nécessaires pour relever les plus grands défis de la société. Cette étude représente les efforts collectifs du comité lors de réunions, d'ateliers, d'un sommet sur la biologie en décembre 2008 et de nombreuses téléconférences. Nous tenons à remercier les participants au Sommet et à l'atelier pour leur précieuse contribution. Nous remercions également les membres du comité qui ont consacré d'innombrables heures de bénévolat et le personnel du Conseil des sciences de la vie pour leurs efforts et leur dévouement à l'étude. L'investissement américain dans la recherche fondamentale en sciences de la vie a porté ses fruits. Un engagement envers la nouvelle biologie prolongera ce fier record. Pour reprendre les mots du président Obama lorsqu'il s'est adressé à la réunion annuelle 2009 de la National Academy of Sciences :

    PRÉFACE ix Comme vous le savez, la découverte scientifique prend bien plus qu'un éclair de brillance occasionnel – aussi important que cela puisse être. Habituellement, cela prend du temps, un travail acharné et de la patience, cela demande de la formation, cela nécessite le soutien d'une nation. Mais il est prometteur comme aucun autre domaine de l'activité humaine. Le bien-être, la sécurité et la prospérité de notre nation sont la récompense. Nous souscrivons pleinement aux recommandations présentées ici. Thomas Connelly Phillip Sharp co-préside le comité sur une nouvelle biologie pour le 21e siècle : s'assurer que les États-Unis mènent la révolution biologique à venir

    Remerciements Ce rapport a été révisé sous forme d'ébauche par des personnes choisies pour leurs perspectives diverses et leur expertise technique conformément aux procédures approuvées par le Comité d'examen des rapports du Conseil national de recherches. Le but de l'examen indépendant est de fournir des commentaires francs et critiques qui aideront l'institution à rendre le rapport publié aussi solide que possible et à garantir que le rapport répond aux normes institutionnelles d'objectivité, de preuves et de réactivité à la charge de l'étude. Les commentaires de la revue et le projet de manuscrit restent confidentiels afin de protéger l'intégrité du processus délibératif. Nous souhaitons remercier les personnes suivantes pour leur révision du rapport : Frances H. Arnold, California Institute of Technology, Pasadena Ann M. Arvin, Stanford University, Californie David Baltimore, California Institute of Technology, Pasadena Floyd E. Bloom, The Scripps Research Institute, La Jolla, Californie Jeff Dangl, Université de Caroline du Nord, Chapel Hill Susan Desmond-Hellmann, Université de Californie, San Francisco Mark Ellisman, Université de Californie, San Diego Paul Falkowski, Université Rutgers, Nouveau-Brunswick, New Jersey Adam Godzik, Burnham Institute for Medical Research, La Jolla, Californie David Goldston, Princeton University, New Jersey James Hanken, Harvard University, Cambridge, Massachusetts Robert Langer, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge Rick Miranda, Colorado State University, Fort Collins Norman Pace, University of Colorado, Boulder Camille Parmesan, Université du Texas, Austin Peter H. Raven, Missouri Botanical Garden, St. Louis xi

    xii REMERCIEMENTS Gene Robinson, Université de l'Illinois, Urbana Bruce W. Stillman, Cold Spring Harbor Laboratory, New York Bien que les examinateurs énumérés ci-dessus aient fourni des commentaires et des suggestions constructifs, ils n'ont pas été invités à approuver les conclusions ou les recommandations, ni voir la version finale du rapport avant sa publication. L'examen du rapport a été supervisé par Marvalee H. Wake (Université de Californie, Berkeley) et John Dowling (Université Harvard, Cambridge, Massachusetts). Nommés par le Conseil national de la recherche, ils étaient chargés de s'assurer qu'un examen indépendant de ce rapport était effectué conformément aux procédures institutionnelles et que tous les commentaires de l'examen étaient soigneusement pris en compte. La responsabilité du contenu final du rapport incombe entièrement au comité de rédaction et à l'institution. Le comité a bénéficié d'échanges avec plusieurs intervenants, que nous remercions pour leur aide. Lors de sa première réunion, le 4 novembre 2008, le comité a rencontré : Ralph Cicerone, président, National Academy of Sciences, Charles M. Vest, président, National Academy of Engineering, James Jensen, directeur des affaires du Congrès et du gouvernement, National Academies , William Bonvillian, directeur, Massachusetts Institute of Technology, Washington, Patrick White, directeur des relations fédérales, Association of American Universities, Howard Minigh, président et chef de la direction, CropLife International, John Pierce, vice-président, DuPont Applied BioSciences†" Technology, et Anthony Janetos, directeur, Joint Global Change Research Institute,  College Park, Maryland. Nous remercions également Robert Lue, Harvard University, Timothy J. Donohue, University of Wisconsin-Madison, William K. Lauenroth, University of Wyoming, pour les discussions utiles, Joshua V. Troll, University of Wisconsin, Madison et Charina Choi, University of California, San Francisco pour les chiffres qui ont contribué, et Steve Olson et Paula Tarnapol Whitacre pour l'aide à la rédaction et à l'édition.

    Sommaire Sommaire 1 Introduction 9 1 Le grand potentiel de la nouvelle biologie 11 2 Comment la nouvelle biologie peut relever les défis de société 17 3 Pourquoi maintenant ? 39 4 Mettre la nouvelle biologie au travail 65 5 Recommandations 87 Références 91 Annexes A Énoncé de la tâche 95 B Ordre du jour de l'atelier 97 xiii


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