Les organismes modèles

L'importante complexité du génome humain a incité les chercheurs à se pencher préalablement sur des organismes modèles pour développer différents aspects du séquençage des génomes.
Le choix d'étudier des espèces, dites "modèles", est justifié en raison, d'une part, de l'unité cellulaire du vivant, et d'autre part, de son unicité structurale et fonctionnelle.
Aussi, ces espèces ont été retenues car elles partagent plusieurs caractéristiques intéressantes du point de vue génétique et expérimental : faible taille des génomes ; cycle de vie court ; facilité d'élevage ou de culture ; descendance nombreuse.

Comparaison de quelques caractéristiques d'organismes modèles
avec celles de l'espèce humaine

Organisme		Position systématique	Nombre de chromosomes par jeu haploïde	Taille du génome (en Mb)	Nombre de gènes
	Escherichia coli	Bactérie	circulaire unique	4,7	4 288
	Saccharomyces cerevisiae	Ascomycète	16	14	6 200
	Caenorhabditis elegans	Nématode	6	100	19 100
	Arabidopsis thaliana	Angiosperme	5	130	25 000
	Drosophila melanogaster	Insecte	4	170	15 000
	Mus musculus	Mammifère	20	3 000	30 000
	Homo sapiens sapiens	Mammifère	23	3 000	30 000

 

	Escherichia coli
La bactérie Escherichia coli est un modèle unicellulaire procaryote utilisé depuis de nombreuses années par les généticiens, les biologistes moléculaires et microbiologistes. C'est aussi une espèce économiquement importante, puisqu'elle est utilisée par les industries agro-alimentaires.

 

	Saccharomyces cerevisiae
La levure Saccharomyces cerevisiae est un modèle unicellulaire eucaryote utilisée depuis de nombreuses années par les généticiens, les biologistes moléculaires et microbiologistes. C'est aussi une espèce économiquement importante, puisqu'elle est utilisée par les industries agro-alimentaires.

 

Caenorhabditis elegans

Le nématode Caenorhabditis elegans est un modèle animal pluricellulaire très prisé des embryologistes et des neurobiologistes. Cet animal présente l'avantage d'être totalement transparent, ce qui permet de suivre le devenir de chaque cellule tout au long se son développement. Les chercheurs ont pu ainsi déterminer la filiation exacte de chacune des cellules de cet organisme depuis la fécondation jusque chez l'adulte (959 cellules). On connaît aussi exactement l'ensemble des jonctions synaptiques établies par chacun des 302 neurones. De ce point de vue, nul autre organisme n'est aussi bien connu. http://www.ac-montpellier.fr/pedagogie/disciplines/svt/heredite/model.htm

 

Arabidopsis thaliana (l'arabette de Thalien)

La brassicacée (anciennement appelée crucifère) Arabidopsis thaliana, longtemps considérée comme une "mauvaise herbe", est le modèle de référence des biologistes moléculaires travaillant sur les végétaux supérieurs.  Haute de quelques dizaines de centimètres, elle peut boucler son cycle végétatif et reproducteur en moins de deux mois d'où la possibilité de suivre génétiquement de 5 à 6 générations par an. Son génome réparti sur 10 chromosomes à l'état diploïde est le plus petit génome connu chez les angiospermes. Il est sept fois plus grand que celui d'une levure. C'est la raison pour laquelle cette plante a été choisie pour un programme de séquençage intégral. On connaît aujourd'hui un grand nombre de mutants affectés dans des fonctions physiologiques ou dans l'édification de certains organes et, en particulier, de la fleur.

 

Drosophila melanogaster

Le diptère Drosophila melanogaster est un modèle très étudié, et ceci depuis les études pionnières effectuées au début du XXe siècle par Morgan sur cette mouche, dans le domaine de la génétique. Une caractéristique particulièrement intéressante de cet animal est l'existence de chromosomes polytènes dans certains de ses tissus. Ces chromosomes comprennent jusqu'à un millier de molécules d'ADN identiques, qui sont le produit de multiples réplications de l'ADN chromosomique sans qu'il y ait séparation des brins. Ces brins demeurent parallèles et unis, ce qui leur confère une structure facilement observable, très utile pour la cartographie physique de ce génome. On peut ainsi reconnaître environ 5 100 bandes par simple coloration et observation microscopique de ces chromosomes, et la résolution obtenue est de l'ordre de quelques dizaines de kilobases.

 

Mus musculus

La souris Mus musculus ne possède pas un génome plus réduit que celui de l'espèce humaine, mais, en tant que mammifère, c'est le modèle animal qui en est le plus proche. La possibilité de conduire tous les croisements désirés, l'existence de lignées pures et d'un grand nombre de mutations identifiées (dont certaines apparentées à des maladies génétiques humaines), en font un modèle irremplaçable pour les études de génétique et de biologie moléculaire chez les mammifères.