TP 7 : mutations et variabilité génétique

Aude Chevallier – Académie de Grenoble - 2011
TP 7 : mutations et variabilité génétique
Introduction : la réplication réalisée avant l’entrée des cellules en mitose recopie fidèlement la séquence
d’ADN : ainsi les deux cellules filles résultant de la division cellulaire sont génétiquement identiques :
l’information génétique est stable au cours des générations cellulaires. Toutefois des pathologies correspondant
à une modification de la séquence de l’ADN (appelée mutations) indiquent que la molécule d’ADN est fragile et
variable.
→ Quelles sont les conséquences des mutations ? Comment apparaissent-elles ?
Activité 1 : la cause génétique de la drépanocytose
Problème à résoudre : Comment expliquer la présence d’une hémoglobine différente (HbS) de l’hémoglobine
normale (HbA) chez les patients atteints de drépanocytose ?
1. Proposez une hypothèse.
2. A l’aide du logiciel Anagène réaliser une comparaison des séquences nucléotidiques du gène de la globine chez des sujets sains (fabriquant une hémoglobine normale HbA) et des sujets atteints
(fabriquant une hémoglobine anormale HbS). FICHIER→THEME D’ETUDE→RELATIONS PHENOTYPE
GENOTYPE→PHENOTYPE DREPANOCYTAIRE
3. Justifiez alors que la drépanocytose soit une maladie génétique en utilisant dans votre réponse les mots
suivants : gène, allèle, mutation.
4. A l’aide du logiciel Anagène, réalisez une comparaison des protéines HbA et HbS. Observez ensuite
simultanément les deux protéines dans le logiciel de Visualisation Rastop , colores- les atomes par chaîne
puis mettez en valeur la différence précédemment constatée. Observez le dimère HbS-HbS
correspondant à une partie du polymère observé dans les hématies falciformes d’un patient.
Précision : Les chaînes B et D sont les chaînes bêta de l’hémoglobine.
La méthionine initiale visible sur Anagène ne l’est pas sur Rastop : pensez à décaler d’un cran les numéro des acides
aminés
5. A l’aide de ces observations expliquez comment la modification d’un seul acide aminé suffit à provoquer
la maladie.
Activité 2 : les causes des mutations (activité à faire à la maison)
Problème à résoudre : comment expliquer l’apparition des mutations ?
A l’aide des informations apportées par les documents sous pochette), montrez que les mutations sont d’origine
endogène mais également que certains facteurs de l’environnement augmentent leur fréquence.
Document 1 : données sur les mutations montrant l’existence d’un système de réparation de l’ADN
Document 2 : carte de mortalité par mélanome chez les hommes à peau blanche aux Etats-Unis
Document 3 : données sur l’effet de l’utilisation des cabines de bronzage sur la santé
Document 4 : schéma montrant l’action des rayons UV sur la molécule d’ADN
Activité 3 : deux catégories de mutations
(d’après les documents de l’INRP http://www.inrp.fr/Acces/biotic/genetic/mutation/html/muta2de.htm)
Problème à résoudre : Comment déterminer la nature d’une mutation ?
Aude Chevallier – Académie de Grenoble - 2011
Les cellules cancéreuses ont un phénotype différent des cellules normales : elles se divisent de façon anarchique
et ne répondent pas aux signaux de régulation de l’organisme.
1. Que vous suggère l’étude de l’arbre généalogique fourni ?
2. Réalisez une comparaison des allèles du gène p53 présents dans les cellules cancéreuses et les cellules
normales chez les personnes atteintes de cancer : Qu’observez-vous
3. Que pouvez-vous en conclure sur l’origine de la mutation étudiée ?