SVT - 1ère S - TP22 - La cancérisation

LSVT1S22
Partie du programme : Corps humain et santé
Niveau : première
Titre de la séance : la cancérisation
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EXTRAIT DU PROGRAMME
Des modifications accidentelles du génome peuvent se produire dans des cellules somatiques et se transmettre à leurs
descendantes. Elles sont à l’origine de la formation d’un clone cellulaire porteur de ce génome modifié. La formation d’un
tel clone est parfois le commencement d’un processus de cancérisation. Des modifications somatiques du génome
surviennent par mutations spontanées ou favorisées par un agent mutagène. D’autres sont dues à des infections virales. La
connaissance de la nature des perturbations du génome responsable d’un cancer permet d’envisager des mesures de
protection (évitement des agents mutagènes, surveillance, vaccination).

CONNAISSANCES CONSTRUITES
Les cellules cancéreuses présentent des anomalies de leur caryotype (perte ou gain de certains chromosomes) ainsi que des
mutations (gène p53), ces anomalies du génome peuvent se produire dans des cellules somatiques et se transmettre à leur
descendance lors des divisions. Ceci produit un clone de cellules au génome modifié qui peut être à l’origine d’un
processus de cancérisation. Ces anomalies du génome peuvent être dues à des mutations spontanées ou favorisées par des
agents de l’environnement (UV, amiante) appelé agents mutagènes ou par des infections virales.
Le dépistage précoce des cancers (ex le cancer du sein) a eu comme conséquence une baisse de la mortalité par cancer. La
protection contre les UV, un agent cancérigène, permet de réduire les risques de cancer de la peau. La vaccination contre
l’hépatite B permet de lutter contre le cancer du foie. La connaissance de la nature des perturbations du génome permet
ainsi de mettre en place des mesures de protection.
CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
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Comparer des caryotypes
Saisir des informations dans un texte scientifique
Utiliser anagène pour comparer des molécules
Elaborer une synthèse
Construire un diaporama
Suivre un protocole
Travailler dans des conditions stériles
Traiter des données chiffrées à l’aide d’un tableur
Exploiter des données chiffrées.
CONDITIONS MATÉRIELLES
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Les élèves travaillent en binôme, ils ont un accès à internet, au logiciel anagène et aux images de caryotype ainsi qu’à un
document présentant le rôle de la protéine p53. Le professeur aura au préalable téléchargé les molécules protéiques et
d’ADN des molécules p53 pour anagène. Pour l’activité 2, ils saisissent des informations dans un site et les présentent sous
forme d’un diaporama.
Dans la dernière activité, ils mettent en culture, dans des conditions stériles, des levures en suivant un protocole. Ils les
exposent ensuite à différents temps de radiation d’UV. Ils exploitent ensuite ces données à l’aide d’un tableur, pour montrer
l’effet mutagène et cancérigène des UV.
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COIN LABORATOIRE
Matériels
• Ordinateur
• Accès internet
• Un tableur
• Enceinte d’irradiation
• Kit mutagénèse
• Souche de levure Ade2
13933.20
Documents didactiques
• Anagène
• Fiche d’utilisation d’Anagène des ECE
• Les molécules p53 à télécharger sur le site éduscol
• Images de caryotype de cellules saines et cellules cancéreuses
• http://www.e-cancer.fr/prevention
• Document 8 (rôle des virus dans la cancérisation) des documents de référence eduscol
• Fiche d’utilisation d’Excel des ECE
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DESCRIPTIF
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Accroche : partir d’une fiche d’information sur la mammographie comme prévention des cancers du sein, interroger les
élèves sur l’âge de la première mammographie d’une femme adulte. Préciser que pour les jeunes femmes de 30 ans ayant
des antécédents familiaux, on leur proposera une mammographie plutôt, d’où la notion de facteurs génétiques.
Activité 1: les modifications du génome à l’origine des cancers
Objectif : comparer un caryotype de cellules saines et de cellules cancéreuses, ainsi que la séquence de la protéine p 53
chez un individu sain et chez des individus atteints d’un cancer, afin de montrer le facteur génétique dans la détermination
d’un cancer.
Support : image de caryotype de cellules saines et de cellules de tumeur de poumon, document de référence des ressources
de première S (éduscol) pour découvrir le rôle de la protéine p 53, séquence du gène et de la protéine P53 chez des
individus sains et chez des individus atteints d’un cancer comparées à l’aide du logiciel anagène
En introduction, le professeur présentera une image de tumeur et un texte expliquant que ces dernières sont dues à des
divisions anarchiques et infinies des cellules.
1.
Comparer le caryotype d’une cellule saine et d’une cellule cancéreuse. Utiliser votre comparaison pour montrer que
le génome joue un rôle dans le déclenchement d’un cancer.
2.
Exploiter le document de référence pour expliquer le rôle de la protéine P53.
3.
Utiliser les fonctionnalités du logiciel anagène pour comparer la protéine p 53 d’une cellule saine et d’une cellule
cancéreuse. Noter votre comparaison dans votre compte rendu. Utiliser vos connaissances pour expliquer les
différences observées.
4.
Utiliser les fonctionnalités du logiciel anagène pour comparer la séquence du gène codant pour la protéine p 53 d’une
cellule saine et d’une cellule de tumeur cancéreuse. Que peut-on en déduire ?
5.
Utiliser votre étude sur la molécule p53 pour expliquer le facteur génétique intervenant dans la détermination d’un
cancer.
Critères d’évaluation
- Ouverture dans Anagène de la molécule protéique d’une cellule saine et de celle d’une cellule cancéreuse
- Utilisation de la fonctionnalité comparaison
- Repérage de l’acide aminé modifié et de sa position
- Déduire de cette comparaison l’existence d’une mutation
- Raisonner pour déterminer le facteur génétique à l’origine d’un cancer.
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Activité 2 : les facteurs à l’origine des cancers
Objectif : saisir des informations pour montrer que les facteurs de l’environnement UV, pollution chimique et virus sont à
l’origine de la cancérisation.
• Support : http://www.e-cancer.fr/prevention
A partir de l’exploitation des données présentées dans le site construire un diaporama de six diapositives montrant que
des facteurs de l’environnement favorisent le développement de certains cancers.
Votre présentation sera structurée et illustrée.
L’activité suivante a été présentée dans la fiche 3, les enseignants n’ayant pas traité cette manipulation dans le thème
1peuvent la réaliser dans le thème 3.
Activité 3 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes
Objectif : montrer que les UV sont mutagènes. On prendra comme exemple des levures de couleur rouge (gène
Ade2muté) qui sous l’action des UV se modifient en levures de couleur blanche.
Support : mise en culture de levures mutantes rouges (gène Ade2muté) sur une boite de Pétri qui sera la boite témoin et sur
une deuxième boite qui sera exposée à des durées croissantes d’UV de cette culture. Un tableur avec lequel l’élève
construira un tableau présentant ses comptages et lui permettant de calculer le pourcentage de colonies blanches.
1.
Préparation du matériel et des conditions stériles
Tracer sur le fond de la boite au feutre quatre quarts. Chaque quart sera exposé à une durée différente d’UV.
Préparer un champ stérile, en nettoyant la paillasse à l’eau de javel. Se laver les mains et placer le bec Bunsen au
centre de la paillasse puis l’allumer. Vous obtiendrez un champ stérile dans un rayon de 30 cm autour du bec Bunsen.
La mise en culture c’est à dire l’ouverture des boites et l’utilisation du matériel stérile se feront dans ce rayon. Les
boites doivent être refermées avant de quitter cette zone de stérilité.
2.
Mise en culture en condition stérile.
Avec un compte goutte déposer 2 gouttes de la solution de levure sur chacune des boites et les étaler avec l’étaleur.
3.
Exposition de la boite 2 aux UV.
La boite sera irradiée dans une armoire à UV. On placera la boite dans l’armoire, on enlève le couvercle et on place
le couvercle découpé (un quart a été éliminé), seul le quart non recouvert sera irradié. On allume alors la lampe à UV
pendant 30 secondes. Ensuite on tourne le couvercle avec une durée d’exposition de 60 secondes. On poursuit cette
manipulation pour les 2 quarts restants avec une durée de 90 s et 120 s.
4.
Placer ces deux boites dans une étuve à 25°C pendant 8 jours et ranger le matériel.
5.
Au bout de 8 jours compter pour chaque boite et chaque quart le nombre de colonies rouges et blanches. Reporter ces
valeurs dans un tableau du tableur et utiliser les fonctionnalités pour calculer le pourcentage de colonies blanches
dans le tableau.
6. A l’aide du tableur construire une courbe pourcentage de colonies blanches en fonction du temps d’exposition aux UV.
Exploiter ces données pour conclure sur les effets des UV. Mettre en relation ces résultats avec les données sur les
origines des cancers vus dans l’activité 1.
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TP – La cancérisation
Activité 1 : les modifications du génome à l’origine des cancers
1.
le caryotype des cellules cancéreuses présentent des anomalies du nombre de chromosomes (des chromosomes
surnuméraires ou manquants) ainsi que des anomalies dans la structure des chromosomes. Ces perturbations du
caryotype et de ce fait du génome sont à relier au processus de cancérisation.
2. La protéine p53 est une protéine capable de stopper la division d’une cellule présentant des mutations pouvant entrainer
une cancérisation voire même son apoptose (mort). Cette protéine réduit donc la fréquence des mutations entrainant la
survenue des cancers.
3.
La protéine p53 d’une cellule cancéreuse diffère par un acide aminé avec la protéine p53 d’une cellule saine, en position
249 l’arginine est remplacé par la sérine. D’après nos connaissances ce changement d’acide aminé est du à un changement
dans la séquence de l’ADN codant pour cette protéine.
4.
L’allèle codant pour la protéine p53 d’une cellule cancéreuse présente un changement au niveau du nucléotide 747, la
guanine est remplacé par la thymine, c’est une mutation.
5. Une mutation dans le gène p53 entraine un changement dans la séquence en acides aminés de la protéine p53, celle-ci
devient non fonctionnelle. Elle ne peut plus exercer sa fonction de blocage de division ou de mort de cellule en début de
cancérisation. Une mutation du gène p53 peut être à l’origine d’une cancérisation.
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Activité 2 : les facteurs à l’origine des cancers
On attend des élèves qu’ils produisent un diaporama présentant plusieurs facteurs de l’environnement avec des exemples
précis (poussières atmosphériques cancer du poumon, UV cancer de la peau, virus et cancer du col de l’utérus) et des
études statistiques.
Activité 3 : mise en évidence expérimentale des UV agents mutagènes
4.
Un exemple de tableau
Comptage des différentes colonies de levures suivant l’exposition aux UV
durée d'exposition
aux UV en s
nombre de colonies
rouges
nombre de
colonies
blanches
nombre total de
colonies
pourcentage de
colonies
blanches
0
15
45
90
520
340
56
8
4
48
155
25
524
388
211
33
0,763358779
12,37113402
73,45971564
75,75757576
pourcentage de colonies blanches
6.
7.
pourcentage de colonies blanches en fonction du temps
d'exposition aux UV
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
pourcentage de
colonies blanches
durée d'exposition aux UV en s
Lorsque la durée d’exposition aux UV augmente le pourcentage de colonies blanches et donc de mutations augmente,
on peut en conclure que les UV ont un effet mutagène. Dans l’activité 1 on a vu que les cellules cancéreuses présentent
des anomalies génétiques et que les UV sont un facteur cancérigène. Nos résultats montrent que les UV sont un facteur
mutagène ce qui explique leur effet cancérigène.
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