SVT - 1ère S - TP20 - Étude d`une maladie génique

LSVT1S20
Partie du programme : Corps humain et santé
Niveau : première
Titre de la séance : Étude d’une maladie génétique
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EXTRAIT DU PROGRAMME
La mucoviscidose est une maladie fréquente, provoquée par la mutation d’un gène qui est fréquent sous cette forme chez
une personne sur 40 environ. Seuls les homozygotes pour l’allèle muté sont malades. Le phénotype malade comporte des
aspects macroscopiques qui s’expliquent par la modification d’une protéine. L’étude d’un arbre généalogique permet de
prévoir le risque de transmission de la maladie.
On limite les effets de la maladie en agissant sur des paramètres du milieu. La thérapie génique constitue un espoir de
correction de la maladie dans les cellules pulmonaires atteintes.
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CONNAISSANCES CONSTRUITES
La mucoviscidose se manifeste par des troubles respiratoires, digestifs et de la reproduction dus à la production
surabondante de mucus dans ces organes. Cette perturbation a pour origine la modification de la protéine CFTR suite à une
mutation dans le gène CFTR. L’allèle muté est récessif (seul les individus homozygotes sont atteints) et présent chez une
personne sur 40. L’étude de l’arbre généalogique d’une famille permet grâce aux données citées précédemment de calculer
le risque pour un couple d’avoir un enfant atteint.
Actuellement on limite les effets de la maladie par de la kinésithérapie pour évacuer le surplus de mucus. Des séances
d’oxygénothérapie améliorent l’oxygénation des organes. La thérapie consiste à insérer l’allèle sain dans les cellules afin de
corriger le disfonctionnement. Pour transporter cet allèle jusqu’aux cellules pulmonaires, il faut utiliser un vecteur (virus
atténué). Les essais actuels sont prometteurs.
CAPACITÉS MISES EN ŒUVRE
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Utilisation du logiciel Anagène
Exploitation d’un arbre généalogique et calcul de probabilité
Saisie d’informations dans une encyclopédie et une vidéo
CONDITIONS MATÉRIELLES
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Les élèves travaillent en binôme sur un poste informatique, ils ont accès au logiciel Anagène (les séquences moléculaires
de la CFTR) et à une encyclopédie en ligne. Le professeur projettera la vidéo « thérapie génique » du site.TV.
COIN LABORATOIRE
Matériels
• Ordinateur
Documents didactiques
• Logiciel Anagène et les séquences moléculaires CFTR à télécharger http://www2.aclyon.fr/enseigne/biologie/spip.php?article123
• Fiche d’utilisation du logiciel de traitement d’image
• Arbre généalogique de la mucoviscidose
• Abonnement au site www.site.tv
• Document sur le phénotype mucoviscidose aux différentes échelles
• L’encyclopédie Universalis ou wikipédia
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DESCRIPTIFS
L’activité 1 permet de réinvestir des connaissances vues dans la partie IA du programme et de montrer que celles-ci
conduisent à une évaluation des risques de transmission d’une maladie génétique. L’activité 2 montre que les connaissances
en génétique laissent espérer la mise en place de nouveaux traitements.
Activité 1: le déterminisme d’une maladie génétique, la mucoviscidose
Objectif : cette activité montre, grâce à l’étude moléculaire, qu’une maladie génétique a pour origine une mutation.
L’exploitation d’un arbre génétique permet d’évaluer le risque pour un couple d’avoir un enfant atteint.
Support : exploitation de documents sur :
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Document sur les symptômes de la mucoviscidose (texte et schémas sur la maladie)
un arbre généalogique,
traitement de par comparaison des molécules d’ADN sain et muté et des protéines correspondantes grâce
à anagène.
1.
A partir de l’exploitation du document sur les symptômes de la mucoviscidose, définissez le phénotype mucoviscidose
au niveau de l’organisme.
2.
A l’aide des fonctionnalités d’anagène, comparez les allèles sains et mutés de la protéine CFTR ainsi que les protéines
correspondantes afin d’expliquer les causes de la maladie mucoviscidose.
3.
Sachant que l’allèle muté est récessif, donnez et justifiez le génotype de l’individu malade.
Arbre généalogique
4.
Calculez la probabilité pour le couple II1 et II2 d’avoir un enfant malade. Calculez également cette probabilité pour le
couple II4 et II5. On précise qu’une personne sur quarante pris au hasard dans la population est hétérozygote.
Critères d’évaluation
Génotype argumenté
Calcul des 2 probabilités
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Activité 2 : les traitements de la mucoviscidose
Objectif : découvrir les traitements classiques de la mucoviscidose et la thérapie génique
Support : l’encyclopédie Universalis ou wikipédia et la vidéo « thérapie génique » du site TV
1.
Réalisez des recherches dans l’encyclopédie Universalis pour indiquer les différents traitements proposés actuellement
aux malades de la mucoviscidose.
2. Utilisez les informations données dans la vidéo et dans l’encyclopédie, pour expliquer les techniques de la thérapie
génétique et en quoi celle-ci est un espoir pour les malades de la mucoviscidose.
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TP – Étude d’une maladie génétique
Activité 1 : le déterminisme d’une maladie génétique, la mucoviscidose
1.
Certains organes comme les poumons les voies digestives sécrètent du mucus. Chez les individus atteints de
mucoviscidose, le mucus est anormalement épais ceci entraine une obstruction des voies respiratoires et digestives.
La protéine CFTR détermine la fluidité du mucus.
2.
En comparant les deux allèles, on constate que l’allèle muté diffère de l’allèle sain par la perte de 3 nucléotides en position
1521, 1522 et 1524. Ceci a pour conséquence pour la protéine de la perte d’un acide aminé et le remplacement de l’acide
aminé 508 phénylalanine par la glycine.
3.
Sachant que l’allèle muté est récessif, l’individu malade est homozygote CFTR muté/CFTR muté.
4.
Le couple II1 et II2 a déjà un enfant malade qui est homozygote. Il a hérité un allèle muté d’un parent et le second
de l’autre parent. Les parents étant sains et ayant transmis chacun l’allèle muté à leur enfant on peut en déduire
qu’ils sont hétérozygotes.
Allèles des gamètes parentaux
Allèle sain
Allèle muté
Allèle sain
Allèle sain/ Allèle sain
Allèle sain/ Allèle muté
Allèle muté
Allèle muté/ Allèle sain
Allèle muté/ Allèle muté
D’après le tableau, seul un individu est homozygote pour l’allèle muté, la probabilité pour ce couple d’avoir un enfant
malade est de ¼.
Pour qu’un couple ait un enfant malade, il faut que les deux parents soient hétérozygotes. Pour le couple II4 et II5, madame
a un frère malade, la probabilité pour qu’elle soit hétérozygote d’après le tableau ci-dessus est de 2/3. Son mari n’a pas
d’antécédent la probabilité pour qu’il soit hétérozygote est de 1/40. S’ils sont tous les deux hétérozygotes, la probabilité
pour que leur enfant soit malade est de ¼.
La probabilité pour ce couple d’avoir un enfant malade est de 2/3X1/40X1/4=1/240.
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Activité 2 : les traitements de la mucoviscidose
1.
La kinésithérapie respiratoire permet grâce à des massages d’évacuer le mucus trop épais.
L’oxygénothérapie permet grâce à un masque, d’envoyer de l’air enrichi en dioxygène au malade afin de faciliter
l’oxygénation des organes.
2.
La thérapie génique consiste à insérer un gène dans une cellule afin de corriger un gène défectueux. Cette technique
nécessite un vecteur, comme un virus atténué, il assure le transport du gène jusqu’aux cellules à corriger. Dans le cas
de la mucoviscidose, le gène transféré est le gène codant pour la protéine CFTR fonctionnelle.
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