Comprendre la complexité des relations entre génotype et phénotype

Exercices d’entraînement pour comprendre la
complexité des relations génotype/phénotype.
D’après Patalano, Bartholdi, Colmar.
Nous avons vu dans le cas de la Drépanocytose que la mutation
du gène codant pour la chaîne bêta de l’hémoglobine entraînait la
formation d’une hémoglobine non fonctionnelle.
Cet exemple pourrait faire penser que la mutation d’un seul gène
(changement d’un ou plusieurs nucléotides) entraîne une maladie
génétique.
Les choses sont plus compliquées que cela même si cet exemple est
vrai.
Pour illustré le fait qu’une maladie génétique puisse être liée à
plusieurs gènes nous allons nous replonger dans le cas de
l’albinisme.
1-Plusieurs causes d’apparitions de l’albinisme :
1.1-Rappelez quel gène muté est à l’origine de la maladie.
1.2-Expliquez quelle est la conséquence de la mutation du gène.
1.3-Lisez attentivement le texte ci-dessous et expliquez ensuite
comment un individu peut-être albinos tout en ayant un gène de la
tyrosinase non muté.
Pour tester l’activité de la tyrosinase, on peut pratiquer un test appelé
DOPA-réaction. Des coupes de peau sont incubées en présence du précurseur
de la mélanine puis observées au microscope : une coloration sombre des
mélanocytes traduit alors la production de mélanine.
Dans certaines formes d’albinisme ce test révèle que la tyrosinase est
fonctionnelle. C’est le cas de la maladie de Griscelli qui se traduit pourtant
par une hypopigmentation de la peau et d’autres symptômes plus importants.
Dans cette maladie rare, on constate une accumulation de mélanosomes
(vésicules normalement absorbées par les kératinocytes et contenant la
mélanine) dans les mélanocytes. Des mutations du gène de la myosine Va ont
été identifiées chez les patients. La protéine Va fabriquée par le gène Va sert
au déplacement des vésicules chargées de mélanine ce qui permet leur sortie.
Si la protéine ne fonctionne pas, la mélanine reste dans les cellules profondes
de la peau ce qui ne protège pas efficacement des rayons du soleil. L’individu
meurt de cancer de la peau (= mélanome) lié à l’exposition au soleil
Mélanosome
Noyau du
mélanocyte
L’exemple précédent nous a montré que 2 gènes différents (le gène
de la tyrosinase ou le gène de la myosine Va) mutés non
simultanément pouvaient entraîner le même type de maladie,
l’albinisme.
Il existe donc plusieurs génotypse pouvant conduire à un même
phénotype.
Nous allons compliquer en peu plus les relations entre génotype et
phénotype en montrant que la phénylcétonurie est une maladie
d’origine génétique mais qui peut être contournée en maîtrisant
l’environnement de l’enfant.
2- Changer le phénotype sans modifier le
génotype :
La phénylcétonurie est une maladie qui se traduit par un retard
mental prononcé. Les symptômes de la maladie sont le résultat d’un
excès dans l’organisme d’un acide aminé : la phénylalanine.
Cet acide aminé, nécessaire pour une croissance et un
développement normaux, est apporté par l’alimentation via les
protéines qu’il mange.
Les individus atteints ne parviennent pas à transformer la
phénylalanine en tyrosine. Faute de cette transformation, la
phénylalanine s’accumule dans les tissus après transformation en
acide phénylcétonurique ce qui provoque la mort de ceux-ci.
Il existe trois voies d’utilisation de la phénylalanine, chacune est
réalisée par une des trois enzymes présentées dans le document.
Le dépistage précoce de la maladie ou test de Guthrie permet
d’éviter le retard mental en imposant à l’enfant une alimentation
sans phénylalanine.
Questions :
1- Analysez le document ci-dessus et expliquez quelle enzyme
présente un dysfonctionnement et pourquoi (hypothèse)
2- « Le changement alimentaire modifie le phénotype sans changer
le génotype » : expliquez cette phrase.
3- Définissez le rôle de l’environnement dans l’expression du
génotype.
4- Expliquer comment dans l’albinisme un changement de
l’environnement de l’individu peut conduire à un changement
du phénotype.