Traces écrites Thème 3 - Corps humain et santé S.Dalaine 2011
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Lycée E. Delacroix 1ère S Traces écrites Thème 3 - Corps humain et santé Traces écrites S.Dalaine 2011 Thème 3 - B Variation génétique et santé Introduction : L’Homme, aussi bien que les microorganismes infectieux susceptibles de l’attaquer, présente une forte variabilité génétique issue de mutations et conservée au cours des générations. Ces variations présentent des implications en matière de santé : les hommes ne sont pas « génétiquement égaux devant la maladie » et l’évolution rapide des microorganismes pose des problèmes en termes de prévention et de traitement. Il s’agira dans ce thème de comprendre une maladie génétique, la mucoviscidose, et dans quelle mesure l’environnement et le génotype interviennent dans le phénotype. L’étude comparative de deux diabètes (type I et II), du processus de cancérisation, illustreront une fois encore l’importance du génotype et de l’environnement dans l’établissement du phénotype. Enfin la pression sélective due à l’utilisation trop importante des antibiotiques montrera comment l’environnement peut aboutir à une résistance bactérienne aux antibiotiques. I. Patrimoine génétique et maladie Cf TP 6 évalué ! la mucoviscidose à différentes échelles d’observation A. La mucoviscidose une maladie génétique La mucoviscidose est une maladie fréquente, provoquée par la mutation d’un gène qui est présent sous cette forme chez une personne sur 40 environ. Seuls les homozygotes pour l’allèle muté sont malades. L’étude d’un arbre généalogique permet de prévoir le risque de transmission de la maladie. Le gène responsable code pour une protéine nommée CFTR. B. Le phénotype macroscopique découle d’une anomalie moléculaire La protéine CFTR est une protéine canal qui s’enchâsse dans la membrane de certains cellules (bronches, intestin par exemple). Ce canal laisse passer les ions Cl- qui interviennent dans la fluidification du mucus qui transite dans les bronches, les voies digestives. Or la mutation du gène codant CFTR, engendre la synthèse d’une protéine CFTR anormale qui s’enchâsse peu dans la membrane. Ainsi, les ions Cl- ne sont pas sécrétés dans le mucus qui devient alors très visqueux. Ce dernier entraîne alors ‘obstruction des voies respiratoires (et digestives). Les microorganismes emprisonnés dans le mucus ne peuvent être expectorés entraînant des inflammations allant jusqu’à la destruction du tissu. A l’échelle macroscopique, les symptômes sont donc des insuffisances respiratoires, des troubles digestifs. C. Traitements de la maladie On limite les effets de la maladie en agissant sur des paramètres du milieu. La thérapie génétique constitue un espoir de correction de la maladie dans les cellules pulmonaires atteintes. II. Interactions entre facteurs génétiques et environnementaux, le cas du diabète de type II Cf TP 7 interactions entre facteurs génétiques et environnementaux A. Cas d’une maladie fréquente en France : le diabète de type II Le diabète se définit comme une glycémie anormalement élevée à jeun (> 1,26 g/l). Cette absence de stockage de glucose s’explique par une anomalie dans la boucle de régulation : l’insuline, hormone hypoglycémiante, bien que sécrétée par le pancréas n’entraîne plus de stockage de glucose par le foie. Pourquoi ? B. Etude épidémiologique et résultats L’épidémiologie consiste à comparer des facteurs entre deux groupes de populations, l’un témoin et l’autre dit exposé (c’est-à-dire pour lequel on constate un facteur susceptible d’être lié au diabète de type II). Ces études révèlent une corrélation importante entre diabète et obésité et diabète et gènes de prédisposition (allèles souvent présents chez les personnes diabétiques mais ne codant pas pour des protéines intervenant directement dans la boucle de régulation de la glycémie). Le plus souvent, l’impact du génotype sur la santé n’est pas un déterminisme absolu. Il existe des gènes dont certains allèles rendent plus probable le développement d’une maladie sans pour autant le rendre certain. En général les modes de vie et le milieu interviennent également, et le développement d’une maladie dépend alors de l’interaction complexe entre facteurs du milieu et génome. Dans le cas du diabète de type II, l’aspect environnemental de cette maladie est : une sédentarité et un régime alimentaire déséquilibré tant qualitativement que quantitativement. Mais le phénotype diabétique trouve également son explication d’un point de vue génotypique, par la présence de gènes de prédisposition. Lycée E. Delacroix 1ère S Traces écrites Thème 3 - Corps humain et santé Traces écrites S.Dalaine 2011 III. Perturbation du génome et cancérisation Cf TP 8 Perturbation du génome et cancérisation Des modifications accidentelles du génotype (ex : mutation du gène codant la protéine P53) 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 génotype modifié. La formation d’un tel clone est parfois le commencement d’un processus de cancérisation. Des modifications somatiques du génotype surviennent par mutations spontanées ou favorisées par un agent mutagène (UV, benzopyrène de la fumée de cigarette, trichloréthylène des solvants interdit pour les particuliers, risque CMR des produits chimiques). D’autres sont dues à des infections virales (papillomavirus). La connaissance de la nature des perturbations du génotype responsable d’un cancer permet d’envisager des mesures de protection (évitement des agents mutagènes, surveillance, vaccination). IV. Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques TP 9 Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques Des mutations spontanées provoquent une variation génétique dans les populations de bactéries. Parmi ces variations, certaines font apparaître des résistances aux antibiotiques. L’application d’un antibiotique sur une population bactérienne sélectionne les formes résistantes et permet leur développement. L’utilisation systématique de traitements antibiotiques peut augmenter la fréquence des formes résistantes par sélection naturelle. Conclusion : Le phénotype d’un individu dépend donc de son génotype et de son environnement. Ainsi, notre santé est imputable à nos allèles mais aussi et surtout à notre environnement qui joue une part très importante dans notre développement et notre maintien. En effet, notre génome ne contient que 30 000 gènes, ce qui n’explique pas tout notre phénotype, d’autant que certains de nos gènes ont une expression dépendante de l’environnement. Enfin, la compréhension du mécanisme de résistance bactérienne nous rend responsable face à notre environnement.
