Chapitre 3

Chapitre 2 La complexité des relations entre génotype et phénotype.
Introduction :
Les gènes gouvernent la synthèse des protéines et jouent un rôle important dans la réalisation du
phénotype. Cependant un caractère phénotypique implique parfois plusieurs gènes et dépend en
partie de facteurs environnementaux. Le phénotype ne se résume donc pas à la seule expression de
l’information génétique. Les relations entre phénotype et génotype sont beaucoup plus complexes.
Problèmes scientifiques :
- Quelles sont les relations entre gènes et caractères d’un individu ?
- Quelle est l’influence de l’environnement sur l’expression des gènes ?
- Comment la connaissance des relations entre génotype et phénotype permet elle le
dépistage d’anomalies génétiques ?
I- Un phénotype macroscopique peut correspondre à plusieurs génotypes.
A- L’expression des différents allèles d’un gène.
Exemple de la mucoviscidose
1°). La diversité allélique.
La mucoviscidose est due à une anomalie de la protéine membranaire CFTR. Le caractère « protéine
CFTR » est codé par un gène noté « CF » qui peut être présent sous deux versions différentes, les
allèles :
- l’allèle normal noté F code pour une protéine CFTR normale formant un canal dans la membrane des
cellules.
- l’allèle responsable de la maladie noté f code pour une protéine CFTR anormale incapable de
former un canal transmembranaire.
.
=> Le gène codant la protéine CFTR présente deux allèles différents, on parle de diversité
allélique.
2°). Le génotype : une combinaison d’allèles.
Chaque caractère est codé par un gène présent sur les deux chromosomes homologues d’une même
paire ici n°7
Génotype d’un porteur sain Génotype d’un individu malade
(F // f) (f // f)

Si les deux exemplaires du gène sont identiques, un seul allèle est présent dans la cellule. L’individu
est homozygote pour ce gène.
Si les deux exemplaires sont différents, il existe alors deux allèles dans la cellule, l’individu est
hétérozygote pour ce gène.
Le porteur sain possède des allèles différents du gène CF, c’est un individu hétérozygote.
L’individu malade possède des allèles identiques du gène CF, c’est un individu homozygote.
3°). Dominance et récessivité.
Phénotype à l’échelle de l’organisme :
Individu
Génotype
Phénotype macroscopique
Porteur sain
(F // f)
[sains]
Individu malade
(f // f)
[malade]
Seule la présence de l’allèle F se traduit dans le phénotype du porteur sain, l’allèle F est dominant.
L’allèle f est récessif, il ne se traduit dans le phénotype que lorsqu’il est présent en deux
exemplaires (ex : enfant homozygote)
B- Différents génotypes peuvent correspondre à un même phénotype.
Le gène responsable de la synthèse de la protéine CFTR possède deux allèles : F et f
L’allèle F est dominant sur l’allèle f. Les génotypes responsables du phénotype sain peuvent donc
être :
(F // F) : l’individu est homozygote et de phénotype [sain]
(F // f) : l’individu est hétérozygote et de phénotype [sain]
=> Un même phénotype peut être dû à plusieurs génotypes différents.
II- Un caractère peut être déterminé par l’expression de plusieurs gènes
Exemple de l’albinisme
La pigmentation résulte de la présence d’une molécule sombre : la mélanine. La synthèse
(fabrication) de la mélanine se fait en plusieurs étapes grâce à des enzymes.
Un gène code pour une protéine. Souvent, plusieurs enzymes codées par des gènes différents sont
nécessaires à la biosynthèse d’une molécule, c’est le cas de la mélanine responsable de la
pigmentation de la peau.
=> Un phénotype macroscopique donné résulte de processus biologiques gouvernés par
l’expression de plusieurs gènes ( ex : chaîne de synthèse d’une molécule comme la mélanine).
Voie de biosynthèse de la mélanine :
Enzyme 2
Enzyme 1 = Tyrosinase
Précurseur Tyrosine Mélanine

Un des gènes peut subir une mutation et générer un nouvel allèle. Si la protéine codée par cet allèle
n’est pas fonctionnelle c’est l’ensemble du phénotype qu’elle contribue à établir qui est modifié.
=> Lorsqu’un phénotype est gouverné par plusieurs gènes, la mutation de l’un d’entre eux suffit
à modifier le phénotype.
III- Des facteurs de l‘environnement contribuent au phénotype.
-Plusieurs facteurs peuvent intervenir sur la détermination d’un phénotype tel que le phénotype
cancéreux :
A- L’existence de gènes de prédisposition.
Parmi les allèles d’un gène, certains sont plus fréquemment associés à une pathologie (obésité,
cancers, hypertensions…). La présence d’un allèle défectueux ne suffit pas à déclencher la maladie,
mais elle y contribue de façon statistique : la probabilité ou la fréquence d’apparition d’un cancer
augmente, on parle de gène de prédisposition. (Mutation d’un allèle de prédisposition, souvent d’un
sujet hétérozygote entraîne l’apparition du cancer).
Lorsque ces allèles sont hérités des parents, la prédisposition est familiale : l’environnement
génétique (ou terrain) influence donc le phénotype.
B- L’environnement module l’expression du génotype.
Le phénotype est déterminé par le génotype. Cependant, le phénotype d’un individu peut varier selon
les conditions de l’environnement et cela de manière réversible.
Par exemple le bronzage dépend de l’exposition au soleil. (action sur le fonctionnement d’enzymes).
=> L’environnement peut modifier l’activité d’une protéine.
=> L’environnement peut activer ou inhiber la synthèse d’une protéine à partir d’un gène.
Certains facteurs de l’environnement favorisent l’apparition de mutations à l’origine de phénotypes
cancéreux : ce sont des agents mutagènes. Le facteur le plus important est l’alimentation (trop de
graisses, trop de sel et pas assez de vitamines, d’anti-oxydants présents dans les fruits et
légumes), viennent ensuite le tabac et l’alcool.
=> Certains facteurs augmentent la probabilité de mutation des gènes.
C- Les interactions entre plusieurs gènes.
La réalisation d’un phénotype dépend de l’interaction de plusieurs gènes entre eux, et aussi avec des
facteurs de l’environnement.
IV- Une application : la détection de certains allèles en médecine prédictive et diagnostic
prénatal.
A- Le phénotype est multifactoriel.
Les caractéristiques biologiques d’un individu dépendent de son génotype, mais la complexité des
interactions entre les gènes et l’influence des facteurs externes (liées à l’environnement) font qu’il
est très difficile de prévoir le phénotype : le phénotype est multifactoriel.
Par exemple, les maladies cardio-vasculaires ont une forte composante génétique, mais une
alimentation déséquilibrée, un mode de vie sédentaire, le stress, le tabagisme et l’alcoolisme sont
des facteurs aggravants. Ces maladies sont multifactorielles.

B- Les méthodes de tests génétiques.
Empreintes génétiques
Choriocentèse
Amniocentèse
Diagnostic
pré-implantoire
Cellules prélevées
-cellules sanguines
-toute cellule disponible
(peau, spermatozoïdes,
cheveux)
Cellules d’une région du
placenta formée par
l’embryon (chorion)
Cellules de l’embryon
présentes dans le liquide
amniotique
Cellules embryonnaires
obtenues par fécondation
in vitro, avant implantation
de l’embryon.
Mode de
prélèvement des
cellules
Prise de sang
Pince introduite dans les
voies génitales
Ponction intra-abdominale
dans l’amnios
Aspiration d’une cellule
embryonnaire à l’aide d’une
micropipette
Méthodes
d’analyse
génétique
1-Extraction, puis coupure
de l’ADN en fragments.
2-Electrophorèse :
séparation des fragments
sur un gel et détection des
fragments contenant
l’allèle étudié.
-idem empreintes génétiques
-possibilité de réaliser un caryotype
Domaine
d’application
-dépistage de maladies
-recherche de paternité
-identification d’un criminel
-dépistage avant la
naissance (10eme semaine)
chez les individus à risque
-Dépistage avant la
naissance (14eme semaine)
chez les individus à risque.
-dépistage après
fécondation in vitro, dans
le cas d’une famille avec
une maladie génétique
grave.
Le but de la médecine prédictive est de détecter chez un individu la présence d’allèles susceptibles
de lui nuire afin de prévenir, si possible, une maladie grave.
La recherche des allèles prédisposant à certaines maladies peut être réalisée chez le fœtus, dès le
début de la grossesse. C’est le diagnostic prénatal obtenu après prélèvement de l’ADN du fœtus et
son analyse séquentielle. Des anomalies avérées et graves autorisent le recours à l’interruption
volontaire de grossesse (IVG).
C- La médecine prédictive et la loi de bioéthique.
Dérives possibles
Législation
Utilisation des tests génétiques pour définir
des cotisations d’assurances, en recrutement
Limitation des tests à des fins médicales
Demande du consentement de la personne
concernée
Barrières contre la diffusion commerciale des
résultats
Dérives eugéniques (choix par les parents du
sexe et d’autres caractères de leur enfant)
Une généralisation de la médecine prédictive entraînerait de nombreuses dérives, la loi de
bioéthique permet en France d’éviter ces dérives.
Conclusion :
Les relations entre phénotype, génotype et environnement sont complexes, en effet un phénotype
peut provenir de différents génotypes ; un caractère donné peut être le résultat de l’expression de
plusieurs gènes et l’environnement peut intervenir dans la réalisation d’un phénotype.
La recherche de certains allèles lors d’un diagnostic prénatal permet de détecter d’éventuelles
anomalies génétiques.