Variation génétique et santé

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Séquence 3 – SN12
Sommaire
1. Patrimoine génétique et maladie
2. Perturbation du génome et cancérisation
3. Variation génétique bactérienne et résistance aux antibiotiques
Synthèse de la séquence 3
Glossaire
Séquence 3
Variation génétique
et santé
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Séquence 3 – SN12
1Patrimoine génétique
et maladie
Certaines maladies ont des causes génétiques : par exemple, la myopa-
thie de Duchenne, rendue célèbre par le Téléthon. C’est également le cas
de la mucoviscidose.
Une victime de la mucoviscidose
Tout le monde se souvient de Grégory Lemarchal, candidat de la Star Academy 4 qui
souffrait de la mucoviscidose. La maladie a fini par l’emporter en avril 2007, à quelques
semaines de son 24e anniversaire. La mucoviscidose est la plus fréquente des mala-
dies génétiques graves, elle touche un nouveau-né sur 2500. La maladie est due à la
mutation d’un gène qui induit une anomalie des sécrétions de mucus de l’organisme,
particulièrement au niveau du poumon et du pancréas. Les manifestations les plus fré-
quents sont des troubles respiratoires (toux, expectoration), digestifs (ballonnements,
douleurs abdominales) et parfois des perturbations de la croissance.
Pour s’interroger
 Rappeler la définition d’un gène et d’une mutation.
 Présenter le phénotype macroscopique de la mucoviscidose, c’est-à-
dire l’ensemble des symptômes associés à cette maladie.
En quoi la mutation d’un gène est-elle responsable des symptômes
observés chez les individus atteints de mucoviscidose ?
On cherche au cours de ce chapitre à faire le lien entre le phénotype macros-
copique et les phénotypes moléculaires, gouvernés par le génotype.
ADu génotype au phénotype,
l’exemple de la mucoviscidose
Le phénotype désigne l’apparence extérieure d’un individu.
Le génotype désigne l’ensemble des gènes d’un individu
Définition
Document 1
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Séquence 3 – SN12
Étude de la mucoviscidose à toutes les échelles
Recenser, extraire et organiser des informations. Communiquer dans un
langage scientifiquement approprié : oral, écrit, graphique, numérique.
Le corps de chacun d’entre nous produit du mucus. Cette substance fluide
tapisse et humidifie les canaux de certains organes de notre corps (pou-
mons, pancréas etc.). Chez une personne atteinte de mucoviscidose, le
mucus est épais et collant. Il reste dans les bronches et les voies respira-
toires, favorisant la croissance d’agents infectieux (virus et surtout bacté-
ries). Il bouche aussi les canaux pancréatiques. Or, le pancréas sécrète
des substances appelées enzymes, nécessaires à la dégradation des ali-
ments en nutriments dans l’intestin. Les personnes atteintes ont donc sou-
vent des troubles digestifs. Les canaux d’évacuation des spermatozoïdes
dans les testicules sont également obturés : la stérilité est fréquente chez
l’homme ; les femmes sont habituellement fertiles.
Le schéma ci-dessous présente la comparaison d’un épithélium pulmo-
naire de personne saine (à gauche) et de personne malade (à droite). Un
épithélium est un tissu de revêtement d’un organe.
Mucus plus visqueux et plus abondant = mucoviscidose
Vue microscopique d’une coupe
de bronche d’un sujet sain
Vue microscopique d’une coupe
de bronche d’un sujet atteint de
mucoviscidose
Débris cellulaire Bactérie Mucus
La protéine CFTR est malformée chez les personnes atteintes de mucovisci-
dose. Cette protéine, présente à la surface des cellules épithéliales, a plu-
sieurs fonctions. Avant tout, il s’agit d’un canal à chlore qui fait sortir les ions
Cl – de la cellule. La sortie des Cl – est accompagnée d’une sortie d’eau. Ce
canal étant défectueux dans la mucoviscidose, la rétention dans la cellule
des ions Cl – empêche la sortie d’eau et entraîne donc une déshydratation
des sécrétions et du mucus ; celui-ci devient ainsi épais et visqueux.
Implication de la protéine CFTR
Mucus hydraté et fluide
Cellule productrice de mucus
d’un individu sain
Cellule productrice de mucus
d’un individu atteint de
mucoviscidose
Mucus visqueux Flux d’eau
Flux de C
Protéine CFRT saine
Protéine CFRT mutée
Ion chlore
Activité 1
Document 2
Document 3
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Séquence 3 – SN12
Le gène codant la protéine CFTR se trouve sur le bras long du chromo-
some 7. On compare les séquences nucléotidiques de ce gène chez un
individu sain (allèle « sain ») et chez un individu atteint de drépanocy-
tose (allèle « muté ») à partir du nucléotide 1510.
Comparaison des séquences des allèles du gène CFTR
Allèle « sain » : A
AAA GAA AAT ATC ATC TTT GGT GTT TTT…
Allèle « muté » : Deltaf508
AAA GAA AAT ATC ATT GGT GTT TTT…
Le code génétique
 Décrire le phénotype cellulaire observé chez un individu atteint de
mucoviscidose.
 Présenter la fonction de la protéine codée par le gène CFTR et indiquer
ce qui se passe chez un individu atteint de mucoviscidose.
 Rappeler la définition d’un allèle. Comparer les deux allèles du gène
CFTR. Que constatez-vous ?
 A l’aide des documents 4 et 5, écrire le début des séquences pro-
téiques codées par l’allèle sain et par l’allèle muté.
 Réaliser un schéma-bilan présentant les différentes échelles d’étude
de la mucoviscidose (macroscopique, cellulaire, moléculaire).
Le phénotype moléculaire (protéines) est donc à l’origine du phénotype
cellulaire, qui est lui-même à l’origine du phénotype macroscopique. Les
protéines sont responsables des phénotypes à toutes les échelles.
Voyons maintenant les raisons qui font qu’un individu développe un
phénotype de type mucoviscidose.
Document 4
Document 5
Questions
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Séquence 3 – SN12
Arbre généalogique d’une famille touchée par la mucoviscidose
I1
12 3
123
45
2
II
III
Femme saine
Femme malade
Homme sain
Homme malade
Fœtus
I, II et III représentent les générations successives.
Argumenter à partir de ce document le fait que la mucoviscidose est
une maladie héréditaire.
Comment la mucoviscidose est-elle transmise d’une géné-
ration à l’autre?
Pour étudier la transmission d’une maladie, il faut
s’intéresser aux génotypes des différents individus,
c’est-à-dire aux allèles qu’ils possèdent. Toutes les
cellules d’un individu, qu’elles soient somatiques ou
germinales, portent les mêmes allèles au départ,
mais leur ADN peut subir des mutations (voir chapitre
2 sur les processus de cancérisation). Seules les mu-
tations portées par les cellules germinales sont trans-
mises à la descendance.
Chaque cellule d’un être humain a 46 chromosomes organisés en 23
paires. Pour ce qui est des autosomes, c’est-à-dire des chromosomes
non sexuels, les deux chromosomes d’une même paire portent les
mêmes gènes mais pas forcément les mêmes allèles.
Par exemple, considérons un gène codant la couleur des yeux qui existe
sous deux allèles : allèle a (« yeux bleus ») et allèle A (« yeux marron »).
Une personne possédant les deux mêmes allèles (AA ou aa) est dite ho-
mozygote pour ce gène. Une personne qui a deux allèles différents (Aa)
est hétérozygote pour ce gène.
Dans le cas de la mucoviscidose, seuls les homozygotes portant deux
versions de l’allèle muté sont atteints de la maladie. Les hétérozygotes
possédant un seul allèle muté ne sont pas atteints : on dit que l’allèle
muté est récessif et que l’allèle sain est dominant.
Document 6
Un constat
Les cellules somatiques sont
celles qui ne participent pas
à la production des gamètes
(cellules de la peau, du foie
etc.), les cellules germinales
sont celles qui participent à
la production des gamètes.
Définition
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