Thème 1-A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

Ahrika Ayoub ; Blot Maëlle
Thème 1-A : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique
TP 6 : La mucoviscidose : multiples échelons d’un phénotype
La mucoviscidose présente des indications visibles qui constituent un syndrome. L’autre nom de cette
maladie est la fibrose kystique car elle forme des kystes dans les glandes. On cherche à expliquer les
fondements de la maladie. A l’échelon maximum = organisme, le patient est fatigué, faible, essouflé… 11/20
Définition du syndrome : c’est un ensemble de signes cliniques et de symptômes qu’un patient est
susceptible de présenter lors de certaines maladies.
Enoncez une ou deux problématiques qui seront élucider dans ce TP pour répondre à l’objectif fixé
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-Quel est le phénotype d’une personne atteinte de la mucoviscidose ?
-Quelle est l’explication du fondement de cette maladie ?
I – Les signes de la maladie à multiples étages
1) L’autre nom de la pathologie : la fibrose kystique
Les enzymes du pancréas, (molécules de dégradation comme la lipase et la trypsine), qui servent à la
digestion sont mal excrétées dans la lumière intestinale parce que les canaux pancréatiques se bouchent du
fait d'une sécrétion trop épaisse et d'une fibrose importante. Les enzymes agressent alors directement le tissu
pancréatique, contribuant à la fibrose. Des kystes, fruits de l’accumulation de déchets organiques englués,
peuvent éventuellement se former. Lorsque les fonctions pancréatiques sont significativement altérées, on
parle d'insuffisance pancréatique. Ouvrir le fichier TP6 mucoviscidose pancréas
Expliquez par un schéma le processus de fibrose kystique sur une glande
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Schéma du processus de fibrose kystique sur une glande :
Avant la maladie
Lors de la maladie
glande
Canal
pancréatique
mucus
Surplus
de
mucus
Ouvrir le fichier TP5 mucoviscidose annexe
Diamètre
de canal
pancréatiqu
e très réduit
Chez un Enfant de 16 ans souffrant d’une mucoviscidose à forme respiratoire. On a réalisé une
Radiographie thoracique. Une image radiographique est à disposition pour comparaison : toute trace blanche
est un signe d’accumulation de fluide ou de développement bactérien. Toute altération dans l’écart entre
thorax et paroi pulmonaire modifie le fonctionnement des poumons. Un fluide trop épais empêche le
transfert des gaz dissous dans le mucus des alvéoles pulmonaires vers les cellules des poumons.
Expliquez en quoi la mucoviscidose touche les poumons et les conséquences
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La mucoviscidose touche les poumons , elle donne un mucus épais qui obstrue les poumons. Le mucus
épais enveloppe les différents conduits. Il empêche la personne atteinte de respirer correctement , le patient
se sent faible , fatigué et essoufflé
2) Le test de la sueur
Au Moyen Âge on connaissait le sort funeste du nouveau-né dont la mère remarquait le « baiser salé », c'està-dire le goût salé laissé par un baiser sur le front de l'enfant. Welsh cite un vieil adage du folklore de
l'Europe du Nord« Malheur à l'enfant chez qui un baiser sur le front a un goût salé. Il est ensorcelé et doit
bientôt mourir. ». Le chlore est explusé de la cellule par des protéines « canal chlore ».Le test de la sueur
consiste à mesurer le taux de chlorures dans la sueur. Les résultats sont interprétés de la manière suivante :
Résultat du
Taux de chlorures
test
inférieur à 40 mmol.L-1
négatif
compris entre 40 mmol.L-1 et
60 mmol.L-1
douteux
supérieur à 60 mmol.L-1
positif
Comment peut-on repérer les individus malades dans la population ? calculer la concentration massique de sel
pour la sueur. (MCl=35,5 g .mol-1, MNa=23 g .mol-1). C’est l’échelon cellulaire et ses sécrétions.
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Si une personne a une concentration massique de chlorure inférieur a 60 mmol.L -1 alors cette personne
est susceptible d’être malade. Et si cette concentration est inférieur à 40mmol.L alors cette personne
malade.
On sait que : 1mol = 58.5 g ; 40mmol = 0.04 mol
Donc :
(0.04 * 58.5 ) / 1 = 2.34 g
3) Mucoviscidose veut dire Maladie des mucus visqueux
Le défaut de synthèse de la protéine (=échelon) entraîne un déficit en chlore extracellulaire et donc un
défaut d'hydratation du mucus, une hyperviscosité des sécrétions épithéliales du à un manque d’eau dans le
mucus et une réabsorption exagérée de l'eau. Tous les organes possèdent un mucus périphérique.
Aspect de l’épaisseur de la couche extérieure
Observation microscopique du mucus extracellulaire :
des cellules de toutes les glandes humaines
Présence de bactérie Pseudomonas aeruginosa
Indiquez par une chaine de réaction de cause à effet quelle est l’anomalie moléculaire qui touche les
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tissus glandulaires de l’organisme atteint et les conséquences
Défaut de la synthèse de protéine  un déficit en chlore extracellulaire , défaut d’hydratation du mucus 
manque d’eau dans le mucus  une hyperviscosité des sécrétions épithéliales  la couche extérieur des
cellules de toutes les glandes s’épaississent
II- Distribution de la maladie dans la population.
1) Le gène de CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator)
Analyse des séquences du gène CFTR grâce au logiciel Anagène : fichier CFTR.edi visite un autre échelon
Exploiter les données d’Anagène pour identifier les origines du problème de la mucoviscidose.
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La production de mucus épais et due a l’inactive de la protéine CFTR dans la membrane .
Il y a eu une suppression de trois nucléotides ( les nucléotides 1521 , 1522 , 1524 ) ce qui entraîne un
décalage dans la séquence du gène . Donc la maladie se déclanche. Il y a une modification au niveau du
Géne CFTR qui entraîne une mauvaise sécrétion du mucus fluide.
Lorsque il y a une mutation du gene CFTR , la protéine n’assure plus sa fonction, le mucus sécrété est alors
visqueux et épais .
2) La fréquence des hétérozygotes
Le gène a 2 formes alléliques N (normal dominant) et m (muté récessif)
Si on considère le fait que deux parents sains peuvent avoir un enfant malade :
qu’en déduisez vous sur le comportement des allèles entre eux ? quelle est le caryotype d’un
malade ?
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On en déduit que l’enfant doit forcément posséder deux allèles alléliques m ( muté ) pour avoir la maladie .
Car s’il possédait au moins un N il ne serait pas malade car le N est normal dominant.
Le caryotype d’un malade possède deux allèles m .
On cherche à déterminer la fréquence de l’allèle malade dans la population. :
- p la fréquence dans la population de l’allèle N
- q la fréquence dans la population de l’allèle m,
- La fréquence de la mucoviscidose = q2 est en moyenne de 1/2500.
Si les unions entre les individus se font au hasard, il y aura un mélange aléatoire de gamètes porteurs de
l’allèle N ou de l’allèle m, conduisant à 3 génotypes possibles : NN, Nm ou mm.Grâce à un échiquier de
croisement représentant des rencontres aléatoires de gamètes normaux et mutés, on peut trouver les
fréquences des homozygotes et des hétérozygotes.
N (p)
m (q)
N (p)
N//N (p2)
N//m (pq)
m (q)
N//m (pq)
m//m (q2)
Trouvez par le calcul mathématique la fréquence des individus hétérozygotes ?
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q² = 1 / 2 500 donc q = 1/50 et p = 49/50 puisque p+q + 1
Donc p*q = 49/2500
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Conclusion :
La maladie de la mucoviscidose atteint les poumons et les canaux des organes du
corps humain atteint à cause d’une erreur de 3 nucléotides dans la séquence génétique du gène qui
possède l’information génétique de la protéine CFTR qui sert pour la fabrication de sécrétion d’un mucus
fluide. Comme le chlore ne sort plus des cellules, le mucus extracellulaire devient visqueux et les bactéries
s’y développent en abondance, accentuant ainsi les phénomènes d’obstruction des canaux . En outre, les
conduits des organes sont obstrués / bouchés.
Rappelez par un schéma les échelons d’observation de la maladie
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