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TD 5 EUC
TD 5 : Génétique humaine
Exercice 1 (pour se mettre en forme...).
Une femme de vision normale dont le père est daltonien (maladie héréditaire
récessive, caractérisée par un défaut de vision des couleurs, et qui est due à la
mutation d'un gène localisé sur le chromosome X) se marie avec un homme dont le
père est aussi daltonien.
1. Quelle est la probabilité pour qu'un enfant de cette femme soit daltonien ?
La grand-mère maternelle d'un homme avait une vision normale, son grandpère maternel était daltonien, sa mère était daltonienne et son père avait une vision
normale.
2. Quels sont les génotypes concernant la vision des deux parents et grands
parents?
3. Quel est le type de vision de cet homme ?
4. Quel type de vision possèdent ses sœurs ?
Exercice 2.
Le pedigree suivant est celui d'une famille chez laquelle de nombreux
individus ont été atteints de cancers à des sites divers (C, cerveau, S, sein, TM,
sarcome des tissus mous, Ov, ovaire, Os, ostéosarcome, L, leucémie).
C
S
Ov
TM
C
Os
L
TM
1. Que suggère ce pedigree quant à la susceptibilité de développer un cancer
chez cette famille?
Les personnes atteintes de tumeurs dans cette famille souffrent d'un
syndrome de Li-Fraumeni, qui est défini par la susceptibilité héréditaire de
développer certains cancers. Des analyses de liaison, effectuées dans plusieurs
familles chez lesquelles ce syndrome est présent, ont montré une très forte liaison
avec un marqueur microsatellite situé à proximité d'un gène codant une protéine
appelée provisoirement TOTO (N.B. Le véritable nom de TOTO sera donné à la fin
du TD... Pour éviter que la connaissance de son nom réel n'influe sur le
raisonnement que vous devez avoir). Le séquençage du gène TOTO chez les
personnes de ces familles ont révélé des mutations dans l'un des allèles de ce gène.
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2. Proposez une (des) hypothèse(s) quant au rôle éventuel des allèles sauvage
et mutants de TOTO dans le développement de tumeurs. Selon ces
hypothèses, les mutations présentes chez les personnes atteintes du
syndrome sont elles de type gain ou perte de fonction?
Le gel ci-dessous présente l'analyse d'un marqueur microsatellite d'ADN très
proche du gène TOTO extrait à partir de tissu sain d'un homme non atteint par le
syndrome (piste 1), de tissu sain (piste 2) et tumoral (piste 3) d'une femme atteinte
par le syndrome, et de tissu sain (piste 4) et tumoral (piste 5) de leur enfant
également atteint par le syndrome.
1
2
3
4
5
Direction de
l'électrophorèse
3. Interprétez ces résultats. Quel allèle du microsatellite est-il associé
développement de tumeurs? Quelle est la conséquence des "pertes
d'hétérozygotie" observées dans les pistes 3 et 5? Quel(s) mécanisme(s)
peuvent-ils conduire à cette perte d'hétérozygotie?
Exercice 3.
Le gel ci-dessous présente le profil de bandes observées pour un RFLP dans
le gène TOTO, et deux RFLP à des loci de part et d'autre de ce gène, pour une
famille chez laquelle le syndrome de Li-Fraumeni est présent. Le gel montre une
mère atteinte (piste 1), un père non atteint (piste 2), et un fils atteint (piste 3). Les
bandes AL et AS correspondent à un RFLP, avec les allèles AL et AS, et les bandes
BL et BS correspondent à un autre RFLP avec les allèles BL et BS. Les bandes
TOTO+ et TOTO- correspondent au RFLP pour TOTO. L'allèle sauvage donne la
bande TOTO+ et l'allèle mutant, dans lequel est présent un élément transposable,
donne la bande TOTO-. L'ordre des RFLP le long du chromosome est centromère-ATOTO-B.
1. Déterminez quels allèles RFLP (AS ou AL, BS ou BL) sont liés à TOTO+ chez
le fils.
2. Si l'ADN de cellules tumorales du fils était testé pour ces RFLPs, à quel profil
de bandes s'attendrait-on pour les cellules suivantes :
(i), Cellules ayant perdu le chromosome portant TOTO+ et ayant subi une
réduplication du chromosome portant TOTO(ii), Cellules ayant subi une recombinaison mitotique dans l'intervalle
centromère-A
(iii), Cellules ayant subi une recombinaison mitotique dans l'intervalle A-TOTO
(iv), Cellules présentant une nouvelle mutation non-sens dans l'allèle TOTO+
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(v), Cellules présentant une petite délétion qui élimine une partie de l'allèle
TOTO sauvage
1
2
3
AL
AS
TOTO-
Direction de
l'électrophorèse
TOTO+
BL
1
2
3
BS
Exercice 4 (D'après Bendavid et al. 2006, Hum Genet 119, 1).
L'holoprosencéphalie (HPE) est la cause la plus fréquente de malformations du
cerveau antérieur chez l'humain. Lors de l'embryogenèse, le cerveau antérieur se
divise normalement en deux hémisphères. L'holoprosencéphalie se caractérise par
un défaut plus ou moins accentué de cette division. Les formes les plus sévères
résultent en un hémisphère central unique, et il existe des formes moins sévères. La
plupart des HPE entraînent un avortement, généralement spontané (le foetus atteint
d'HPE n'étant pas viable), ou éventuellement provoqué (si l'HPE est détectée lors
d'une échographie). Il existe également des naissances d'enfants HPE (1/16000), qui
sont plus ou moins atteints. L'HPE peut être provoquée par des plusieurs facteurs, et
en particulier par des mutations dans différents gènes. Des mutations ponctuelles
dans l'un des 4 gènes SHH (sonic hedgehog), ZIC2, SIX3 et TGIF avaient été
retrouvées chez 14% des foetus atteints d'HPE, ce qui implique que la cause de
l'HPE chez 86% des foetus était inconnue.
Dans l'article cité en référence, les auteurs utilisent la technique de QMPSF
(quantitative multiplex PCR of short fluorescent fragments) pour estimer la quantité
d'ADN de chacun des 4 gènes SHH, ZIC2, SIX3 et TGIF, ainsi que du gène témoin
HMBS, chez plusieurs individus. Dans une PCR "multiplexe", un ensemble
d'oligonucléotides est utilisé permettant l'amplification simultanée de plusieurs (ici,
10) amplimères qui sont séparés les uns des autres et identifiés grâce à leur taille.
Les tailles des fragments obtenus pour les différents amplimères sont données en
table 1. La PCR multiplexe est faite, d'une part avec un témoin (personne saine) et
d'autre part avec différents foetus HPE chez lesquels n'a été détectée aucune
mutation dans l'un des 4 gènes cités plus haut. Après PCR, les amplimères sont
marqués par un fluorophore et soumis à une électrophorèse capillaire ; à la fin de la
migration, les amplimères sont détectés grâce à leur fluorescence. Les résultats sont
donnés en figure 1 (a, b, c correspondent aux résultats obtenus avec 3 foetus
différents).
1. Interprétez les résultats de la figure 1.
2. Comment ces résultats permettent ils de comprendre les causes de l'HPE
chez des foetus chez lesquels elle était jusqu'ici incomprise?
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Fig. 1 Detection of deletions in HPE genes by QMPSF. In each panel, the electrophoregram of the
patient (in red) was superimposed to that of a control (in blue) and normalized on HMBS peak
intensity. The amplicons corresponding to the primers listed in Table 1 are indicated by their product
size (bp).
Exercice 5 (D'après Aligianis et al. 2005, Nature Genet 37, 221... Partie du sujet
d'examen deuxième session 2004-2005).
Le syndrome de Warburg est caractérisé par des défauts de développement de l'œil,
du système nerveux central et de l'appareil génital. Cette maladie humaine est
transmise sur un mode autosomal récessif. Une première étude par analyse de
liaison, effectuée chez plusieurs familles, a permis de localiser le locus responsable
de ce syndrome dans la région 2q21.3. Afin de localiser ce locus plus précisément,
les allèles d'un ensemble de marqueurs microsatellites ont été déterminés chez
plusieurs personnes atteintes de ce syndrome (Figure 1).
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Figure 1. Allèles de marqueurs microsatellites dans la région 2q21.3. Chacun des
deux allèles (indiqués par des nombres à 3 chiffres) de chaque marqueur (Marker,
D2S1241, D2S114...D2S2385) est donné pour chaque individu (notés K2, K3...K4).
1. Quelle est la caractéristique de la région entourée par les deux traits noirs?
Pour quelle raison cette région est elle particulièrement intéressante? Que
pouvez vous dire de la localisation du locus du syndrome de Warburg?
La région mise en évidence précédemment contient 9 gènes.
2. Quelle stratégie ont pu utiliser les auteurs pour identifier le gène dont une
mutation est responsable du syndrome de Warburg?
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