Term spé SVT. Test 7. Génétique. Maladies génétiques

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Terminale spé SVTTest 7 de connaissancesGénétique Maladies génétiques

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27 questions

By ProfSVT71

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Question 1

Question 2

Question 8

Question 3

Question 4

Question 5

Question 6

Question 7

Question 9

Question 10

Sommaire

Question 11

Question 13

Question 14

Question 15

Question 16

Question 17

Question 18

Question 19

Question 20

Question 21

Question 22

Question 23

Question 24

Question 25

Question 26

Question 27

Question 12

sommaire

QUESTION 1

Dans un arbre généalogique, comment sont codifiés les individus ?

Réponse

Source : Pedigree KE-Family 01-fr.png par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:KE-Family_pedigree_01-fr.png

Les générations sont identifiées par des numéros exprimés en chiffres romains et les individus d’une même génération sont répertoriés par des numéros en chiffres arabes. Ainsi l’identification d’un individu se fait par une combinaison d’un chiffre romain et d’un chiffre arabe permettant de le localiser dans l’arbre.

Source : Pedigree KE-Family 01-fr.png par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:KE-Family_pedigree_01-fr.png

Individu I.2

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QUESTION 2

Réponse

Dans un arbre généalogique, comment sont identifiés les femmes et les hommes ?

Les individus de sexe féminin sont représentés par des cercles et les individus de sexe masculin sont représentés par des carrés.

Source : Pedigree KE-Family 01-fr.png par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:KE-Family_pedigree_01-fr.png

Individu I.2Femme

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QUESTION 3

Dans un arbre généalogique, comment sont identifiés les individus malades et les individus décédés ?

Réponse

Les individus malades ont leur symbole noirci. Un individu décédé est barré.

Source : Pedigree KE-Family 01-fr.png par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:KE-Family_pedigree_01-fr.png

Individu I.2FemmeDécédée de maladie

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Réponse

Dans un arbre généalogique, comment confirme-t-on la récessivité d'un allèle responsable d'une maladie génétique ?

QUESTION 4

Il faut sélectionner un individu malade et analyser le phénotype de ses parents. Si les deux parents sont sains et que cette situation se reproduit plusieurs fois dans la famille, alors l’allèle responsable de la maladie est récessif.

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QUESTION 5

Dans un arbre généalogique, comment savoir si un allèle responsable d'une maladie génétique est porté, ou pas, par l'hétérosome Y ?

Réponse

Le chromosome Y n’étant porté que par les hommes, il est assez facile de déterminer son implication dans le mode de transmission. En effet, si le chromosome Y porte bien l’allèle responsable de la maladie alors un père malade ne peut avoir que des fils malades. À partir du moment où il y a une femme malade dans la famille, la femme n’ayant pas de chromosome Y, l’allèle malade ne peut pas être sur le chromosome Y.

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QUESTION 6

Dans un arbre généalogique, comment savoir si un allèle récessif responsable d'une maladie génétique est porté par l'hétérosome X ?

Réponse

Dans le cas où le rôle du chromosome Y aurait été écarté, il convient de vérifier l’implication du chromosome X. Dans le cas où une majorité des malades sont des hommes et que l’allèle n’est pas porté par Y, on soupçonne que celui-ci soit porté par X. On va alors vérifier que toute fille malade a un père malade (elle n’a pu hériter de lui que de son X porteur de l’allèle malade) et que toute mère malade (dans le cas d'un allèle récessif) a un fils malade (comme il est XY il a reçu forcément l’allèle malade par le X de sa mère). Ce n’est pas une preuve absolue, mais il y a de très fortes chances que dans ce cas l’allèle récessif responsable de la maladie soit sur le chromosome X. Il convient alors de vérifier tous les croisements de l’arbre.

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QUESTION 7

Voici l'arbre généalogique d'une famille dont certains membres présentent une hémophilie ( défaut de coagulation du sang).Déterminez le caractère dominant ou récessif de l'allèle responsable de la maladie.

Réponse

Les individus II1, II4, et III4 sont malades mais ont des parents sains. Cela signifie que les parents sont porteurs sains puisqu’ils transmettent la maladie sans être eux-mêmes malades. Ils ont donc un allèle sain et un allèle malade : ils sont hétérozygotes pour ce gène. L’allèle malade est donc récessif.

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QUESTION 8

Voici l'arbre généalogique d'une famille dont certains membres présentent une hémophilie ( manque de coagulation du sang).Déterminez si le gène dont l'allèle récessif responsable de l'hémophilie est autosomal ou gonosomal. (gonosome = chromosome sexuel = hétérosome).

Réponse

On remarque que l’individu III2 est malade or c’est une femme. On peut donc affirmer que l’allèle muté récessif n’est pas porté par Y. Il est alors porté soit par un autosome soit par X.Cette femme III2 a un père malade et elle engendre deux garçons malades. Ces derniers ayant reçu Y de leur père, ils ont forcément reçu X portant l’allèle muté de leur mère. Si la maladie avait été autosomale récessive en raison du brassage inter-chromosomique, il y aurait autant de chances d’avoir un garçon qu’une fille atteinte et les nombres de filles et de garçons atteints dans cette famille seraient presque identiques. Ce n’est pas le cas ici, on peut donc en conclure que l’allèle malade est bien porté par X. Une fois le mode de transmission trouvé, il convient de le vérifier dans tout l’arbre. Tous les hommes sains ont un X normal (et un Y) : I1, I4, I6, II2, II5, III1, IV4. Les filles saines issues de père ou de mère malades sont porteuses (donc avec un X normal et un X muté) : III3 et IV2

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QUESTION 9

Comment se définit le syndrome de Li-Fraumeni ?

Réponse

Le syndrome de Li-Fraumeni se définit par l’observation d’un sarcome (tumeur maligne rare qui se développe aux dépens des tissus de soutien ou « tissus mous ») chez un sujet atteint de moins de 45 ans, apparenté au premier degré à une personne ayant eu un cancer de n’importe quel type avant 45 ans, ou au deuxième degré à une personne ayant eu un cancer ou un sarcome à moins de 45 ans. C’est un cas rare de cancer héréditaire.

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QUESTION 10

Dans la famille suivante, la mère II2 a eu un cancer du sein à 30 ans et son fils III2 a eu un sarcome à 8 ans. Pourquoi peut-on penser à l'existence du syndrome de Li-Fraumeni dans cette famille ?

Réponse

L’arbre suggère une transmission héréditaire car il montre que 2 individus étroitement apparentés sont atteints d’un cancer précoce. Or le syndrome de Li-Fraumeni se définit par un sarcome chez un sujet de moins de 45 ans (ce qui est le cas de l’individu III2 qui a un sarcome à 8 ans) et par un lien de parenté au premier degré à une personne ayant eu un cancer à moins de 45 ans, ce qui est le cas de l’individu II2 (sa mère qui a eu un cancer à 30 ans). On pourrait donc bien parler de maladie héréditaire et non de maladie provenant d’une mutation somatique apparue chez les individus comme dans la plupart des cancers.

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QUESTION 11

Un cancer correspond à une multiplication anarchique de cellules. Quel gène défectueux pourrait en être à l'origine ?

Réponse

Un cancer correspond à une multiplication anarchique de cellules. Il est donc logique de soupçonner, dans le caryotype des cellules cancéreuses, l’existence d’une mutation du gène codant pour la protéine p53 régulatrice du cycle cellulaire. Pour en être sûr, il suffit de comparer la séquence des allèles responsables de la production de la protéine p53 dans les cellules somatiques et dans les cellules cancéreuses d’un individu malade.

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QUESTION 12

Qu'est-ce qui peut confirmer qu'un allèle défectueux responsable d'un cancer est héréditaire et non dû à une mutation d'une cellule somatique ?

Réponse

Si l’allèle défectueux est observé dans toutes les cellules de l’organisme (y compris les cellules germinales) alors cela signifie qu’il était présent dès la cellule-œuf et que l’individu en a donc hérité de ses parents.

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QUESTION 13

Comment prouver qu'un allèle défectueux n'est pas héréditaire ?

Réponse

Si l’allèle défectueux n’est observé que dans les cellules cancéreuses alors on pourra affirmer que le cancer est dû à une mutation d’une cellule somatique.

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QUESTION 14

Voici la comparaison sous anagène des allèles du gène p53 présents dans les cellules cancéreuses (cc) de l’individu II2 atteinte d’un cancer et les allèles du gène p53 présents dans ses cellules somatiques non cancéreuses (cn). Que révèle-t-elle concernant le gène ?

Réponse

L’étude sous Anagène des allèles du gène p53 présents dans les cellules cancéreuses (cc) de l’individu II2 atteinte d’un cancer et les allèles du gène p53 présents dans ses cellules somatiques non cancéreuses (cn) révèlent que les deux catégories de cellules possèdent un allèle normal et un allèle muté en position 743. On peut donc dire que l’allèle normal est dominant sur l’allèle malade. Comme la mutation est présente à la fois dans les cellules somatiques et dans les cellules cancéreuses, alors on peut affirmer que la mutation est héréditaire. Ainsi les parents I1 et I2 ont certainement transmis l’allèle muté à l’individu II.2 et que ces 2 parents doivent porter cette mutation c’est-à-dire être hétérozygotes. Ils sont cependant sains.

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QUESTION 15

Voici la comparaison sous anagène des allèles portés par les parents I1 et I2.Les parents sont-ils hétérozygotes comme émis précédemment ?

Réponse

La comparaison sous Anagène des allèles portés par les parents I1 et I2 montre qu’ils ne possèdent pas d’allèle muté. Ils sont homozygotes pour l’allèle normal.

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QUESTION 16

Les grands-parents I.1 et I.2 sont donc homozygotes pour l'allèle normal. Quelle serait donc l'origine du cancer du garçon de 8 ans III.2 ?

Réponse

Les grands parents I.1 et I.2 étant homozygotes pour l'allèle normal, on peut affirmer que l’allèle muté dominant transmis par l’individu II.2 à son fils résulte probablement d’une mutation ayant eu lieu dans une cellule germinale d’un de ses deux parents I.1 ou I.2. Il est également envisageable que la mutation ait eu lieu dans la cellule-œuf à l’origine de l’individu II.2 avant la première division de celle-ci.

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QUESTION 17

Comment nomme-t-on la mutation d’un gène apparaissant chez un individu alors qu’aucun de ses 2 parents ne la possède dans son patrimoine génétique ?

Réponse

On parle de mutation de novo (une mutation d’un gène apparaissant chez un individu alors qu’aucun de ses 2 parents ne la possède dans son patrimoine génétique).

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QUESTION 18

Comment la mucoviscidose se transmet-elle ?

Réponse

La mucoviscidose est une maladie génétique dite « autosomique récessive », transmise par 2 parents porteurs sains : chacun d’eux transmet un allèle muté du gène codant pour la protéine CFTR (Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), présent au niveau du chromosome 7.

Localisation du gène CFTR sur le chromosome 7

Source : Localisation du gène CFTR : Cftr.jpeg, domaine public via Wikimédia Commons, https://ar.m.wikipedia.org/wiki/%D9%85%D9%84%D9%81:Cftr.jpeg

Source : Autosomique récessif - fr.svg , Kashmiri , basé sur des travaux antérieurs de Domaina

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QUESTION 19

Quel est le rôle de la protéine CFTR ?

Réponse

La protéine CFTR est une protéine présente dans la membrane des cellules de différentes muqueuses : respiratoire, digestive… Elle fonctionne comme un canal qui permet l’échange d’ions chlorure entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Le fort taux d’ions chlorure crée un appel d’eau qui va fluidifier le mucus.

source : Canal CFTR : CFTR.svg Par user:toony via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0,2.5,2.0,1.0, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CFTR.svg?uselang=fr

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QUESTION 20

Quels sont les symptômes de la mucoviscidose ?

Réponse

Chez un individu atteint de mucoviscidose, les protéines CFTR ne sont pas insérées dans la membrane plasmique apicale : elles sont stockées dans le cytoplasme pour être au final détruites. De ce fait, les cellules épithéliales ne peuvent exporter les ions chlorure dans la lumière des bronches : le mucus s’épaissit. Les cils des cellules épithéliales n’arrivent pas à évacuer ce mucus. Il stagne, obstrue les bronches, empêchant le passage de l’air. Les apports en dioxygène sont faibles et l’individu se fatigue. De plus un mucus épais favorise la prolifération de micro-organisme. Un mécanisme similaire s’observe dans les canaux pancréatiques.

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QUESTION 21

Décrivez la structure de la protéine CFTR.

Réponse

Source : schéma de structure de la protéine CFTR 02.svg, Par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CFTR_protein_structure_scheme_02.svg

Structure simplifiée du canal CFTR

La protéine CFTR est formée d'une chaîne unique de 1480 acides aminés. La structure tridimensionnelle de la protéine montre une portion constituée de motifs en hélice et correspondant aux domaines transmembranaires (MSD1 et MSD2 - Membrane Spaning Domain). Ils sont surmontés par deux domaines intracellulaires capables de se lier à l'ATP (adénosine tri-phosphate riche en énergie), appelés NBD1 et NBD2 (Nucleotide Binding Domain). Enfin, une région régulatrice (R) leur est juxtaposée.

Source : schéma de structure de la protéine CFTR 02.svg, Par Kuebi = Armin Kübelbeck via Wikimédia Commons, CC-BY-SA-3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:CFTR_protein_structure_scheme_02.svg

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QUESTION 22

Quelle va être la conséquence de la mutation CFTR-R553X.adn au niveau du phénotype moléculaire ?

Réponse

Comparaison sous Anagène de la séquence en nucléotides de l’allèle CFTR-CDS et de l’allèle CFTR-R553X

Comparaison sous Anagène de la séquence en acides aminés de la protéine CFTR-CDS et de la protéine CFTR-R553X

L’allèle muté CFTR-R553X.adn présente une substitution d’une cytosine par une thymine en position 1657 provoquant l’apparition d’un codon stop. C’est une mutation non-sens. La protéine n’est donc pas synthétisée.

Comparaison sous Anagène de la séquence en nucléotides de l’allèle CFTR-CDS et de l’allèle CFTR-R553X

Comparaison sous Anagène de la séquence en acides aminés de la protéine CFTR-CDS et de la protéine CFTR-R553X

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QUESTION 23

Quelle va être la conséquence de la mutation DeltaF508 au niveau du phénotype moléculaire ?

Réponse

Comparaison sous Anagène de la séquence en nucléotides de l’allèle CFTR-CDS et de l’allèle CFTR-DeltaF508 :

Comparaison sous Anagène de la séquence en acides aminés de la protéine CFTR-CDS et de la protéine CFTR-DeltaF508

L’allèle mutéFTR-DeltaF508.Adn présente une délétion de 3 thymines provoquant la disparition d’une phénylalanine en position 508. La délétion se fait à cheval sur deux codons : le hasard fait que l’association des bases restantes code pour le même acide aminé que le premier codon original.Il y a juste une perte de la phénylalanine et un décalage dans la séquence peptidique. C’est une mutation faux-sens. Cela provoque une mauvaise conformation spatiale de la protéine expliquant son absence de migration dans la membrane plasmique.

Comparaison sous Anagène de la séquence en nucléotides de l’allèle CFTR-CDS et de l’allèle CFTR-DeltaF508 :

Comparaison sous Anagène de la séquence en acides aminés de la protéine CFTR-CDS et de la protéine CFTR-DeltaF508

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QUESTION 24

Laquelle des deux mutations de l'allèle CRTF évoquées auparavant est la plus fréquente ? CFTR-R553X.adn ou FTR-DeltaF508.Adn ?

Réponse

La mutation CFTR-DeltaF508.Adn est la plus fréquente dans la population : 1 individu sur 34 est porteur de l’allèle muté CFTR-deltaF508.

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QUESTION 25

En quoi consiste le test de Guthrie dans le cadre d'un diagnostic de la mucoviscidose ?

Réponse

Le test de Guthrie consiste à prélever un peu de sang au talon du nouveau-né et de le recueillir sur un morceau de papier buvard. Il suffit ensuite de doser la trypsine immunoréactive dans le sang du nouveau-né. Produite par le pancréas et intervenant dans les sucs digestifs, elle est normalement présente en faible quantité dans le sang mais en cas d’obstruction des voies pancréatiques sa concentration augmente fortement.

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QUESTION 26

Quel test doit compléter le test de Guthrie et quel résultat confirmera le diagnostic ?

Réponse

Un test biologique est systématiquement réalisé. C’est le test dit « de la sueur » qui consiste à doser les ions chlorure après avoir provoqué la sudation du patient : leur taux sera anormalement élevé chez les patients atteints de mucoviscidose.

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QUESTION 27

En quoi consiste le diagnostic prénatal de la mucoviscidose ?

Réponse

Une analyse génétique des cellules fœtales récupérées par amniocentèse dans le liquide amniotique.

Source : Amniocentesis.png par BruceBlaus, CC-BY-SA-4.0, via Wikimédia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amniocentesis.png

The end !!