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La mucoviscidose

Thème 4, chapitre 14 : patrimoine génétique et santé

Ressource 1 : observations microscopiques et scanners thoraciques chez un individu sain et un individu atteint de mucoviscidose



Ressource 3 : la mucoviscidose, une maladie génétique

Document 1 : Localisation du gène CFTR sur le chromosome 7. Le gène impliqué dans la mucoviscidose a été identifié en 1989 : il s’agit du gène CFTR (pour Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) localisé sur le chromosome 7. Le gène CFTR code une grosses protéine formée de 1480 acides aminés : la protéine CFTR.


Document 2 : Plusieurs mutations sont à l’origine du gène CFTR muté impliqué dans la mucoviscidose (d’après Magnard). Selon les derniers travaux, plus de 2000 altérations différentes du gène CFTR (pour l’anglais Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance) ont été identifiées. Le document présente le résultat de l’étude de 6630 patients atteints de la mucoviscidose et possédant au moins une copie d’un des allèles du gène CFTR. La mutation DeltaF508 est la plus fréquente.

Document 3 : Logiciel anagène (Dossier Sciences de la Vie et de la Terre / Anagene réseau) + Fichier d’étude CFTR.edi (Ordinateur / Groupe / Votre classe et votre groupe / Espace d'échange / 13SVT5 / Activité mucoviscidose)


Document 4 : Nomenclature internationale des mutations, ex. de la mutation F508Del.

Ressource 1

Q1. Comme un médecin, décrivez ce que permettent de mettre en évidence les scanners.

Q2. Retrouvez l’un des caractères du phénotype macroscopique du malade.

Remarque : Si vous n’êtes pas à l’aise avec le vocabulaire et l’anatomie des poumons, utilisez la ressource 4.

Ressource 3

Q1. Quel gène, quelles mutations sont à l’origine de la maladie ?

Q2. Utilisez le logiciel Anagene pour mettre en évidence une mutation du gène CFTR. Retrouvez, à l’aide du logiciel, quelle sera la conséquence de cette mutation lors de l’expression du gène muté.

Q3. Retrouvez le phénotype moléculaire du malade (pour la mutation DeltaF508).

Remarque : Si vous voulez plus d’information sur la protéine CFTR, demandez la ressource 5.

Ressource 2 : les caryotypes d'individus malades

Voici présentés les caryotypes de 2 individus malades de la mucoviscidose :

Ressource 2

Q1. Observez les caryotypes. Sont-ils les mêmes que ceux de personnes saines ? Justifiez.

Ressource 4 : l'anatomie des poumons

Ressource 4

Q1. Repérez les bronches, les bronchioles et les alvéoles. Que contiennent ces structures chez l’individu sain ?

Ressource 5 : le rôle de la protéine CFTR

Document 1 : Rôle de la protéine CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator) et importance dans la mucoviscidose (d’après Magnard). Cette protéine est un canal qui se trouve dans la membrane des cellules de l’épithélium des bronches et qui permet la sortie des ions Chlorure (Cl-), ce qui est nécessaire à la production d’un mucus fluide. Elle est exprimée dans les cellules épithéliales des canaux pancréatiques, biliaires, des cryptes intestinales, de l'arbre trachéo-bronchique, des tubules rénaux, de l'appareil génital et des glandes sudoripares. On a observé chez les malades que cette protéine présentait une anomalie de forme et était non fonctionnelle.



Document 2 : Localisation de la protéine CFTR dans un épithélium des bronches d’un individu sain et d’un individu atteint de mucoviscidose (d’après Belin). La protéine est visualisée par une fluorescence jaune. Chez les malades, seulement 1% des protéines CFTR se retrouvent dans la membrane plasmique apicale (= au sommet des cellules). Les 99 % restants sont bloqués dans le cytoplasme puis dégradés.



Ressource 8 : le mode de transmission de la mucoviscidose

Document 1 : Arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont atteints par la mucoviscidose.


Document 2 : Calculer un risque génétique (d’après Nathan). Le risque génétique est la probabilité pour un individu d’être atteint par une maladie génétique. Il se calcule à l’aide de la formule suivante.Document 3 : L’échiquier de croisement dans le cas d’un couple de porteurs sains (d’après Nathan). Dans ce tableau, on représente toutes les possibilités de fécondation entre les gamètes des parents.


Ressource 5

Q1. Pourquoi la CFTR est-elle une protéine transmembranaire ?

Q2. Quel est son rôle ?

Q3. Exploitez les microphotographies pour retrouver comment se localise la protéine CFTR chez les malades F508Del. Avec quelle conséquence ?

Q4. Retrouvez le phénotype moléculaire, cellulaire et macroscopique du malade (pour la mutation DeltaF508).

Ressource 7

Q1. Après avoir rapidement présenté les symptômes de la mucoviscidose, expliquez comment cette maladie perturbe les fonctions respiratoires et digestives.

Q2. Quelle est la cause commune à ces perturbations ?

Q3. Retrouvez plusieurs caractères du phénotype macroscopique du malade.

Ressource 6 : soigner la mucoviscidose

Les progrès de la prise en charge de la maladie ont permis d'améliorer la qualité et l'espérance de vie des patients ; ainsi en France, l'espérance de vie à la naissance est passée de sept ans en 1965 à 47 ans en 2005, et dépasse 50 ans depuis 2014.


Document 1 : Les traitements palliatifs à la mucoviscidose. Les traitements palliatifs atténuent les symptômes d’une maladie sans pour autant agir sur la cause.


Document 2 : Des thérapies curatives adaptées aux types de mutation de la mucoviscidose (d’après Magnard). Les recherches consistent à développer des molécules qui interagiraient avec la protéine CFTR pour lui permettre de s’intégrer dans la membrane des bronches (mutation classe II), ou pour améliorer son fonctionnement lorsqu’elle est présente mais inactive (mutations de classe III et IV). Les classes de mutation I et V pourraient être traitées par une correction des anomalies génétiques dans l’ADN.

Document 3 : Traitement par la molécule Ivacaftor (d’après Magnard). La molécule la plus remarquable actuellement est VX-770, mise sur le marché en 2016. Elle restaure l’ouverture du canal CFTR pour la mutation G551D à un niveau identique à celui de la protéine normale.



Document 4 : La thérapie génique (d’après Nathan). Cette thérapie consiste à implanter l’allèle CFTR sain dans les cellules épithéliales d’un malade.


Ressource 6

Q1. Expliquez la différence entre un traitement palliatif (document 1) et un traitement curatif (documents 2, 3 et 4).

Q2. Relevez tous les traitements présentés dans les documents. Expliquez brièvement.

Ressource 7 : les symptômes de la mucoviscidose

Document 1 : Les symptômes de la maladie.


Document 2 : Les fonctions digestives touchées par la mucoviscidose. Le pancréas produit des enzymes essentielles à la digestion de certains nutriments (graisses, protéines, amidon et certains sucres). Normalement, ces enzymes sont libérées par le pancréas dans l'intestin (duodénum) via de petits conduits. Le mucus épaissi par la mucoviscidose obstrue ces conduits. Ces enzymes n'arrivent donc plus à atteindre l'intestin. L'assimilation des nutriments s'en trouve très perturbée

Généralement, le fonctionnement du foie n'est pas optimal dans la mucoviscidose. La bile est trop épaisse. Le plus souvent, cette atteinte ne donne pas lieu à des symptômes. Toutefois, chez 5 à 10% des patients, elle va évoluer vers une cirrhose biliaire, c’est-à-dire une altération de la structure du foie, faite de cicatrices et de nodules.

15% des nouveau-nés souffrant de mucoviscidose présentent une obstruction intestinale liée à l'impossibilité d'évacuer le méconium (premières selles). Les patients plus âgés peuvent souffrir de constipation ou également d'obstruction intestinale.


Documents 3 : Tissu pulmonaire et mucus (d’après Belin). Le tissu pulmonaire est formé de cellules épithéliales (jointives) dont certaines fabriquent une substance : du mucus.

Chez une personne saine, l’intérieur des bronches (remplies d’air) est recouvert d’une mince couche de mucus fluide qui piège les particules et les bactéries inspirées. Il est ensuite propulsé jusque dans la gorge grâce aux mouvements des cils qui recouvrent l’intérieur des bronches, puis expulsé vers l’extérieur.

Chez les personnes atteintes de mucoviscidose, le mucus est épais et visqueux, difficile à expulser. Il adhère aux parois des bronches, gênant le passage de l’air. Si le mucus reste dans les bronches, il favorise la croissance d’agents infectieux (virus et surtout bactéries) provoquant ainsi des infections qui endommagent le tissu pulmonaire. Il est donc très important que ce mucus soit évacué régulièrement avec les bactéries pour dégager les voies respiratoires et limiter la présence des bactéries. L'évacuation est réalisée grâce à la kinésithérapie respiratoire. Sans traitement, les conséquences sont une toux fréquente et chronique avec production de mucus épais difficile à cracher, des infections respiratoires fréquentes et une respiration rapide ou difficile avec à terme une dégradation de la fonction respiratoire.

Ressource 8

Quelques rappels :

- Nous possédons 2 versions de chaque gène (car nous possédons des paires de chromosomes homologues.) Si les deux versions d’un gène (= les allèles) sont identiques sur la paire de chromosome, l’individu est dit homozygote, si les 2 allèles sont différents on dit que l’individu est hétérozygote.

- Si le phénotype macroscopique d’un hétérozygote traduit la présence d’un seul des 2 allèles, celui-ci est dominant, l’autre est récessif.

- Un individu hétérozygote peut porter un (et un seul) allèle muté à l’origine d’une protéine non fonctionnelle. S’il n’est pas malade, on dit qu’il est porteur sain.


Q1. Déterminez d’abord le mode de transmission de la maladie, c’est à dire si l’allèle est récessif ou dominant. Justifiez.

Remarque : Pour réfléchir, vous pourrez désigner par N l’allèle formant une protéine CFTR fonctionnelle et par n l’allèle responsable de la fabrication d’une protéine CFTR non fonctionnelle.

Q2. À l’aide du tableau de croisement du document 19, retrouvez quelle est la probabilité que 2 individus hétérozygotes (m+//m) aient un enfant hétérozygote (m+//m), un enfant homozygote m+//m+ et un enfant homozygote m//m.

Q3. En prenant en compte les antécédents familiaux concernant la mucoviscidose, calculez la probabilité que les individus du couple II-1 et II-2 soient porteurs sains.

Q4. Calculez la probabilité pour le couple d’avoir un enfant malade.