Biologie K1 Synthèse - Chapitre 6 - PDF

Sordo Sanchez Norma Chapitre 6 : génétique 1. Fondements de la génétique Les fondements de la génétique proviennent de Mendel et de ses expériences avec les pois (7 caractères différents) et des individus de lignée pure. 2. Croisements mono-hybrides...

Sordo Sanchez Norma Chapitre 6 : génétique 1. Fondements de la génétique Les fondements de la génétique proviennent de Mendel et de ses expériences avec les pois (7 caractères différents) et des individus de lignée pure. 2. Croisements mono-hybrides On croise les parents (pures) avec 2 codants différents, on obtient une lignée F1 avec 100% d’un des 2 codants. On croise les F1 pour avoir une nouvelle lignée F2 et là on obtient 25% d’un facteur codant et 75% de l’autre. 110 | P a g e Sordo Sanchez Norma 1) Loi de ségrégation : C’est la 1ère loi de Mendel. Chaque individu possède 2 copies de chaque gène et que lors de la formation des gamètes, il va y avoir ségrégation de chaque copie du gène de manière aléatoire dans les gamètes (les gamètes ne contiennent plus qu’une seule copie du gène). Les facteurs de Mendel ou codants = gènes Les différentes formes du gène = allèles Lors de la formation des gamètes, il y a ségrégation des allèles dans des gamètes différents. Un gamète ne contient qu’un allèle de chaque caractère. Chez les hétérozygotes, l’allèle qui s’exprime est le dominant, l’autres est récessif. Homozygote = Ses 2 allèles sont identiques. Hétérozygote = Ses 2 allèles sont différents, un allèle A et un allèle B. 111 | P a g e Sordo Sanchez Norma 2) Gènes, caractères et synthèse des protéines : Protéine = polymère d’acides aminés responsable d’une fonction biologique et ainsi associé à un caractère héréditaire. Gène = fragment d’ADN qui contient l’information génétique conditionnant la synthèse d’un ARN et (souvent) d’une protéine. Le gène permet donc la transmission d’un caractère héréditaire. 3. Croisements de dihybrides 1) Loi de l’assortiment indépendant des caractères héréditaires : Dans un croisement dihybrides les allèles de chaque gène se distribuent indépendamment dans les gamètes = la ségrégation des différents caractères est indépendante. La loi de l’assortiment indépendant ne s’applique que si les 2 caractères sont sur des chromosomes différents. è La transmission des caractères ne suit pas toujours les lois de Mendel. 112 | P a g e Sordo Sanchez Norma 2) Génotype et phénotype : Le génotype = constitution génétique d’un organisme pour un gène spécifié. Ex : un gène X présentant 2 allèles G et g. Il existe 3 génotypes possibles : GG, Gg et gg. Le phénotype = correspond à la façon dont le matériel génétique est exprimé dans l’organisme. C’est l’apparence d’un organisme de génotype spécifié. Ex : couleur des yeux, groupe sanguin. 3) Croisement test : Il sert à déterminer un génotype inconnu de phénotype dominant et pour savoir cela on croise le phénotype dominant avec un individu homozygote récessif. 4) Epistasie : C’est un cas de figure ou un caractère ne dépendant pas d’un gène mais de plusieurs gènes va se manifester. C : pigment de couleur noire (dominant). c : pigment de couleur brune (récessif). N : dépôt du pigment dans le poil (dominant). n : pas de dépôt du pigment. 113 | P a g e Sordo Sanchez Norma 5) La pléiotropie : C’est lorsque un gène donné va être responsable de plusieurs phénotypes différents. 6) La phénylcétonurie (PCU) : C’est une maladie récessive au cours de laquelle les individus sont incapables de transformer la phénylalanine (un acide aminé) en un autre acide aminé. Cela provoque une accumulation de phénylalanine dans l’organisme et donc une dépigmentation et arriération mentale. 7) La mucoviscidose (ou fibrose kystique) : C’est une maladie récessive. Le CFTR régule les flux d’eau et sel. S’il n’est pas produit de manière efficace il empêche le chlore de sortir ce qui entraine un épaississement de la membrane cellulaire et une surproduction de mucus dans les voies respiratoire et digestive. Cet épaississement provoque la prolifération de bactéries responsable de graves infections respiratoires. 114 | P a g e Sordo Sanchez Norma 8) La drépanocytose : C’est un cas de dominance incomplète. Il s’agit d’une mutation ponctuelle du gène de l’hémoglobine qui entraine une cristallisation dans les globules rouges et une déformation en faucille des hématies. è Entraine une destruction des globules rouges donc crée une anémie chronique. Dominance incomplète : Les individus homozygotes (SS) sont malades, les individus hétérozygotes (NS) ne sont pas malades mais ils sont porteurs, ils présentent une légère anémie et une meilleure résistance à la malaria. Par contre, les individus porteurs ont 1 chance sur 4 d’avoir un enfant atteint de drépanocytose. Allèle N : code pour une hémoglobine normale Allèle S : code pour une hémoglobine S NN = normal SS = atteint de la drépanocytose (anémie grave) NS = normal porteur de la drépanocytose mais légèrement anémique et résistant à la malaria. 9) La chorée de Huntington : C’est une maladie génétique dominante. C’est une maladie causée par la forme mutée d’une protéine (= la huntingtine) présente dans le SNC qui modifie le fonctionnement des cellules. Phénotype : - Premiers symptômes entre 35 et 50 ans - Mouvement involontaire amples et saccadés - Détérioration irréversible des capacités intellectuelles - Troubles psychiques graves : anxiété, dépression, démence 115 | P a g e Sordo Sanchez Norma Allèle H : code pour une huntingtine mutée Allèle h : code pour une huntingtine normale Il suffit qu’un des parents soit atteint pour que 50% des enfants soient malades. 10) La surdité héréditaire : La surdité peut être causée par la mutation d’un gène empêchant le développement normal du système auditif. Un couple entendant a un enfant sourd (surdité causée par ce problème génétique). 1) Que pouvez-vous conclure sur le génotype des parents ? de l’enfant ? Si ses parents sont sains et hétérozygotes, le gène s’est transmis de manière récessif, l’enfant sera homozygote récessif. 2) Quelle était la probabilité pour ce couple d’avoir un enfant sourd ? 25% 3) Quelle serait la probabilité pour ce couple, s’ils ont deux autres enfants, que les deux soient sourds ? ¼ x ¼ = 1/16 116 | P a g e Sordo Sanchez Norma 11) L’hypercholestérolémie : C’est une maladie monogénique dominante. Pierre est atteint de la maladie et sa femme Annick est normale. La mère de Pierre n’a jamais eu d’hypercholestérolémie. Le couple se présente à la consultation de génétique pour recevoir des informations sur le risque de transmission de la pathologie à leurs futurs enfants. Ils souhaitent avoir deux enfants. 1) Quel est le risque qu’un seul des deux enfants soit atteint d’hypercholestérolémie ? 50%. 2) Quel est le risque que les 2 enfants soient atteints ? 25%. 12) L’hémochromatose : La forme la plus courante de l’hémochromatose est due à une mutation du gène HFE. C’est une maladie autosomique qui touche 5 individus sur 1000 en Europe du nord. L’hémochromatose est caractérisée par une hyper absorption du fer par l’intestin entraînant son accumulation dans l’organisme et des pathologies articulaires, hépatiques et cardiaques. François souffre d’hémochromatose mais sa femme Aline n’est pas malade. Les parents de François ne sont pas touchés par la maladie. Aline et François ont une fille malade. 1) Cette maladie est-elle à transmission dominante ou récessive ? Récessif. 2) Quelle est la probabilité que leur deuxième enfant à venir soit également atteint ? 50%. 117 | P a g e Sordo Sanchez Norma 4. Allèles multiples Souvent pour un même gène il peut exister plus de deux allèles différents. Ex : groupe sanguin ABO. 1) Groupe sanguin ABO : Il existe 4 phénotypes pour les groupes sanguins : A, B, AB, O. Ces lettres refletent la présence de 2 glucides (A et B) à la surface des globules rouges sanguins. Les 4 phénotypes de groupes sanguins représentent différentes combinaisons de 3 allèles différents du même gène (A, B et o). On parle de transmission par allèles multiples. 6 génotypes sont possibles : AA, BB, AB, Ao, Bo, oo Les allèles A et B sont codominants et l’allèle o est récessif. 2) Transfusion sanguine : Pour effectuer une transfusion sanguine, il est essentiel d’avoir des groupes sanguins compatibles. Si le sang du donneur contient un glucide (A ou B) qui n’existe pas chez le receveur, ce dernier produit une réaction immunitaire contre le sang du donneur. 118 | P a g e Sordo Sanchez Norma 3) Père de groupe O et mère de groupe AB : 119 | P a g e Sordo Sanchez Norma 4) Père de groupe AB et mère de groupe A : 5) Père de groupe A et mère de groupe B : 120 | P a g e Sordo Sanchez Norma 6) Groupes ABO : 1) Un enfant est de groupe sanguin A. Quels sont les génotypes sanguins possibles et impossibles ? AA ou Ao. 2) Si son père est de groupe sanguin AB. Quels phénotypes et génotypes sanguins peut avoir la mère ? Phénotypes : AB, A, B, O Génotypes : AA, AB, Ao, Bo, oo 7) Groupes Rhésus : C’est la présence de la protéine Rhésus (Rh) sur les globules rouges, il n’y a que 2 allèles possible : o Le Rhésus + quand il y a la présence de glycoprotéine (allèle dominant) o Le Rhésus – quand on a l’absence de glycoprotéine (allèle récessif) La présence de cette protéine est déterminée par le gène R. La forme récessive r ne s’exprime pas. Ces allèles sont portés par un autre chromosome que celui portant les allèles déterminant le système ABO. Les individus au génotype RR ou Rr possèdent donc la protéine Rh sur leurs globules rouges alors que les individus rr ne la possèdent pas. è Un homme AB+ possède donc, à la surface de ses globules rouges, les glucides A et B et la protéine Rh. 8) Incompatibilité rhésus mère/enfant : Lorsqu’on a une mère Rh- et un enfant Rh+, la mère peut développer : o Au niveau de la 1ère grossesse rien o Au niveau de la 2e grossesse, la mère développe des anticorps anti- rhésus +. L’enfant est attaqué. o L’enfant est atteint de la maladie hémolytique è Pour éviter cela, on va injecter à la mère des anticorps anti-anti-rhésus. 121 | P a g e Sordo Sanchez Norma 9) Groupe ABO et Rhésus : Un homme dont le groupe sanguin est O- se marie avec une femme du groupe A- , le père de la femme est du groupe O+. 1) Quelle est la probabilité que leurs enfants soient du groupe O- ? 50%. 2) Quelle est la probabilité que leurs enfants soient du groupe O+ ? 0%. Les groupes ABO sont totalement indépendant des Rhésus à ségrégation indépendante. 5. Génétique chromosomique de Thomas Morgan Morgane avait remarqué que dans une population de mouche, il pouvait y avoir des mutations génétiques qui entrainent des modifications des phénotypes (=caractère), ce qui lui a permis de comprendre comment les caractères pouvaient être transmit d’une génération à l’autre en analysant les chromosomes. 1) Hérédité liée au sexe : C’est un cas ou le gène codant le caractère analysé se trouve sur un chromosome sexuel. Il remarque que lorsqu’on croise une femelle avec des yeux rouges et des mâles avec des yeux blancs. Il constate que sur la descendance seule les mâles avaient les yeux blancs et seules les femelles possèdent les yeux rouges. 122 | P a g e Sordo Sanchez Norma 2) L’hérédité sexuelle chez l’homme : Le gène SRY situé sur le chromosome Y est déterminant pour le développement du caractère sexuel masculin (testicule). Si le gène SRY est muté, l’embryon XY se développe en adoptant le caractère sexuel féminin. è Pour un homme, il suffit d’avoir un allèle sur 2 muté pour développer la maladie. è Pour une femme, il faut que les 2 allèles soient mutés pour développer la maladie. Si un allèle est muté, elle sera juste porteuse. Ø Ex : le daltonisme. Le gène responsable de ce caractère se trouve sur le chromosome X et pas sur le Y. Il y a 2 allèles : o C dominant associé à une vision normale o c récessif associé au daltonisme Phénotype : confusion des couleurs rouges et vertes. Daltonisme : cas d’un père sain et d’une mère porteuse sain : La mère = porteuse sain transmettra la mutation à la moitié de ses enfants. Si le père est sain, 50% des fils seront malade mais aucune fille ne sera malade. 123 | P a g e Sordo Sanchez Norma Daltonisme : cas d’un père malade et d’une mère saine : Le père malade transmet l’allèle mutant à toutes ses filles mais pas à ses fils. Aucun des enfants ne sera malade. Daltonisme : cas d’un père malade et d’une mère porteuse saine : Le père malade transmet l’allèle mutant à toutes ses filles mais pas à ses fils. La mère porteuse saine transmet l’allèle mutant à 50% de ses enfants (filles ou garçons) 50% des filles et 50% des garçons sont malades. 124 | P a g e Sordo Sanchez Norma Ø Le diabète insipide : production anormalement élevée d’urine, déficience en hormone ADH ou en récepteur de cette hormone. Ø Une forme de dystrophie musculaire Ø L’hémophilie : défaut de coagulation du sang, absence d’un des facteurs de coagulation du sang. Il y a 3 types : l’hémophilie A et B qui est liée au sexe. L’hémophilie C n’est pas liée au sexe. 6. Recombinaison génétique ou crossing over Lors de l’association des tétrades (= chromosomes homologues) en métaphase 1 de méiose il se produit un brassage intra-chromosomiques des allèles. Le taux de combinaison dépend de l’espace entre les gènes sur le chromosome. Plus ils sont éloigné, plus le taux de recombinaison augmente. 125 | P a g e Sordo Sanchez Norma 7. Lignages humains Les lignages permettent, en analysant la transmission d’un caractère dans les générations passées, de déduire le mode de transmission de ce caractère et de prévoir le risque de transmission d’une maladie aux futures enfants. 1) Lignage pour un trait récessif : Les individus de la génération 1 ne sont pas malades mais ils ont un enfant qui est malade. 2) Lignage pour un trait dominant : Des parents sains n’auront jamais un enfant malade mais si un des parents est malade alors les enfants peuvent être malades. è La proportion d’avoir une descendance malade est beaucoup plus importante pour un trait dominant qu’un trait récessif. 126 | P a g e Sordo Sanchez Norma 3) Lignage pour un trait récessif lié à X : Les mères sont porteuses et les fils sont malades. 4) Lignage pour un trait dominant lié à X : 8. La pénétrance Il arrive que les individus qui possèdent un génotype associé à un certain phénotype, ne développe le phénotype qu’à certaines conditions. La pénétrance d’une maladie génétique est de 100% si cette maladie s’exprime dès que les conditions génétiques sont présentes. Ex : nanisme, la pénétrance est de 100% chez le fœtus. 127 | P a g e Sordo Sanchez Norma 9. Caractères polygéniques De nombreux caractères comme la couleur de la peau, la taille, la couleur des yeux sont le résultat de l’effet cumulatif de nombreux gènes (= caractères polygéniques). Ex : diabète de type II, certaines formes d’obésité,… Les propriétés sont : o Sont variables dans la population o Trait quantitatif continu impliquant beaucoup de gènes o Très sensible à l’environnement 1) L’albinisme : C’est lorsqu’il n’y a aucune présence de mélanine dans l’organisme. C’est une anomalie génétique affectant le gène responsable d’une enzyme, la tyrosinase nécessaire à la formation de la mélanine. è Un individu homozygote pour le gène muté ne produit pas l’enzyme et donc pas de mélanine. 2) Mosaïque et chimères : Le chimérisme provient de la fusion de 2 ou plusieurs embryons lors des premières semaines. La mosaïque est la coexistence de 2 ou plusieurs cellules différentes dans l’organisme. 3) Hérédité et environnement : Les caractères polygéniques sont très sensibles à l’environnement. è Le phénotype dépend des gènes mais aussi du milieu. Chez les jumeaux homozygotes qui ont un patrimoine génétique identique on observe des petites différences phénotypiques dues à l’expérience unique de chaque individu. Chez les hommes, la taille, la tension artérielle, dépendent de facteurs génétiques mais aussi de l’environnement (alimentation, activité,…). 128 | P a g e Sordo Sanchez Norma 10. Anomalies chromosomiques Non-disjonction des chromosomes. Lors de la méiose 1 : séparation des chromosomes homologues. Lors de la méiose 2 : les chromatides sœurs migrent ensemble vers le même gamète. Il se peut que les chromatides sœurs ne migrent pas vers le même gamète, parfois il peut y en avoir moins, parfois plus. 1) La trisomie : Au lieu d’avoir 2 chromosomes 21 on a 3 chromosomes 21 dans le même gamète. Il existe des trisomies libres par translocation, des trisomies 13 mais l’individu ne vie que quelques heures, des trisomies 18. La trisomie 21 est une anomalie mental et morphologique de la face (visage rond, yeux bridés et écartés) mais également des pieds et mains (souvent 1 seul pli palmaire). La trisomie entraine également une croissance réduite, un déficit immunitaire, puberté retardé parfois, souvent stériles, pathologies cardiaque et respiratoire fréquentes. 2) Le syndrome de Klinefelter : On a 2 chromosomes X et 2 chromosomes Y, parfois il y a plus de chromosomes X. Ce sont des individus de type masculin mais la présence de chromosome Y entraine des développements féminin comme les glandes mammaires, ils sont fertiles aussi mais leur QI est dans la moyenne. 129 | P a g e Sordo Sanchez Norma 3) Le syndrome de Turner : Ce sont des filles qui n’ont pas la totalité des chromosomes X. Les individus gardent une expérience enfantine à les caractères sexuels se développent peu, souvent stérile et les individus peuvent avoir des maladies cardiaques ou rénales. On les distingue avec un thorax et cou bombé. 11. Transmission des mutations de l’ADN mitochondriale La mitochondrie a son propre ADN à ADNmt La mutation des gènes peuvent entrainer un dysfonctionnement de la mitochondrie. Il se peut que dans une même cellule il y ait des mitochondries normales et des mitochondries mutées. Homoplasmie = Il y a un seul type de mitochondrie dans la cellule. Hétéroplasmie = Il y a plusieurs types de mitochondries dans la cellule. Lorsque le spermatozoïde fusionne avec l’ovule, seul le noyau du spermatozoïde rentre dans l’ovule. Tout le reste est détruit. Les mitochondries qui seront transmis à l’enfant seront celles de la mère donc si la maman a une maladie mitochondriale elle sera transmise à l’enfant. - Si la mère présente une hétéroplasmie, il est très difficile de prévoir quels seront les atteintes pour les enfants car la ségrégation des mitochondries chez la fille se fait de manière aléatoire. On peut avoir des cellules normales et des cellules avec de grandes quantités de mitochondrie anormale. - Si l’enfant est malade ce sont ses tissus qui consomment le plus d’ATP qui seront atteint à la rétine, le cœur, le SNC, les reins. 130 | P a g e Sordo Sanchez Norma 12. Epigénétique C’est un mode de transmission de caractères avec un mécanisme qui ne va pas gérer le contenu du gène en lui-même mais la manière dont le gène s’exprime. Ø Il existe une empreinte génétique, la méthylation Ø Le corpuscule de Barr est un des chromosomes non activé (peut troubler l’empreinte génétique chez la femme) Ø L’empreinte génétique est effacée au niveau des cellules germinales et est rétablie durant le développement embryonnaire. Ø L’empreinte génétique est maintenue lors des divisions somatiques. La méthylation a un effet sur le caractère compact de l’ADN : Plus l’ADN est méthylé plus il sera compact et lorsque l’ADN devient plus compact, il est beaucoup moins accessible au facteur de transmission donc les gènes sont beaucoup moins exprimés. 1) Le contrôle épigénétique de la transcription : Ce qui change c’est l’expression des gènes à la transcription. 2) Epigénétique et cancer : Les cellules cancéreuses en plus d’avoir des modifications de l’ADN, ont des modifications épigénétique à Ils ne vont plus rentrer en apoptose (= gène supprimeur de tumeur). 131 | P a g e Sordo Sanchez Norma 3) Syndrome du X-fragile : C’est une maladie qui cause un retard mental.~ 4) Epigénétique et environnement : Ø Malnutrition de la mère augmente le risque de développement d’un diabète Ø Modifications épigénétiques seraient en partie à l’origine du diabète Ø Serait transmissible d’une génération à l’autre 132 | P a g e