S.V.T. terminale D - Biologie Physiologie Humaine

Génétique humaine cours et applications (html)

Génétique humaine

 

1-Introduction

Depuis longtemps, l’hérédité Humaine est fondée sur l’étude de la transmission de la ressemblance au sein des familles (couleur des yeux, des cheveux, ou de la peau, forme de nez, des oreilles, de menton…), actuellement elle est centrée sur la transmission des maladies héréditaires.

Comme les chromosomes sont principalement formés d’ADN (support de l’information génétique) gouvernant les caractères héréditaires d’un individu, la transmission des chromosomes d’une génération à l’autre permet de comprendre la transmission des caractères héréditaires.

Cette transmission des chromosomes d’une génération aux suivantes se fait par l’intermédiaire des gamètes qui ne contenait que la moitié de l’équipement chromosomique (n chromosomes) grâce à la méiose

La rencontre des gamètes au hasard lors de la fécondation engendre un œuf ayant de nouveau la totalité de l’équipement chromosomique 2n chromosomes : ainsi s’établit le cycle chromosomique de l’espèce humaine

 

 

 

Dans la cellule œuf, les chromosomes de même paire, bien qu’apparemment identiques, sont différents du point de vue génétique : l’un d’origine paternelle et l’autre d’origine maternelle.

Les comportements des chromosomes lors de la reproduction sexuée permettent de rendre compte des cas de la transmission des caractères héréditaires normaux ou pathologiques : la méiose disjoint les allèles (différentes formes présentées par un gène) et la fécondation les réassocie au hasard: la méiose permet alors l’haploïdie et la fécondation rétablit la diploïdie.

L’étude expérimentale est pratiquement impossible chez l’espèce humaine pour différentes raisons :

- la mentalité humane n’accepte pas l’être humain comme matériel d’expérience

- la plupart des individus sont hétérozygotes complexes résultant des multiples croisements  incontrôlables (223)

- la fécondité chez l’être humain est faible et s’accommode mal du caractère que suppose toute étude de l’hérédité

Ainsi on se contente de faire des enquêtes sur certains cas normaux ou pathologiques dans une famille et de traduire les résultats sous-forme d’arbre généalogique ou pedigree dans lequel figurent tous les sujets ayant faits l’objet de l’enquête :

Les individus de même génération figurent sur une même ligne horizontale ; des symboles et une numérotation permettent de désigner chacun

On représente les hommes par « des carrés » et les femmes par « des ronds »

On hachure les individus présentant les caractères étudiés

 

2-Hérédités normaux:

       Groupes sanguins

 

La transmission de groupe sanguin est due à un gène, présent sur les deux chromosomes homologues n° 9 portant l’un des facteurs A ou B ou o ; A et B sont isodominants, tous deux dominants sur o. Un individu ne possède forcément que deux gènes : un sur chacun des deux chromosomes homologues

       Système Rhésus

La transmission des caractères Rhésus est due aux gènes Rh+ et Rh- situés sur les chromosomes homologues n°1: Rh+ dominant sur Rh-

3-Maladies génétiques et chromosomiques

a-Définitions

Maladies génétiques

Les maladies génétiques sont dues à un défaut de fonctionnement d'un gène. Elles sont héréditaires. Elles sont dominantes ou récessives, selon que l'allèle responsable de la maladie est dominant ou récessif. On peut aussi les classer en fonction de la position du gène responsable de l'anomalie. S'il est situé sur la paire de chromosomes sexuels, la maladie est dite gonosomale, s'il est localisé sur une paire de chromosomes homologues, la maladie est dite autosomale. On parle donc de maladie autosomale récessive (ex : phénylcétonurie) ou de maladie gonosomale récessive (ex : hémophilie).

Maladies chromosomiques

Les maladies chromosomiques sont dues à la présence d'un chromosome supplémentaire sur une des paires (trisomie) ou à l'absence d'un chromosome sur une des paires (monosomie). Leur origine se situe au moment de la méiose pendant la gamétogenèse.
Exemple : au cours de la première division, si les chromosomes homologues ne se placent pas tous de part et d'autre de la plaque équatoriale de la cellule, au lieu d'avoir deux gamètes contenant chacun un chromosome de chaque paire, on obtient une cellule contenant les deux chromosomes de la même paire, tandis qu'une autre n'en a aucun exemplaire. Après la fécondation de l'un de ces gamètes par un gamète du sexe opposé, on obtient une cellule œuf contenant soit trois chromosomes pour la même paire, soit un seul.

b- Les maladies

Syndrôme de Down

Plus communément appelé trisomie 21 ou mongolisme, ce syndrôme est une maladie congénitale due à la présence d'un chromosome en trop pour la 21e paire. Ses signes cliniques sont très nets, on observe un déficit intellectuel, associé à des modifications morphologiques particulières. On remarquera notamment une petite taille, des membres courts, un faciès aplati, des fentes palpébrales (des paupières) obliques et étroites avec un repli de l'angle cutané interne des paupières. L'origine de cette maladie génétique se situe lors de la gamétogenèse, et plus précisément à la mauvaise répartition des chromosomes homologues au cours de la première métaphase de la méiose. Un des gamètes ainsi formé comportera deux chromosomes de la 21e paire, au lieu d'un seul, ce qui, après fécondation de ce gamète par un autre "normal" a formé une cellule œuf dont la 21e paire possédait 3 chromosomes. Cette maladie n'est pas transmissible, en effet les personnes atteintes sont stériles.

 

 

Danse de Saint-Guy ou Chorée de Huntington

C'est une maladie héréditaire autosomale due à l'existence d'un allèle dominant. Cette maladie ne se développe, le plus souvent, que chez les personnes âgées de plus de 40 ans et se traduit par une dégénérescence de certains neurones intervenant dans la motricité. Il en résulte des gestes incohérents et anormaux quand le sujet est éveillé, indépendants de sa volonté. De plus, un déficit mental progressif s'installe. C'est une des rares maladies génétiques qui est due à un allèle dominant.

Anémie falciforme ou drépanocytose

Il s'agit d'une maladie héréditaire touchant environ un bébé sur 6000 et caractérisée par l'altération de l'hémoglobine, protéine assurant le transport de l'oxygène dans le sang. Les symptômes de cette maladie apparaissent dès l'âge de six mois : l'enfant présente alors un gonflement de l'abdomen et du cœur, ses extrémités (pieds et mains) sont gonflées et douloureuses. Sa puberté peut être retardée et les risques d'infections et d'ulcères de la jambe sont augmentés à cause des troubles respiratoires qu'entraîne la maladie. Ces symptômes sont dus moléculairement au changement de forme de l'hémoglobine survenant lors de la diminution du volume sanguin. Les globules rouges ou hématies, qui contiennent l'hémoglobine prennent alors une allure aplatie en forme de croissant ou de faucille et non plus ronde. Ils bloquent donc les vaisseaux sanguins et empêchent la circulation sanguine de se faire normalement.
L'image montre sur une même photo des hématies normales (rondes) et des hématies anémiées (d'une personne atteinte d'anémie falciforme).

Le gène responsable de l'anémie falciforme est récessif. Un individu ne peut donc être atteint que si ses deux parents lui transmettent le gène responsable. Aujourd'hui des tests permettent de dépister les porteurs sains (personnes qui possèdent l'allèle responsable mais qui ne sont pas malades); ils sont alors informés que l'enfant conçu par deux porteurs sains a une chance sur quatre d'être atteint d'anémie falciforme.

Le syndrôme de Turner

Maladie chromosomique caractérisée par une monosomie au niveau de la paire de chromosomes sexuels. En effet la personne atteinte ne possède qu'un chromosme X, est une femme, mais stérile.

La maladie de Klinefelter

Maladie chromosomique, elle est caractérisée chez l'homme par 47 chromosomes au lieu de 46. En effet, la paire d'hétérosomes, ou chromosomes sexuels comporte deux chromosomes X et un chromosome Y. L'individu est mâle mais stérile. Ses origines se trouvent au niveau de la méïose.

La maladie Triplo X

Maladie chromosomique caractérisée par trois chromosomes X au lieu de deux pour la paire sexuelle. L'individu atteint est une femme mais elle est stérile. Les origines de cette anomalie chromosomique ont lieu au cours de la méïose.

L'Hémophilie

Maladie héréditaire due à la présence d'un allèle récessif sur le chromosome X et caractérisée chez l'individu porteur par l'absence de certains facteurs plasmatiques de la coagulation. On retrouve chez les personnes atteintes une tendance aux hémorragies répétées et abondantes.

La mucoviscidose

C'est une affection héréditaire dans laquelle les glandes exocrines, non hormonales, sécrètent un mucus anormalement épais, qui conduit à l'obstruction chronique des canaux du pancréas et des bronches. Elle est à transmission autosomale récessive. Le gène responsable est localisé sur le chromosome 7.

La myopathie

Ce nom est donné à toute maladie musculaire du groupe des dystrophies musculaires progressives, affections héréditaires, lentement évolutives et souvent invalidantes, caractérisées par une atrophie des muscles squelettiques. Elle a pour origine une mutation génétique héréditaire.

Citons par exemple la myopathie de Duchenne dans laquelle les symptômes apparaissent avant l'âge de cinq ans. Les premiers muscles touchés sont ceux du bassinet du tronc, ce qui provoque une déformation de la colonne vertébrale. L'atrophie gagne tous les muscles à la fin de l'adolescence. Cette forme de la maladie est due au chromosome X, elle est autosomale récessive. Seuls les garçons en sont atteints.

La thalassémie

C'est une forme d'anémie héréditaire associée à une déficience dans le synthèse d'une ou de plusieurs des quatre chaînes formant l'hémoglobine des globules rouges. Cela se traduit par une anémie assez importante. On observe également une hypertrophie de la rate et des déformations du crâne et des os longs dans cette maladie.

La ß-thalassémie se caractérise par l'absence de la chaîne ß de l'hémoglobine.

Le diabète sucré

Maladie génétique caractérisée par une augmentation de la glycémie, avec présence de sucre dans les urines. Il peut se compliquer par un coma diabétique nécessitant un traitement d'urgence par l'insuline, hormone produite par le foie qui régule la glycémie dans l'organisme.


 

Exercices

Exercice 9

Un homme de groupe sanguin A+ épouse une femme de groupe sanguin O+. Ils ont deux enfants :

Jao et Pela, de groupes sanguins respectifs A+ et O-.

1° Les parents sont-ils de race pure ? Justifier votre réponse

2° Ecrire les génotypes possibles ou probables des parents et des enfants.

3° Est-il possible que ce couple peut avoir un enfant de groupe AB-?

Justifier votre réponse. 

Cor Exo 9

1°Non, les parents ne sont pas de races pures.

.Génération hétérogène

.Apparition de groupe sanguin o-

2°Les génotypes possibles des parents

Les génotypes possibles des enfants

3° Non, ce couple ne peut pas avoir un enfant de groupe AB- car A et B isodominants et il n’existe pas d’allèle B

 

Exercice 10

 Un homme daltonien épouse une femme à vision normale. Ils ont trois enfants : John daltonien, Marie daltonienne et Jeanne à vision normale.

John qui épouse une femme à vision normale a trois enfants : un garçon et deux filles tous à vision normale. L’une de ses filles épouse un homme daltonien, elle donne naissance à cinq enfants : trois garçons et deux filles dont aucun n’est daltonien.

On sait que le daltonisme est déterminé par un gène récessif lié au chromosome X. On vous demande de :

1-  Représenter le pedigree ou arbre généalogique de cette famille.

2-     Donner le génotype :

  a-  de la mère de John

b-  de la femme de John et ceux de ses enfants

3-     Expliquer pourquoi les enfants de John sont à vision normale ?

 

Cor Exo 10

 

1-Pedigree de la famille

                                                                                                                

2- Génotypes

a-     de  la mère de John : XNXd

b-    de la femme de John :   XNXd                                                                                                             

des enfants de John : XNXd et XNY

3- La femme de John est homozygote normale

 

Exercice 11

 

1. Le précédent document 3 indique l’arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont atteints d’une maladie héréditaire rare.

a)  L’allèle M responsable de cette maladie est dominant sur l’allèle normal n.

Sur quelles données de l’arbre généalogique, pouvez-vous vous appuyer pour argumenter cette proposition ? Justifier votre réponse.

b)  Déterminer si le gène est porté ou non par un chromosome sexuel. Justifier.

2. On a indiqué les groupes sanguins des parents IV4 et IV5 et de leurs enfants, sauf V7. Les allèles correspondants au groupe sanguin sont situés sur la paire de chromosomes n° 9.

a)  Que montre la comparaison de la transmission des groupes sanguins et de la maladie dans cette famille ?

Quelle hypothèse pouvez-vous faire concernant la localisation des allèles M et n ? Justifier votre réponse en proposant les génotypes des individus IV4, IV5 et de leurs descendants, sauf la fille V7.

b) La fille V7 est du groupe B. Quelle explication en accord avec l’hypothèse    précédente peut-on proposer pour expliquer son génotype ?

Cor Exo 11

1-    a) L’allèle M est dominant car cette maladie apparait à toutes les générations et tout couple normal donne des enfants normaux (II4 et II5)

b) Le gène n’est pas porté par un chromosome sexuel car mâle et femelle peuvent être malades

     2-  a) Après la comparaison de la transmission des groupes sanguins et de la maladie dans cette famille, on constate que,  le gène A est lié au gène M est le gène B liè au gène n : il ya linkage c’est-à-dire qu’ils sont sur la même paire de chromosomes

        

 Exercice 12

Le document 1 représente l’arbre généalogique d’une famille dont certains membres sont atteints d’une maladie héréditaire.

                                                                                 DOCUMENT 1

 

1)      L’allèle responsable de la maladie est-il dominant ou récessif ? Justifier.                

2)      Cet allèle est-il porté par un autosome ou un chromosome sexuel ? Justifier.        

3)      Ecrire les génotypes des individus I1, II3 et III4.                                                         

4)      a)      Etablir l’échiquier de croisement du couple (III1, III2).                                      

         b)      Quelle est la probabilité d’avoir un enfant malade dans la génération IV ? 

 

           b) La probabilité d’avoir un enfant malade dans la génération IV est 50%

 

Last modified: Friday, 22 July 2016, 2:01 PM
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