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Ce site a été réalisé par Mme et Mr ESTHER

Quelques aides en vidéo (réalisées pendant le confinement de mai 2020)

Introduction

Dans l’espèce humaine comme chez toutes les espèces, les génomes des individus diffèrent les uns des autres, notamment du fait de mutations qui se sont produites au cours des générations successives et ont été conservées dans la population. Ces différences peuvent avoir des conséquences sur la santé dans des individus.

Problématique

Comment notre patrimoine génétique influence-t-il notre santé ?

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I – Une maladie génétique liée à une mutation : la mucoviscidose

Problème :Comment comprendre les causes, le mode de transmission, les effets phénotypiques et les traitements possibles d’une maladie génétique ?

I1 – Les symptômes et les causes de cette maladie génétique

Au niveau macroscopique, la mucoviscidose se manifeste principalement par une grave insuffisance respiratoire. Celle-ci est liée à un mucus trop épais qui tapisse l’épithélium des bronches. Ce mucus ne peut être évacué normalement et s’accumule. De plus, des bactéries sont maintenues dans cette sécrétion ce qui favorise les infections pulmonaires.

Photographie au microscope de bronches pulmonaires d’un individu sain et d’un individu malade

Cette production d’un mucus épais est lié au mauvais fonctionnement des canaux des ions chlorures. Normalement, des protéines, appelées CFTR (pour Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) constituent un canal sur la membrane cellulaire et permettent l’évacuation des ions chlorures vers l’extérieur de la cellule. Le mucus est alors fluide et permet un fonctionnement pulmonaire normal.

Schéma du fonctionnement du canal CFTR chez un individu sain (à gauche) et un individu atteint de la mucoviscidose (à droite)

La mucoviscidose est due à une mutation de cette protéine CFTR, donc à des allèles mutés pour le gène CFTR, localisé sur le chromosome 7. Cette mutation génère la perte d’un acide aminé et le canal n’est alors pas formé. Les ions chlorures n’étant pas expulsé, un mucus épais tapisse les bronches et génère les caractéristiques phénotypiques macroscopiques décrites.

Comparaison des allèles CFTR d’un individu sain (en haut) et un individu atteint de la mucoviscidose (en bas) sur le logiciel Anagène

I2 – Les modes de transmission des maladies génétiques

La mucoviscidose est une maladie génétique car toutes les personnes atteintes présentent des mutations sur un gène précis. En France, elle touche un nouveau-né sur 4500.

Cette maladie est dite monogénique (un seul gène touché) à transmission autosomique (sur une paire de chromosome non sexuel) récessive (l’allèle muté est récessif). Ainsi, seuls les individus homozygotes pour l’allèle muté sont atteints. Les hétérozygotes sont des porteurs sains.

L’étude des caractéristiques génétiques d’un couple permet de connaitre le risque génétique pour un futur enfant.

Schéma montrant la transmission possible de la mucoviscidose au sein d’une famille. Source : Manuel Nathan 1ère Spécialité SVT 2019

L’influence génétique de certaines maladies est parfois plus complexe. L’examen des arbres généalogiques familiaux permet de connaître les modes de transmission héréditaire des déterminants génétiques responsables. L’étude des génomes de grandes cohortes (groupes) de patients est à la base de l’identification des gènes correspondants.

I3 – Les traitements des maladies génétiques

La mucoviscidose ne peut pas être guérie à ce jour (il n’existe pas de traitement curatif).

Aujourd’hui, plusieurs traitements existent pour limiter les effets de la maladie en agissant sur les paramètres du milieu. Grâce à ses traitements, l’espérance de vie a fortement augmenté ces dernières années (elle est passée de 7 ans en 1965 à 46 ans en 2010).

                La kinésithérapie permet une évacuation mécanique du mucus trop épais. L’oxygénothérapie favorise l’oxygénation du sang et facilite donc les efforts physiques chez les malades. Enfin, l’antibiothérapie limite les infections pulmonaires liées au développement des bactéries dans le mucus.

Actuellement, la thérapie génétique est encore au stade d’essai. Elle constitue un espoir de correction de la maladie en agissant dans les cellules pulmonaires atteintes.

                Cette thérapie consiste à introduire un allèle fonctionnel (ou sauvage) du gène CFTR dans les cellules épithéliales bronchiques, par le biais d’un virus. De cette manière, la protéine CFTR fonctionnelle est synthétisée et le mucus est fluide.

Schéma du principe de la thérapie génique dans le cas de la mucoviscidose – Source : Manuel Nathan 1ère Spécialité SVT 2019

    Pour l’instant, cette thérapie se heurte au renouvellement des cellules et donc à une expression de l’allèle sain limitée dans le temps. Des administrations répétées sont donc nécessaires. Le travail sur des cellules souches est envisagé pour résoudre ce problème.

Précision importante : l’étude de la mucoviscidose vous permet de comprendre les liens entre le phénotype (caractères observables à l’œil nu), le génotype (gènes des individus) et les avancées scientifiques actuelles. Vous ne devez pas maitriser toutes les notions détaillées de cette maladie mais comprendre les liens génotype/phénotypes/traitements et être capable de les appliquer à une autre maladie monogénique.

Bilan : Ainsi, selon les maladies génétiques, les traitements apportés visent à compenser par des médicaments la fonction altérée ou à contrôler les conditions de milieu. Dans certains cas, on peut envisager une thérapie génique visant à remplacer l’allèle muté dans les cellules du tissu atteint.

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II – Une maladie multifactorielle  : le diabète de type 2 (DT2)

Problème : Comment expliquer l’inégalité génétique et épigénétique des individus face au développement d’un phénotype malade ?

II1 – Les symptômes de cette maladie métabolique

 Le diabète est une maladie liée à une mauvaise régulation de la glycémie, c’est-à-dire un taux de glucose dans le sang. Chez un individu sain, la glycémie est maintenue autour d’une valeur constante, entre 0,8 et 1 g.L-1. Cette régulation est notamment effectuée par des hormones dont l’insuline.

Le diabète de type 2 touche majoritairement les personnes de plus de 45 ans. Dans leur cas, les cellules cibles de l’insuline ne répondent plus au message hormonal de l’insuline et la glycémie n’est alors plus régulée.

II2 – Les origines de cette maladie métabolique

  1. Une influence génétique au déclenchement de la maladie

L’exemple du diabète de type 2 :

Des études montrent que certaines familles sont davantage touchées par le diabète de type 2. Il y a donc une composante génétique à cette maladie métabolique.

Un gène de prédisposition est un gène dont certains allèles augmentent le risque de développer une maladie sans pour autant la rendre certaine. Dans le cas du diabète de type 2, plusieurs gènes de prédisposition ont été mis en évidence. Le risque relatif de chacun étant faible, la survenue de la maladie implique donc notamment des facteurs génétiques multiples.

Généralisation : La plupart des pathologies d’origine génétique sont dues à l’interaction de nombreux gènes. Certains allèles de certains gènes rendent plus probable l’apparition d’une pathologie. Le fond génétique individuel intervient dans la santé de l’individu.

  1. Une influence environnementale au déclenchement de la maladie

                Le mode de vie influence aussi le développement du diabète de type 2. Ainsi, une faible activité physique, une alimentation trop riche en lipides et glucides, et l’obésité augmentent fortement le risque de survenue du diabète de type 2.

                Le développement de la maladie est souvent lié à plusieurs facteurs, d’origine génétique et environnementale. Le diabète de type 2 est donc d’origine multifactorielle.

Généralisation : De plus, mode de vie et conditions de milieu peuvent interagir dans la probabilité d’apparition d’une pathologie.

II3 – Une approche épidémiologique des maladies multifactorielles

De nombreux facteurs interviennent donc dans la survenue de nombreuses maladies. Mieux connaitre les facteurs et les comportements à risque permet de mieux prévenir, et de mieux soigner ces maladies.

Pour comprendre les facteurs d’une maladie, une étude épidémiologique est réalisée. Il s’agit d’une étude statistique comparant un grand nombre d’individus qui permet de calculer un risque relatif associé à un facteur (ex : génétique ou mode de vie ou autres). Cela permet de savoir si le facteur étudié est impliqué dans la maladie.

Pour cela, la prévalence d’une population test est comparée à une autre population témoin. La prévalence correspond au nombre de personnes atteintes d’une certaine maladie à un moment donné dans une population donnée.

Par exemple, l’exposition aux UV a une influence très significative sur la survenue des cancers de la peau. Certains gènes de prédisposition peuvent augmenter ce risque. Cette exposition peut aussi être reliée au CSP (catégorie socio-professionnelle), les personnes les plus aisées ayant une durée d’exposition plus importante.

Ainsi, gènes de prédisposition, environnement et mode de vie interviennent dans la survenue de ce type de maladie.

Source : Alternatives Economiques HS 115 Octobre 2018

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Conclusion

Les êtres humains ne sont donc pas génétiquement égaux devant la maladie. Selon le type de maladie, son développement peut dépendre aussi dépendre de l’interaction complexe entre le génotype et l’environnement (ou l’histoire personnelle de chaque individu). Il faut donc éviter de faire des liens simplificateurs dans l’origine des maladies des individus.

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Exercice 1 – La drépanocytose

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Voici quelques exemples possibles de sujets de bac sur ce chapitre :

Exemple de sujet : Comment peut-on calculer la probabilité d’avoir un enfant atteint de mucoviscidose de manière personnalisée ?